[发明专利]稀土轴承钢中稀土元素La、Ce的窄范围生产控制方法

说明书

本发明公开了稀土轴承钢中稀土元素La、Ce的窄范围生产控制方法，所述控制方法包括转炉冶炼、LF钢包精炼、VD真空精炼、连铸工序。本发明在LF钢包精炼过程采用高碱度精炼渣系，前中期底吹气体强搅拌利于脱氧脱S，吸附钢水中的夹杂物；在LF钢包精炼后期，底吹气体弱搅拌利于还原气氛保持，防止钢水二次氧化；在VD精炼真空处理前使用钢制稀土盛装桶进行稀土合金化，然后VD高真空处理、软吹及静置促进钢中夹杂物变性、上浮，提高钢水纯净度。本发明稀土轴承钢中稀土元素La、Ce的窄范围生产控制方法，避免了稀土元素活泼易氧化无法在钢中精准加入及窄范围控制的问题，能够使含稀土的轴承钢生产效率大幅度提高，生产成本大幅度降低。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及稀土轴承钢中稀土元素La、Ce的窄范围生产控制方法。

背景技术

轴承钢作为一种重要的特殊钢产品，主要用于轴承的滚动体及内、外套圈，需要转动轴承的机械设备都要用到轴承钢，其中以高碳铬轴承钢的应用最为广泛。轴承钢要达到高而均匀的硬度、足够的耐磨性及高的弹性极限等性能要求，关键要控制好轴承钢的冶金质量，而轴承钢中非金属夹杂物作为冶金质量的标志之一，其类型、分布、尺寸和形态等对轴承钢的性能有着重要的影响。在铝脱氧的镇静钢中，Al₂O₃类复合夹杂是钢中主要的非金属夹杂物。不规则硬脆性的夹杂物热膨胀系数小于轴承钢基体，在热加工过程中易于划伤基体，并在热处理后造成应力集中，严重恶化轴承钢的接触疲劳性能，降低其使用寿命。塑性的MnS夹杂物在轧制或锻造后沿变形方向成条带状分布，破坏了基体的连续性，使轴承钢的横向冲击韧性和等向性降低。

稀土元素（La、Ce）在轴承钢中具有净化钢液、变质夹杂物和微合金化的作用。稀土元素的化学性质活泼，其脱氧能力强于Mg、Al、Ti，脱硫能力也比Mg强，仅次于Ca，当向钢液中加入高纯度稀土后，如果钢液中O、S高及纯净度差时，稀土元素首先生成稀土氧化物，其次生产稀土铝酸盐、稀土硫氧化物和稀土硫化物；稀土夹杂物的产生，不仅容易造成连铸过程堵水口无法实现现场批量生成，而且钢中杂质炉次间的不同也造成稀土元素收得率的不稳定，无法精准控制钢中的稀土元素含量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供稀土轴承钢中稀土元素La、Ce的窄范围生产控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：稀土轴承钢中稀土元素La、Ce的窄范围生产控制方法，所述控制方法包括转炉冶炼、LF钢包精炼、VD真空精炼、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）转炉冶炼工序：转炉出钢过程中加入白灰造渣和铝锭脱氧，出钢后进行扒渣处理，扒渣后加入白灰和预熔精炼渣，形成CaO/SiO₂二元碱度为7～9的高碱度精炼渣；

（2）LF钢包精炼工序：LF钢包精炼过程中使用高品位碳化硅进行扩散脱氧，提高了脱氧强度，又降低了渣中不稳定氧化物含量，从而降低钢中氧含量；精炼前中期采用大氩气强搅拌，过程Al一次调整，保证脱氧脱硫效果；精炼后期距LF终点15min内采用小氩气弱搅拌，防二次氧化及减少炉渣卷入钢液，精炼过程执行无钙化处理；LF精炼完成，取钢样分析，钢中S≤0.002%、Ca：≤0.0004%%，取渣样分析，渣中FeO≤0.25%；

（3）VD真空精炼工序：VD真空精炼座包后打开氩气吹开渣面并调至软吹状态，氩气流量10～60NL/min，严禁钢液裸露，调整完成后利用稀土合金加入装置加入稀土，进行稀土合金化，合金化后保持软吹状态5～7min使稀土元素充分混匀，然后高真空≤67Pa处理28～30min后破空，破空后钢包覆盖剂一次性加入继续软吹操作25～35min，使钢水脱气、优化夹杂物；

（4）连铸工序：用大包套管吹氩保护浇铸、中包吹氩保护防止稀土元素二次氧化的发生，钢水过热度为1477～1492℃，连铸得到连铸坯。