一种高纯净轴承钢的生产工艺制造技术

本发明专利技术属于钢材制备技术领域，特别涉及一种高纯净轴承钢的生产工艺。首先将高炉铁水和废钢加入电转炉进行冶炼；再将合金、铝饼及低氮增碳剂对钢包进行合金化；然后冶炼完成后出钢至合金化处理后的钢包中，造渣并在精炼前期满足白渣要求，白渣后进行喂铝线操作；再将精炼合格后的钢水吊至真空罐进行真空处理；最后连铸。实现了取消钢水变性处理，且钢水可浇性良好，满足高标轴承钢的生产要求。

Process for producing high purity bearing steel

The invention belongs to the technical field of steel preparation, in particular to a production process of high purity bearing steel. The first blast furnace molten iron and scrap steel into electric converter smelting; then, aluminum alloy cake and low nitrogen carburant alloying of ladle to ladle; after alloying treatment and after smelting, slag and refining in the early to meet the white slag, white slag and then feed the aluminum line operation; and after passing the crane to the molten steel refining vacuum tank vacuum casting processing; finally. The treatment of molten steel is eliminated, and the pouring of the molten steel is good, which can meet the production requirements of high standard bearing steel.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢材制备
，特别涉及一种高纯净轴承钢的生产工艺。
技术介绍
高标准轴承钢对纯净度有特别严格的要求，钢的纯净度是指钢中所含非金属夹杂物的多少，纯净度越高，钢中夹杂物越少。轴承钢中的氧化物、氮化物、硅酸盐等有害夹杂物是导致轴承早期疲劳剥落、显著降低轴承疲劳寿命的主要原因，特别是大颗粒点状夹杂物(Ds类)对轴承钢疲劳寿命有较深远影响，最新研究观点认为：大颗粒点状夹杂物是轴承钢内部疲劳裂纹源产生的主要因素。目前国标GB/T18254-2002虽未对Ds进行规定，但国内部分轴承钢生产企业已对高标准轴承钢Ds级别进行严格要求(≤0.5％(重量百分比，下同))，同时对钢的残余元素及氧含量提出更高要求：[P]≤0.015％、[Ca]≤5ppm、[Ti]≤15ppm、全氧≤8ppm。目前，多数钢厂采用高炉铁水+废钢电炉(转炉)冶炼-钢包合金化-精炼-真空炉-连铸工艺生产轴承钢，并采用铝进行深脱氧。但是一方面使钢中全氧、残余元素及夹杂物控制不稳定；同时因用Al深脱氧假如后续不进行变性处理将极易造成连铸结瘤，不能实现多炉连浇，同时铸坯质量也无法得到保障，对此，有些钢厂为了保证钢水可浇性，在真空处理后对钢水进行变性处理，却反而造成点状夹杂物增多且级别增大，无法实现高标准轴承钢的生产要求。如何提高钢水纯净度、控制点状夹杂物级别，并保证钢水可浇性成为各钢厂技术攻关的主要难题。
技术实现思路
针对以上的技术问题，本专利技术提供了一种高纯净轴承钢的生产工艺，通过控制工艺顺序、参数，在无需对钢水进行变性处理的前提下，得到了纯净度高的轴承钢并且确保了钢水的可浇性，工艺包括：高炉铁水+废钢后的电转炉冶炼、钢包合金化、出钢精炼、真空处理、连铸，具体操作为：(1)将高炉铁水和废钢加入电转炉进行冶炼，冶炼过程中加石灰和石灰石进行造渣脱磷及控制温度，高炉铁水成分要求为P≤0.10％(重量百分比，下同)、0.30％≤Si≤0.50％、S≤0.025％，高炉铁水温度≥1280℃；废钢成分要求不含Ti等有害元素，高炉铁水通过倾翻装置以2.0～4.0吨/分钟的速度加入到电转炉中，冶炼过程中，钢水中碳含量控制在0.70-0.90％，终点出钢[C]≥0.50％、[P]≤0.12％，出钢钢水温度≥1650℃；(2)将合金、铝饼及低氮增碳剂混匀后加在钢包包底并于在线烘烤位进行烘烤，其中，对冶炼含钛钢种的钢包，需要冶炼不含钛钢种2次后才能在本专利技术中使用，相当于洗包处理，上述合金包括高碳低钛铬铁、低碳锰铁、低钛低铝硅铁；(3)步骤(1)冶炼完成后出钢至步骤(2)合金化处理后的钢包中，造渣并在精炼前期10min内满足白渣要求，白渣后根据钢水铝含量进行喂铝线操作，中期铝控制在0.045-0.055％之间，过后不再补喂铝线，保证精炼出钢铝在0.025-0.035％之间，其中，采用电转炉偏心炉底出钢，确保不下渣，同时出钢量进行严格控制以满足钢水液面距包沿350-450mm，采用低钛预熔渣和石灰进行造渣，并在精炼全程使用碳化硅和铝粒进行渣面脱氧，低钛预熔渣中二氧化硅为2～5％(重量百分比，下同)、三氧化二铝为35～45％、碳酸钙为40～50％、氧化镁4～6％、二氧化钛≤0.06％，低钛预熔渣熔点在1200-1300℃，基于低钛预熔渣和石灰所造的精炼渣系含有CaO、SiO2、MgO、Al2O3多中组分，具体为：CaO47.15-54.23％、Si025.92-11.17％、MgO4.68-8.27％、Al2O325.26-34.77％、FeO+MO5.21-7.97％、碱度R0.44-0.86，使炉渣具有低熔点、良好流动性，渣中含有较高的Al2O3，其余钢中的氧化物界面张力小，因此，对夹杂物吸附能力强；渣中FeO+Mn0含量低，炉渣还原性强，钢水扩散脱氧完全，二次氧化趋弱；碱度也是炉渣还原性的体现，同时也是控制夹杂物类型及尺寸的关键指标，本渣系碱度R在5-8之间较稳定，精炼时间控制在50-70min/炉，同时白渣维护时间在30min以上，本步骤中，提前白渣、后喂铝线目的在于：白渣后钢水及炉渣氧含量较容易判断，便于控制精炼补喂铝线量；保证精炼中后期不补喂铝线，精炼终点铝可以稳定控制在0.025-0.035％之间；保持精炼终点铝的稳定性，且提高了后续VD炉的终点铝的可控、稳定性，防止VD后铝波动较大而导致钢水氧含量不稳定给钢水可浇性带来影响，更好地保障了钢水质量的稳定性；(4)将经过步骤(3)精炼合格后的钢水吊至真空罐进行真空处理，真空度≤67Pa，真空保持时间在15min以上，真空过程中控制底搅流量在150-200L/min、压力在0.3-0.4MPa，真空解除后，钢水软吹液面微动35min以上(而常规真空处理真空保持时间在10min左右，真空过程中控制底搅流量在80-120L/min、压力在0.2-0.3MPa，真空解除后，钢水软吹液面微动20min左右)，通过真空过程的氩气控制保证铝损在40-60％，是为了满足真空过程钢渣混冲，实现钢水中Al2O3等夹杂物相互碰撞、聚集并上浮达到去除夹杂物的目的；(5)连铸：钢包至结晶器使用全保护浇注，钢包至中包长水口使用氩封保护，中间包水口内装，使用挡渣堰、双层保护渣，使用轴承钢专用结晶器保护渣，中包水口腕部采用镁碳质材料，水口组分Si02≤6％，中包涂抹料使用镁质材料，要求MgO≥90％，Si02≤6％，中包烘烤温度在1100℃。本专利技术的有益效果在于：电转炉较传统电炉在配料方面相比，可提高铁水比达85-95％，提高热量来源，无需供电，避免供电导致钢水氮含量的增高，并且通过提高铁水比，降低废钢装入量，残余元素得到有效控制；采用电转炉冶炼，冶炼终点[C]≥0.50％、[P]≤0.012％、温度＞1640℃，高碳出钢降低钢水原始氧含量，同时电转炉偏心炉底出钢，避免下渣，减少残余元素P、Ti的带入量；钢包合金化采用低钛合金及低氮增碳剂，减少钛、氮的带入量；出钢钢包顶渣使用低钛预熔渣，促进提前化渣、促进吸附夹杂物、避免钢水吸气及二次氧化，且渣料带入Ti较低；精炼炉白渣保持时间30min以上，保证精炼过程深脱氧剂夹杂物充分上浮时间，出钢铝在0.025-0.035％，以控制过真空炉后钢水自由氧在3ppm以下；真空过程控制氩气流量及压力，真空过程铝损在40-60％，保证钢渣充分的混冲、脱气效果；真空解除后，不需进行钢水变性处理，可实现钢水可浇性，控制点状夹杂物尺寸是本专利技术的最大优点；连铸中间包水口腕部采用镁碳质，辅助避免了二次氧化及水口结瘤情况；本专利技术冶炼的轴承钢具有低的残余元素、气体含量和低的夹杂物总量，残余夹杂物以细小、均匀、弥散的塑性夹杂物分布。同时本专利技术实现了钢水取消变性处理的需求，有效控制Ds的级别(Ds≤0.5)，满足高标轴承生产要求，且钢水可浇性良好，实现10炉连浇，有效控制钢水纯净度及生产成本，符合高标准高附加值的钢种生产工艺。具体实施方式生产工艺流程：90吨电转炉-90吨钢包-90吨钢包精炼炉-90吨VD炉-五机五流连铸机(断面220*260)；冶炼钢种为轴承钢GCr15-Y。(1)将高炉铁水和废钢加入电转炉进行冶炼，废钢通过炉子上方兑入，铁水通过倾翻装置以3.5吨/min均匀兑入炉内，石灰通过高位料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯净轴承钢的生产工艺，其特征在于：所述工艺包括，高炉铁水+废钢后的电转炉冶炼、钢包合金化、出钢精炼、真空处理、连铸。

【技术特征摘要】
1.一种高纯净轴承钢的生产工艺，其特征在于：所述工艺包括，高炉铁水+废钢后的电转炉冶炼、钢包合金化、出钢精炼、真空处理、连铸。2.如权利要求1所述的高纯净轴承钢的生产工艺，其特征在于：所述工艺的具体步骤为，(1)将高炉铁水和废钢加入电转炉进行冶炼；(2)将合金、铝饼及低氮增碳剂对钢包进行合金化；(3)步骤(1)冶炼完成后出钢至步骤(2)合金化处理后的钢包中，造渣并在精炼前期10min内满足白渣要求，白渣后根据钢水铝含量进行喂铝线操作；(4)将经过步骤(3)精炼合格后的钢水吊至真空罐进行真空处理，真空度≤67Pa，真空保持时间在15min以上，真空过程中控制底搅流量在150-200L/min、压力在0.3-0.4MPa，真空解除后，钢水软吹液面微动35min以上；(5)连铸。3.如权利要求2所述的高纯净轴承钢的生产工艺，其特征在于：步骤(1)中所述高炉铁水成分为P≤0.10％、0.30％≤Si≤0.50％、S≤0.025％；所述高炉铁水温度≥1280℃。4.如权利要求2所述的高纯净轴承钢的生产工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员：王二庆，朱富强，徐必靖，
申请(专利权)人：中天钢铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32