[发明专利]减少和细化高碳铬轴承钢D类夹杂物的生产方法

摘要

减少和细化高碳铬轴承钢D类夹杂物的生产方法，其特征在于采用电炉初炼钢液、底吹氩LF钢包炉精炼、VD真空炉脱气、模铸或连铸的四步法冶炼工艺流程：通过电炉初炼的出钢用铝沉淀预脱氧、LF工位Fe－Si粉扩散渣脱氧和VD工位真空碳脱氧的综合脱氧工艺，同时在LF工位采用高碱度渣脱硫，在VD工位采用低碱度渣，减少渣中自由CaO的新精炼工艺，达到减少、细化钢中D类夹杂物的目的。实施本发明专利方法生产的高碳铬轴承钢，钢中的氧含量≤0.0015％、钛含量≤0.0030％、硫含量≤0.015％，不仅减少了脱氧用铝量(吨钢可节约成本25.3元)，更重要的是解决了钢液精炼的球状夹杂物控制和脱硫工序的技术矛盾，成品钢材的D类夹杂物达到SKF公司Grade 3的要求(D细≤1.0级，D粗≤0.5级，Dmax≤27μm)。

主权项

1、减少和细化高碳铬轴承钢D类夹杂物的生产方法，其特征在于采用四步法冶炼工艺流程，电炉初炼钢液；底吹氩钢包炉精炼；真空炉脱气；模铸或连铸：第一步，在EBT型电炉中进行钢液初炼：(1)初炼炉钢铁料配比：废钢70～80％，优质生铁20～30％；确保化清S≤0.040％；(2)在电炉中，通电熔化金属原材料，输入氧气加速熔化：若二次加料，第一篮进料后送电3～8分钟后吹氧助熔，送电15～20分钟后进第二篮料；若一次加料，送电5～20分钟后吹氧助熔；(3)当熔池形成后，喷入含碳80％以上的焦炭粉造泡沫渣，泡沫渣高度为500～700mm，升温，脱碳，保护炉墙；按常规操作及时流渣并补加石灰，确保出钢时的磷含量≤0.012％、钛含量≤0.0005％；(4)当钢液成分到达要求，钢液温度为1630～1650℃时，采用留钢留渣方式出钢：留钢量为总出钢量的7～13％，出渣量为总渣量的5～20％；(5)电炉出钢时，在钢包内进行合金化、脱氧操作，并在钢包内造第一批LF精炼渣：当出钢量达到20～30％时，向钢包中加入Fe-Si、Fe-Mn、Fe-Cr、碳粉分别将Si、Mn、Cr、C调至规格的中下限；出钢量达到60～70％时，向钢包中加入沉淀预脱氧的铝块0.5～1.0Kg/t；加入石灰7.0～8.5Kg/t、1～2Kg/t的轻烧镁球；第二步，在容量与电炉相匹配的LF钢包精炼炉上，按单渣法脱氧、脱硫、脱除夹杂物：(1)烘烤后的钢包，包衬暗红以上，包衬无严重损坏，包内无冷钢；钢包在电炉出钢前3分钟到达出钢工位，到位后打开氩气；(2)盛有高温钢液的钢包炉进入LF工位后，通电加热，在钢包炉精炼内全程进行底吹氩精炼钢液；(3)钢包炉精炼过程中，控制透气砖的氩气流量，以钢液不裸露渣面为准；升温化渣；顶渣熔化呈液态时，分2～3批加入高碱度渣料：渣料总量为石灰1.0～1.5Kg/t、萤石1.0～2.0Kg/t；同时钢包渣面分2～3批加入Fe-Si粉进行顶渣的钢液扩散脱氧，Fe-Si粉加入总量是0.7～1.0Kg/t，不喂铝线；温度达到1550～1560℃时，取样调整成分；当成分调整至规格中限，温度达到1590～1600℃时，加入矽石2.0～2.5Kg/t，送电熔化3～5分钟后，将钢包吊入VD工位；第三步，在容量与电炉匹配的VD真空炉上，对钢液进行真空处理：钢包吊入VD工位后取样、喂铝线0.2～0.5Kg/t；合盖抽真空，控制进泵速度，避免大沸腾导致放气，真空度达到50～140Pa后保持20～25分钟；破真空后取样，根据温度情况，软吹氩15～20分钟清洗钢液，以钢液不裸露为准；取样分析，微调C、Mn、Si、Cr等元素至成分规格中限，但无论铝的成分含量为多少，都不再喂铝；温度达到1500～1510℃，吊包浇钢；第四步，浇铸高温钢液，模铸成合格钢锭或/和连铸成合格钢坯：(I)钢液模铸时，采用惰性气氛全封闭保护模铸浇铸：(1)常规钢液浇铸温度，VD工位吊包温度是：液相线温度+55～65℃；钢锭模内壁清洁，无冷钢残渣；钢锭模使用温度60～80℃；浇注锭型不受限制，但应满足高碳铬轴承钢低倍和碳化物级别需求；(2)模铸流钢系统的中注管、汤道，使用的流钢砖采用锆质涂层，就是在普通流钢砖的内壁涂有一层耐1600℃高温、耐冲蚀的氧化锆保护层；(3)浇铸全过程使用氩气全封闭保护浇注：保护装置是一个耐火材料腔体，上部与钢包水口下部相通，下部与模铸中注管上部相通，接通氩气使钢流在氩气密封下自钢包水口、中注管注入钢锭模，减少钢液吸气和二次氧化；(II)高温钢液连铸成合格钢坯：(1)设备准备：(A)结晶器内壁铜板无严重损伤，不准有渗、漏水现象，角部磨损深度≯1.5mm；(B)结晶器大小应与成品材规格相匹配：用于轴承套圈的钢材，坯→材的压缩比＞10；用于轴承滚动体的钢材，坯→材的压缩比＞50；连铸钢材不适用于制造轴承滚珠；(C)中间包烘烤温度1000～1200℃；(2)常规钢液浇铸温度，VD工位吊包温度是：液相线温度+55～60℃，第一包为液相线温度+60～65℃，中间包过热度5～35℃；也就是说，高碳铬轴承钢液相线温度1450℃，VD工位吊包温度是1505～1510℃，第一包为1510～1515℃，中间包钢液温度1455～1485℃；(3)从大包到结晶器的整个过程中，高温钢水始终处于与大气隔离的保护状态：大包钢水到中间包，采用吹氩密封长水口；中间包钢水到结晶器，采用侵入式水口；中间包和结晶器，用保护渣覆盖；(4)结晶器和二冷末端，采用电磁搅拌；连铸坯拉速和各段冷却水的用量，选择常规参数。