[发明专利]一种无铝脱氧高碳铬轴承钢的冶炼方法

说明书

本发明公开了一种无铝脱氧高碳铬轴承钢的冶炼方法，属于冶金技术领域。冶炼方法包括铁水预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、连铸工序；铁水预脱硫，终点铁水S含量0.002～0.005wt%；转炉工序：终点钢水S含量≤0.015wt%；LF精炼结束终渣碱度1.5～2.5，FeO+MnO＜1.0wt％，Al₂O₃≤5wt%；RH工序：真空度≤100Pa，高真空时间15～30min；破空后软吹时间10～20min；连铸工序：全程保护浇注，钢包长水口采用氩封保护；采用整体式中间包。本发明使轴承钢中的夹杂物得到了很好的控制，成品氧含量≤10ppm，达到优质轴承钢非金属夹杂物要求。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种无铝脱氧高碳铬轴承钢的冶炼方法。

背景技术

高碳铬轴承钢GCr15是世界上生产量最大的轴承钢，含碳为1wt%左右，含铬量为1.5wt%左右，从1901年诞生至今100多年来，主要成分基本没有改变。随着科学技术的进步，高碳铬轴承钢GCr15的研究工作仍在继续，产品质量不断提高，占世界轴承钢生产总量的80%以上，以至于轴承钢如果没有特殊的说明，那就是指GCr15。

轴承钢是用于制造滚动轴承的滚珠，滚柱和套筒等的钢种，对于化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分严格。轴承钢中的氧化物、硅酸盐等有害夹杂物是导致轴承早期疲劳剥落、显著降低轴承寿命的主要原因。特别是脆性夹杂物危害最大，由于在加工过程中容易从金属基体上剥落下来，严重影响轴承零件精加工后的表面质量。因此，为了提高轴承的使用寿命和可靠性，必须降低轴承钢中夹杂物的含量。

常规生产轴承钢的工艺为钢水进行铝脱氧，采用铝脱氧高碱度精炼渣精炼。此外GB/T 18254-2016规定高级优质轴承钢Ca≤0.0010wt%，为了保证轴承钢的钙含量不超标，轴承钢的生产工艺需采取无钙处理，但是无钙处理的铝脱氧轴承钢工艺在小方坯连铸浇铸过程中表现为钢水流动性差，容易导致水口结瘤，从而造成连铸机停浇、钢水回炉或落地等事故，影响炼钢的正常生产，导致生产成本提高，降低了企业效益，此外，铝脱氧工艺生产轴承钢的夹杂物B、D及Ds类夹杂物尺寸控制难度较大，因此提高了轴承钢生产的技术门槛。

采用常规的无铝脱氧工艺，钢材的T[O]含量≤15ppm，不能满足轴承钢T[O]含量≤12ppm的标准。如果钢水中[O]溶≤10ppm也会使得钢水的流动性变差。此外，常规的硅脱氧工艺生产轴承钢，C类夹杂≤1.5级，而轴承钢标准要求C类夹杂≤0.5级。无铝脱氧工艺生产轴承钢技术对于钢材T[O]的控制及C类夹杂物的控制难度较大，因此在行业内应用极少。

发明内容

针对背景技术中指出有铝脱氧工艺生产高碳铬轴承钢可浇性差的问题，本发明提供一种无铝脱氧高碳铬轴承钢的冶炼方法。通过控制钢水成分及精炼渣组分可实现轴承钢高效率、生产稳定顺行，且最终产品成分均匀，非金属夹杂物评级满足标准要求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种无铝脱氧高碳铬轴承钢的冶炼方法，所述冶炼方法包括铁水预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、连铸工序，具体控制参数如下：

（1）铁水预脱硫工序：终点铁水S含量达到0.002～0.005wt%；

（2）转炉工序：脱硫铁水配加低硫废钢，保证终点钢水S含量≤0.015wt%；出钢过程中，先配加无铝脱氧剂、低铝硅铁、锰铁、低钛铬铁、增碳剂进行脱氧合金化处理，脱氧合金化后按2～3㎏/t钢的比例加入渣洗料对钢包顶渣进行改质处理；所述低硫废钢S含量≤0.03wt%；

（3）LF精炼工序：前期加入石灰6～8㎏/t、萤石2～3㎏/t的渣料，辅助无铝脱氧剂，造高碱度还原性精炼渣，采用钢包底吹氩气强搅拌，快速脱除钢液中的硫；采用低铝硅铁、锰铁、低钛铬铁、增碳剂调整钢水中各元素含量达到控制要求；