[发明专利]一种高碳轴承钢的冶炼工艺

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，涉及一种冶炼工艺，具体地说是一种高碳轴承钢的冶炼工艺。

背景技术

轴承钢中的非金属夹杂是影响其使用寿命的关键因素，而钢中非金属夹杂物，有相当一部分是由氧引起的，因此常将钢中夹杂物评级和钢中氧含量作为衡量轴承钢质量的重要指标。

为了有效地进行脱氧和最大限度地脱去钢中的夹杂物，使轴承钢获得较高的洁净度和质量，在确定脱氧剂后，选取合适的渣料组份确定精炼渣的物理化学性能是极其重要的。对于高质量、高洁净度的轴承钢，确定其所采用的精炼渣的化学成分的原则是：①有合适的熔化温度；②有较快的吸附和排除大颗粒夹杂物的能力；③不产生球状夹杂；④有较强的脱氧能力；⑤有良好的流动性，对钢包的侵蚀性要小。

目前，国内轴承钢生产厂家普遍采用日本的轴承钢冶炼工艺，采用碱度CaO/SiO₂在3-5左右，Al₂O₃成分在10-20％，MgO成分在5-10％的精炼渣系。为了将轴承钢氧含量降至较低水平，该精炼渣在生产过程中一般要求钢中具有较高的溶解[Al]含量，甚至会在精炼过程中补加铝线，导致钢液中脱氧产物难以完全形成利于上浮的簇状夹杂；另外由于渣中Al₂O₃含量较低，精炼渣熔点相对较高，精炼渣系吸收球状夹杂的能力受限。

高碱度精炼渣虽然对轴承钢脱硫、脱氧有利，但是在轴承钢冶炼过程中容易在钢液中形成对轴承钢寿命危害极大的脆性夹杂，其生成原理为：在真空状态下，渣中CaO或炉衬中MgO被钢中[Al]或[C]还原进入钢液，与Al脱氧产物结合生成Ca、Mg、Al、O复合产物，由于上浮不充分滞留钢液中，形成大颗粒脆性夹杂。

公开号为CN1621538的专利公开了一种可以减少和细化高碳轴承钢D类夹杂的方法，其在LF工位采用高碱度渣脱硫，在VD工位采用低碱度渣，并且在VD取样后喂铝线0.2～0.5kg/t，其优点是可以在真空过程中降低渣中CaO活度，从而达到减少D类夹杂的目的，缺点是VD过程中喂铝线形成的夹杂在此过程中很难上浮，增加钢中夹杂物含量，另外，精炼和真空过程中两次造渣，成本大大增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种高碳轴承钢的冶炼工艺，该工艺中采用高碱度精炼渣，碱度值达到6～9，因此会有较好的脱硫、脱氧效果，能够将S脱至0.002％左右，O含量降低至7ppm以下。

本发明的目的通过以下方案实现：

一种高碳轴承钢冶炼工艺，其特征在于：该工艺通过调整渣料及脱氧剂加入，得到高碱度精炼渣，碱度值达到6～9，精炼渣成分重量百分比控制在如下范围：CaO：45～55％、SiO₂：5～10％、MgO：4～8％、Al₂O₃：25～35％，总量为100％；其中，CaO/SiO：6～9％、CaO/(SiO₂+Al₂O₃)：1.3～1.7％、CaO/Al₂O₃：1.5～2％；同时，在冶炼过程中严格控制钢液中[Al]含量，出钢过程中一次性加足铝块脱氧，后续工艺不补铝，以利于脱氧产物上浮；将成品[Al]含量控制在0.010％，减少浇铸过程中的二次氧化；从而有效地减少钙、镁铝酸盐D类脆性夹杂的形成；具体步骤如下：

1)当钢水中C含量为0.10％～0.70％，P含量≤0.015％，温度＞1630℃时，电炉出钢；

2)电炉出钢同时加入增碳剂、铝块、合金、石灰及低钛预熔渣，增碳剂加入方法以每包10kg增碳剂增加0.08％碳含量计算；铝块根据出钢终点C含量加入；加入时间及顺序：出钢20秒加入总量30％铝块→总量60％的增碳剂→合金→剩余铝块→总量40％的增碳剂→石灰及低钛预熔渣；

3)放钢后到进LF炉的等待时间内控制好吹氩压力，防止钢水外露吸氮；严格执行吹氩制度，精炼前期和调整成分时采用大的吹氩强度，纯升温和造渣阶段控制好吹氩流量，确保钢水面不外露；

4)精炼过程中用碳化硅强化脱氧和脱硫操作，精炼过程不补铝；保证白渣时间≥30分钟，中后期加SiC以保持白渣，微调成分至高碳轴承钢目标值，防止钢水跳C和吸氮；

5)保证钢液在VD炉67帕下保持时间≥15分钟；真空后，确保软吹时间≥35分钟，并保证渣面微动不裸露钢液；