專利名稱:一種高純度軸承鋼爐外精煉方法
本發明屬于高質量鋼生產領域。特別適用于常壓下生產高純度軸承鋼，也可以用于生產其他高質量鋼種。
軸承鋼是用來制造軸承滾動體以及軸承內外套的專用材料，由于其工作條件惡劣，對軸承鋼的質量要求嚴格。瑞典SKF公司，為保證質量，長期用酸性法冶煉，對原材料要求極為苛刻，生產效率很低。為了克服以上缺點，瑞典發明了ASEA-SKF桶爐精煉用鋁脫氧的堿性鋼液，其質量可達到酸性鋼的水平。
目前，工業發達國家已基本淘汰了堿性電弧爐常壓下冶煉軸承鋼的工藝。在我國，由于多數煉鋼車間沒有真空設備，有三分之二的軸承鋼仍采用堿性電弧爐大氣下的雙渣法冶煉，爐渣堿度(CaO/SiO2)一般為3～4。用這種工藝生產的軸承鋼，氧含量高(30ppm左右)，鋼中夾雜物的數量多、尺寸大、分布不均勻，且以不易變形的脆性夾雜物-三氧化二鋁為主。脆性夾雜物的含量占鋼中夾雜物總量的60%以上，其中不變形的點狀夾雜物出現率高，尺寸大。軸承材料的疲勞壽命一般比真空下的爐外精煉工藝低50%以上。
國內外都在研究一種常壓下生產高純度軸承鋼的爐外精煉方法，例如西德的2406845專利，日本的CAB法。雖然它們都有一定的效果，但它們或只能使鋼中夾雜物的形態發生變化，由原來不易變形的三氧化二鋁為主的脆性夾雜物，變成塑性夾雜物;或只能在一些非大截面產品上，降低鋼中氧的含量，減少夾雜物的數量，改善其分布。其效果不能滿足生產高純度軸承鋼的綜合性能要求。
本發明的目的在于，提供一種在常壓下具有設備簡單，操作方便，質量穩定等特點的生產高純度軸承鋼的爐外精煉方法。
本發明所指的在常壓下生產高純度軸承鋼的爐外精煉方法是對經初煉冶煉的鋼液，熔渣為低堿度(或酸性渣)，澆鑄前在鋼包加蓋狀態下，包底吹入惰性氣體或氮氣凈化處理。達到降低鋼中氫、氧、氮含量，減少夾雜物的數量，改變其形態、性質和分布，以提高材質的疲勞壽命。
本發明所指的常壓下生產高純度軸承鋼的爐外精煉方法是指初煉爐是一座堿性耐火材料爐襯的煉鋼爐，鐵合金的全部或部分在初煉爐中加入，(亦可在精煉爐-鋼包中加入)，撇除初煉爐渣，將初煉鋼液倒入裝有透氣磚導入吹氣裝置的精煉爐-普通鋼包，加入預先配制的堿度(CaO/SiO2)≤2.5，渣量為1.5～3%的精煉渣料，扣上精煉包蓋，精煉包蓋上有電弧加熱裝置，進行加熱提溫，(若初煉爐鋼液溫度足夠，也可不用電弧加熱)，同時吹入氬氣(或氮氣)攪拌。供氣壓力為1～3公斤/厘米2。吹氬(氮)結束前5分鐘，加鋁(0.5公斤/噸鋼)終脫氧，然后澆鑄。精煉期可視需要進行成份調整。
將本發明用于18噸堿性電弧爐(作初煉爐)生產高碳軸承鋼(達1000爐)，獲得了顯著的效果1.氣體含量(ppm)
2.鋼中穩定夾雜物含量及其在夾雜物中所占的比例
3、材質疲勞壽命
4、經濟效益顯著。
實施例采用“高純度軸承鋼爐外精煉方法”生產GCr15、GCr15SiMn，生產量均超過1000噸，按軸承鋼yJz-84標準檢驗，全部合格。各階段的控制如下1、初煉爐鋼液的熔煉在18噸堿性電弧爐中進行初煉，氧化完畢，扒除氧化渣，向熔池插鋁1.0公斤/噸鋼，造稀薄渣，加入部份或全部鐵合金，造渣脫硫，提溫。當初煉鋼液溫度≥1600℃時(精煉爐不加熱的情況下)，即可扒除部份初煉爐渣，加入矽石調整爐渣堿度后出鋼。如果在精煉爐中采用電弧加熱，初煉爐出鋼溫度可小于1600℃。
2、精煉爐渣堿度的控制翻爐前，將初煉爐渣扒除三分之一至三分之二，向熔池加入矽石，其數量根據初煉爐鋼液含硫量高低而定。當硫大于0.020%時，爐渣堿度控制在2～2.5范圍內;當硫≤0.020%時，堿度控制在＜2.0。精煉爐渣堿度與脫硫效率的關系見表1及(1)式。可根據(1)式的計算，通過精煉爐渣的堿度控制鋼中的硫含量。
表1 精煉爐渣堿度與脫硫效率的關系
ηS＝-57.3+56.6R……(1)式中ηS……脫硫效率(1)R……精煉渣的堿度(R＝CaO/SiO2)
3 精煉鋼液溫度的控制初煉鋼液進入精煉包后，測溫。當鋼液溫度＜1570℃時，必須采用電弧加熱，將鋼液升溫到1570～1600℃，當鋼液溫度≥1570℃時，勿需采用電弧加熱，直接扣蓋吹氬(氮)。在吹氬(氮)過程中，每間隔5分鐘測溫一次。當精煉鋼液溫度達到下列要求時，停止吹氬(氮)，吊包澆鑄。停吹前5分鐘加入終脫氧鋁，0.5公斤/噸鋼。
GCr151480～1500℃GCr15SiMn 1470～1490℃4 吹氬(氮)參數的控制18噸精煉鋼包，透氣磚安裝在包底中心部位。進入鋼包的氬(氮)氣壓力控制在1～3公斤/厘米2，流量因磚的透氣度不同，波動在80～400升/分鐘之間。
吹氣量的增加，鋼中氧含量降低。有如下列的經驗關系式1/(∑0) ＝0.0665-0.00086× 1/(Q氣) ……(2)式中∑0……鋼中全氧含量，ppmQ氣……氬(氮)氣耗量，米3/噸鋼當供氣量≥0.1米3/噸鋼，鋼中全氧含量能穩定地降到20ppm以下。
權利要求
1.一種高純度軸承鋼爐外精煉方法，其特征是澆鑄前在鋼包加蓋狀態下，對經初煉爐冶煉的鋼液，熔渣為低堿度(或酸性渣)，包底吹入惰性氣體或氮氣凈化處理。
2.根據權利要求
1所述的高純度軸承鋼爐外精煉方法，其特征是熔渣堿度(CaO/SiO2)≤2.5，渣量1.5～3%。
3.根據權利要求
1或2所述的高純度軸承鋼爐外精煉方法，其特征是所用的惰性氣體為氬氣。
4.根據權利要求
1或2所述的高純度軸承鋼爐外精煉方法，其特征是鋼包蓋上具有電弧加熱裝置。
5.根據權利要求
3所述的高純度軸承鋼爐外精煉方法，其特征是鋼包蓋上具有電弧加熱裝置。
專利摘要
一種爐外精煉方法，特別適用于常壓下生產高純度軸承鋼。本發明將鋼液溫度、熔渣堿度的控制和氣體凈化鋼液工藝有機地結合在鋼包加蓋狀態下，操作簡便，能夠在常壓下穩定地生產出氧含量≤20ppm的高純度的軸承鋼。高碳軸承鋼質量可全部滿足YJZ-84標準的要求，達到了國內外單一的爐外精煉鋼的水平。
文檔編號C21C7/072GK86107281SQ86107281
公開日1987年7月22日 申請日期1986年7月22日
發明者王昌生, 劉德金, 李永恩, 皇甫慶茹, 何俊 申請人:大冶鋼廠導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan