一種低氧類高碳鉻軸承鋼的轉爐生產方法

專利名稱：一種低氧類高碳鉻軸承鋼的轉爐生產方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼鐵冶金行業軸承鋼的生產方法，特別是涉及一種在轉爐冶煉低氧軸承 鋼的同時，減少鋼中大型球形夾雜物的生產方法。
背景技術：
高碳鉻軸承鋼通常采用"電爐一LF爐一VD或RH真空裝置一連鑄"或"轉爐一LF爐一VD或 RH真空裝置一連鑄"工藝生產，前種冶煉工藝為軸承鋼傳統冶煉工藝，后種冶煉工藝近期研 究較多，適應于高效的轉爐冶煉軸承鋼，生產成本和鋼中殘余元素優于前種冶煉工藝。
關于軸承鋼中T[O](鋼中總含氧量)與疲勞壽命的關系，國外早在二十世紀八十年代就 已經有了詳細的研究，研究結果表明軸承的疲勞壽命與鋼中全氧含量的關系為LK)(相對壽 命)=372
—L6，如T
基本成了各鋼廠冶煉高質量軸承鋼的首要目的。
但最新的研究表明T[O]對疲勞壽命的影響不是一個絕對參數，而是一個重要的相關參 數，《特殊鋼叢書一軸承鋼》(鐘順思著冶金工業出版社) 一書中，認為LD+RH冶煉工藝 生產的T
大約為20X10—6的軸承鋼的疲勞極限，遠高于采用硅鈣處理T
大約為5 10X 10一6的鋼材(EF+RH冶煉工藝)，原因是后者形成了危害嚴重的CaO類夾雜物。
T
與疲勞壽命是辯證的關系，T
低只代表鋼中氧化夾雜物數量，不能代表氧化夾雜 物的尺寸大小和分布，而一個軸承的破壞往往是由許多夾雜物中的一個大型夾雜物引起的。
2002年國家質量監督檢査檢疫總局發布了新的高碳鉻軸承鋼推薦標準，即 GB/T18254-2002。推薦標準中要求模注類高碳鉻軸承鋼T
不大于15 X 10—6，連鑄類高碳鉻 軸承鋼T[O]不大于12X10—6，細系(直徑約0.8mm)和粗系(直徑約l. 2mm)點狀不變形夾 雜物(g卩D類夾雜物)的級別均不大于1.0級。GB/T18254-2002的頒布體現了低T
與氧化夾 雜尺寸大小和分布是同等重要的。
通過研究和實踐，在高堿度的條件下容易得到低T[O]的高碳鉻軸承鋼(堿度即為渣中 Ca0/Si02的比值)。發表在《上海鋼研》(2004年4期，第19頁)中敘述了，在有限的精煉 時間內盡可能的降低氧含量，通常使用的CaO/Si02大于5.0的精煉渣系，其副作用是這種渣 系在缺乏有效的控制手段和經驗的條件下，易使鋼中產生級別較高的點狀夾雜物，而達不到 GB/T18254-2002的要求。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠有效控制低氧類高碳鉻軸承鋼中點狀夾雜物 的轉爐生產方法。
為解決上述問題，本發明采用了以下技術方案， 一種低氧類高碳鉻軸承鋼的轉爐生產方 法，其步驟為將原料依次通過轉爐冶煉、LF爐精煉、VD或RH真空裝置脫氧處理和模鑄或連鑄 成型，其特征在于
A、 在冶煉完高碳鉻軸承鋼水后的出鋼過程中，加入第一批渣料，控制鋼包渣的 Ca0/Si02重量比值在3. 5 4. 5范圍內；
B、 當鋼包到達電加熱工位后(g卩LF爐)不用拔渣處理，直接加入第二批渣料，控制鋼 包渣的CaO/Si02重量比值在2. 2 3. 2范圍內；
進一步的是第 一批渣料加入后鋼包的吹氬時間控制在10 15分鐘。 進一步的是第二批渣料后的加熱時間大于10分鐘。
本發明的有益效果是這種生產方法不采取拔渣操作，即可生產高碳鉻軸承鋼，有效控 制了高碳鉻軸承鋼點狀夾雜物的生成；而且采用本發明方法生產一爐高碳鉻軸承鋼的時間為 25 45min，僅是電爐煉鋼生產一爐高碳鉻軸承鋼時間的1/2到1/4，生產效率高；轉爐在冶 煉鋼時，吹入的氧氣氧化鐵水中的C、 Si和Mn等元素，會放出大量的熱量，達到提高鋼水溫 度的目的，所以鋼水在轉爐內冶煉時不需要外來熱源，能耗低；并且由于采用連續鑄鋼的方 式，大幅度的減少了工作人員的勞動強度。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明進一步說明。
一種低氧類高碳鉻軸承鋼的轉爐生產方法，其工藝流程為轉爐冶煉一鋼包精煉一真空
處理一連鑄。
轉爐冶煉時，轉爐內加入C含量大于3.0X的鐵水進行吹煉；在吹煉中按每噸鋼加入50 70kg石灰的數量加到轉爐中，在轉爐吹煉最后的l 2分內加入含MgO含量較高的固體渣料， 以提高轉爐渣中MgO的含量到10X 12X，轉爐冶煉終點[C]控制在O. 03%以上出鋼，轉爐出 鋼過程中按高碳鉻軸承鋼的要求進行C、 Si、 Mn和Cr元素的合金化；
在出鋼后鋼包的鋼水上形成有鋼包渣，鋼包渣的組分為CaO、 MgO、 Si02、 A1203，其余為 少量錳、鐵、磷的氧化物和少量鈣的氟化物。在轉爐冶煉完高碳鉻軸承鋼水后的出鋼過程中 ，檢測鋼包渣中的CaO/Si02值的大小，根據檢測值，加入第一批渣料，渣料主要成分是石灰 、石英砂、白云石或鎂球等，調整和控制鋼包渣的CaO/Si02重量比值在3. 5 4. 5范圍內；
出完鋼后對鋼包進行吹氬，吹氬時間控制在10 15分鐘。吹氬時間短于10分鐘不利于鋼 水中的夾雜上浮排除，大于15分鐘影響生產效率；
當鋼包到達LF爐工位后不用拔渣處理，直接加入第二批渣料，控制鋼包渣的CaO/Si02重 量比值在2.2 3.2范圍內，渣料主要成分是石灰、石英砂、白云石或鎂球等；
第二批渣料加入后用電極對鋼水進行加熱，加熱時間應大于10分鐘。通常電加熱工位加 入的渣料，在5分鐘內可全部熔化，為保證第二批渣料的精煉效果，最少應在第二批渣料加 入后，加熱10分鐘；
加熱完成后，按常規工藝進行真空處理和連鑄，即可生產出T
不大于8.0X10—6、且 細系(直徑約0.8mm)和粗系(直徑約1.2mm)點狀不變形夾雜物級別均不大于l. O級的高碳 鉻軸承鋼。
實施例l
在轉爐內加入碳為3.80%的鐵水，吹氧脫碳冶煉完后，鋼水的碳為0.05%。 出鋼到鋼包中，同時進行鋼水的合金化，并加入第一批渣料調整鋼包渣組分。合金化后 的鋼水組分(重量百分比)控制為碳1.02%、硅0.27%、錳O. 33%、鉻1.59%;調整鋼包渣 后的組分(重量百分比)為CaO 50.53%、 Si0214. 35%，此時CaO/Si02的重量百分比為3. 52
隨后向鋼包吹氬12分鐘，再運送鋼包到LF電加熱工位。
在LF電加熱工位不拔渣，直接加入第二批渣料，化渣后取樣分析鋼包渣的組分(重量百 分比)為Ca041.46。/。、 Si0218. 85%，此時CaO/Si02的重量百分比為2. 20。 加完第二批渣料后加熱15分鐘。
鋼水進行真空處理，真空度控制為100Pa，真空處理時間控制在13min。
鋼水在6機6流方坯連鑄機上澆鑄，鑄坯橫斷面為280 mmX380mm，鑄機拉數為O. 50m/min ，二冷比水量0.27L/kg，結晶器電磁攪拌電流為300A。
將鑄坯軋制成小50mm圓棒，最后采用GB/T11261-89高碳鉻軸承鋼化學分析法，測定成品 高碳鉻軸承鋼的T
為8. 4X10—6;采用GB/T18254-2002附錄A中的高碳鉻軸承鋼標準圖譜第 4級別圖，評定點狀不變形夾雜物級別(D類夾雜物)，結果為細系0.5級和粗系0.0級。
實施例2
在轉爐內加入碳為4.20%的鐵水，吹氧脫碳冶煉完后，鋼水的碳為0.04%。 出鋼到鋼包中，同時進行鋼水的合金化，并加入第一批渣料調整鋼包渣組分。合金化后 的鋼水組分(重量百分比)控制為碳1.03%、硅0.25%、錳O. 34%、鉻1.56%;調整鋼包渣
后的組分(重量百分比)為CaO 52.80%、 Si0211.83%，此時CaO/Si02的重量百分比為4. 46 隨后向鋼包吹氬10分鐘，再運送鋼包到LF電加熱工位。
在LF電加熱工位不拔渣，直接加入第二批渣料，化渣后取樣分析鋼包渣的組分(重量百 分比)為Ca045. 22%、 Si0214. 36%，此時CaO/Si02的重量百分比為3. 15。 加完第二批渣料后加熱10分鐘。
鋼水進行真空處理，真空度控制為100Pa，真空處理時間控制在15min。
鋼水在6機6流方坯連鑄機上澆鑄，鑄坯橫斷面為280 mmX380mm，鑄機拉數為O. 55m/min ，二冷比水量0.27L/kg，結晶器電磁攪拌電流為500A。
將鑄坯軋制成小50mm圓棒，最后采用GB/T11261-89高碳鉻軸承鋼化學分析法，測定成品 高碳鉻軸承鋼的T
為6. 5X10—6;采用GB/T18254-2002附錄A中的高碳鉻軸承鋼標準圖譜第 4級別圖，評定點狀不變形夾雜物級別(D類夾雜物)，結果為細系1.0級和粗系0.0級。
實施例3
在轉爐內加入碳為3.85%的鐵水，吹氧脫碳冶煉完后，鋼水的碳為0.03%。 出鋼到鋼包中，同時進行鋼水的合金化，并加入第一批渣料調整鋼包渣組分。合金化后 的鋼水組分(重量百分比)控制為碳1.05%、硅0.27%、錳O. 35%、鉻1.55%;調整鋼包渣 后的組分(重量百分比)為Ca048. 55%、 Si0212. 06%，此時CaO/Si02的重量百分比為4. 03
隨后向鋼包吹氬15分鐘，再運送鋼包到LF電加熱工位。
在LF電加熱工位不拔渣，直接加入第二批渣料，化渣后取樣分析鋼包渣的組分(重量百 分比)為Ca043. 42%、 Si0216. 85%，此時CaO/Si02的重量百分比為2. 58。 加完第二批渣料后加熱ll分鐘。
鋼水進行真空處理，真空度控制為100Pa，真空處理時間控制在14min。 鋼水在6機6流方坯連鑄機上澆鑄，鑄坯橫斷面為280 mmX380mm，鑄機拉數為O. 52m/min ，二冷比水量0.27L/kg，結晶器電磁攪拌電流為500A。
將鑄坯軋制成小50mm圓棒，最后采用GB/T11261-89高碳鉻軸承鋼化學分析法，測定成品 高碳鉻軸承鋼的T
為8. 0X10—6;采用GB/T18254-2002附錄A中的高碳鉻軸承鋼標準圖譜第 4級別圖，評定點狀不變形夾雜物級別(D類夾雜物)，結果為細系0.5級和粗系0.0級。
權利要求
1.一種低氧類高碳鉻軸承鋼的轉爐生產方法，其步驟為將原料依次通過轉爐冶煉、LF爐精煉、VD或RH真空裝置脫氧處理和連鑄成型，其特征在于A、在轉爐冶煉完高碳鉻軸承鋼水后的出鋼過程中，加入第一批渣料，控制鋼包渣的CaO/SiO2重量比值在3.5～4.5范圍內；B、當鋼包到LF爐精煉工位后不用拔渣處理，直接加入第二批渣料，控制鋼包渣的CaO/SiO2重量比值在2.2～3.2范圍內。
全文摘要
本發明公開了在冶金行業轉爐冶煉低氧軸承鋼的過程中一種低氧類高碳鉻軸承鋼的轉爐生產方法，能夠有效控制低氧類高碳鉻軸承鋼中點狀夾雜物的生成，其步驟為將原料依次通過轉爐冶煉、LF爐精煉、VD或RH真空裝置脫氧處理和模鑄或連鑄成型，其中在轉爐冶煉完高碳鉻軸承鋼水后的出鋼過程中，加入第一批渣料，控制鋼包渣的CaO/SiO₂重量比值在3.5～4.5范圍內；當鋼包到LF爐精煉工位后不用拔渣處理，直接加入第二批渣料，控制鋼包渣的CaO/SiO₂重量比值在2.2～3.2范圍內。這種低氧類高碳鉻軸承鋼的轉爐生產方法不采取拔渣操作，即可生產高碳鉻軸承鋼，有效控制了高碳鉻軸承鋼點狀夾雜物的生成。
文檔編號C21C5/28GK101182591SQ20071020300
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月12日 優先權日2007年12月12日
發明者明 劉, 渝 周, 李楊洲, 柯曉濤, 程書文, 蒲學坤, 鄧通武, 陳小龍, 黃國炳 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院;攀枝花新鋼釩股份有限公司