一种镁处理生产高温轴承钢的方法技术

本发明专利技术涉及镁处理生产高温轴承钢技术领域，公开了一种镁处理生产高温轴承钢的方法，本发明专利技术中包括电渣重熔结晶器、冷却底盘、电渣锭、金属熔池、熔渣池、电渣重熔炉顶密封舱、待重熔金属电极、轮盘驱动装置、缓释镁线轮盘、导引管把持装置和导引管，缓释镁线轮盘的外表面上绕设有缓释镁线，缓释镁线远离缓释镁线轮盘的一端穿过导引管后延伸至熔渣池内部；通过以上结构的配合可以在电渣重熔过程中对高温轴承钢溶液进行镁处理，并补充电渣消耗，通过控制体系的压力来控制高温轴承钢最终产品的镁含量；本专利能不仅能降低电渣重熔过程中的镁损，还能适当增镁，在制备高温轴承钢电极坯料时无需大幅提高其镁含量，可以降低高温轴承钢的总体生产成本。的总体生产成本。的总体生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种镁处理生产高温轴承钢的方法


[0001]本专利技术属于镁处理生产高温轴承钢
，具体为一种镁处理生产高温轴承钢的方法。

技术介绍

[0002]高温轴承钢的使用温度至少在150℃以上，目前主要用于航空发动机、燃气轮机、核反应堆、高速飞行器、宇宙飞船等。国标要求，高温轴承钢需要用电渣重熔工艺进行生产。
[0003]电渣重熔工艺最大的优点是能有效去除电极中的大尺寸夹杂物，同时，重熔钢锭的凝固组织较为均匀，有利于后续加工。但现有电渣重熔工艺面临的是无法解决钢液增氧的问题，即使是重熔过程采用氩气保护，也很难避免含有氧化物的电渣向钢液传氧。目前，国内顶尖的轴承钢生产企业能将电极中的全氧控制在3ppm以下，但经过电渣重溶工艺后，重熔锭的全氧会大幅增高，有时甚至会增加到20ppm以上。由于全氧含量基本等同于钢中的夹杂物总量，而夹杂物控制是轴承钢品质提升的关键，因此如何改善电渣重熔工艺以降低钢中全氧量已成为提高高温轴承钢质量急需解决的问题。
[0004]电渣重熔高温轴承钢的电极在制备过程中主要采用硅脱氧工艺，由于国标禁止使用钙处理，电极中的夹杂物普遍以大尺寸的硅酸盐夹杂为主，同时含有少量的Ti
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Al
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Si
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Mn复合夹杂。电渣重熔过程中，大尺寸的夹杂物会被电渣吸附脱除，但钢中的合金元素Si和残存的Ti、Al会被电渣中的自由氧氧化，进而形成新的夹杂物，并与电渣未脱除的小尺寸夹杂物一起进入到重熔钢锭中。因此，控制重熔钢锭中夹杂物就需要做到以下两点，一是减少电渣中的自由氧，防止钢液中合金的二次氧化；二是控制钢液中新生成夹杂物的形态，防止新的大尺寸夹杂物出现。
[0005]利用电渣重溶工艺冶炼高温合金时，常在高温合金中添加镁来控制合金中夹杂物的尺寸，并提高电渣重溶铸锭的质量。在钢的冶炼实践中，当钢中镁含量达到20ppm以上时，钢中内生夹杂物的尺寸能有效控制在3μm以内，钢中析出物的尺寸和形态也能得到有效的控制和改善。与此同时，镁作为强脱氧剂，当存在镁单质时，能有效抑制电渣的氧化性，减少钢中合金元素的氧化。因此对于高温轴承钢的冶炼，如能找到合适的方法对其进行镁处理，则能有效的控制高温轴承钢的全氧含量和夹杂物水平，进而提高高温轴承钢的质量。
[0006]在电渣重熔工艺中，传统的镁处理工艺除了在电极中添加镁元素外，还通过增加电渣中氧化镁的含量来防止合金中镁的大量氧化。但由于镁是极活泼金属元素，在现有生产条件下该工艺无法做到稳定且有效的控制钢中的镁含量，而钢中的镁含量却直接关系到钢中夹杂物和析出物的控制效果，为此我们提出一种镁处理生产高温轴承钢的方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于：为了有效抑制镁的剧烈反应，在电渣重熔过程中还能适当的增镁，补充电渣消耗，降低高温轴承钢的生产成本，本申请提供一种镁处理生产高温轴承钢的方法。
[0008]本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种镁处理生产高温轴承钢的方法，包括电渣重熔结晶器，所述电渣重熔结晶器的下表面固定连接有冷却底盘，所述电渣重熔结晶器的内部在电渣重熔过程中形成有电渣锭、金属熔池和熔渣池，所述电渣重熔结晶器的上端外表面固定连接有电渣重熔炉顶密封舱，所述熔渣池的正上方为待重熔金属电极，所述待重熔金属电极的上端外表面穿过所述电渣重熔炉顶密封舱的顶壁延伸至外部，且所述待重熔金属电极与所述电渣重熔炉顶密封舱的贴合处为密封状态，所述电渣重熔炉顶密封舱的右端内部容腔安装有轮盘驱动装置，所述轮盘驱动装置的输出端外表面安装有缓释镁线轮盘，所述电渣重熔炉顶密封舱的右侧内壁底端固定连接有导引管把持装置，所述导引管把持装置远离所述电渣重熔炉顶密封舱内壁的一端固定连接有导引管，所述缓释镁线轮盘的外表面上绕设有缓释镁线，所述缓释镁线远离所述缓释镁线轮盘的一端穿过所述导引管后延伸至所述熔渣池内部。
[0010]在一优选的专利技术方式中，所述轮盘驱动装置的输出端设置有冷却通道，所述冷却通道远离所述轮盘驱动装置的一端连接有冷水机。
[0011]在一优选的专利技术方式中，所述电渣重熔炉顶密封舱的左端内部容腔安装有压力计。
[0012]在一优选的专利技术方式中，所述电渣重熔炉顶密封舱的左端内部容腔上端连通有抽气管，所述抽气管远离所述电渣重熔炉顶密封舱的一端连接有真空泵。
[0013]在一优选的专利技术方式中，所述电渣重熔炉顶密封舱的左端内部容腔下端连通有进气管。
[0014]一种镁处理生产高温轴承钢的方法：
[0015]S1.在电渣重熔开始前，首先对所述电渣重熔炉顶密封舱进行密封，利用真空泵和所述抽气管的配合对所述电渣重熔炉顶密封舱内部空气进行抽动，并通过所述进气管向所述电渣重熔炉顶密封舱内充填氩气以便对所述电渣重熔炉顶密封舱内气氛进行清扫，形成气氛保护；
[0016]S2.电渣重熔开始后，当所述电渣重熔炉顶密封舱内温度达到正常冶炼温度后，利用所述轮盘驱动装置以一定的速度转动所述缓释镁线轮盘，使所述缓释镁线通过所述导引管以目标速度喂入电极熔化滴落区，喂入速度控制在0
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20m/min范围内，缓释镁线的喂入可以对钢液进行镁处理，同时还可以脱除电渣中的氧；
[0017]S3.所述缓释镁线中电渣可以有效补充电渣的消耗，在实际控制中补充的渣量可适当的大于电渣消耗量，由于镁处理过程会新生成部分氧化镁，而氧化镁可以调节电渣的粘度，从而进一步提高电渣去除钢中夹杂物和脱磷、脱硫的能力；
[0018]S4.所述缓释镁线中的镁含量主要取决于体系镁蒸气压的目标值，针对不同的镁含量目标，通过所述压力计使的镁蒸气压控制在0.05
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0.5MPa范围内，电渣重熔钢锭的目标镁含量越高，则镁的蒸气压控制越高；
[0019]S5.当电渣重溶开始并形成镁蒸气时，所述电渣重熔炉顶密封舱压力的增大值即可用来表征镁的蒸气压，因此可以通过镁蒸气压的控制来实现电渣重熔锭中镁含量的控制。
[0020]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0021]本专利技术中，镁是极活泼元素，其与氧接触时可能引起剧烈的爆炸，因此本专利技术提出
使用缓释镁线，对钢液进行镁处理的同时，还能有效抑制镁的剧烈反应，在电渣重熔过程中还能适当的增镁，并补充电渣消耗，在制备高温轴承钢电极坯料时无需大幅提高其镁含量，可以降低高温轴承钢的生产成本，一举多得。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的正视剖面图。
[0023]图中标记：1
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电渣重熔结晶器、2
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冷却底盘、3
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电渣锭、4
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金属熔池、5
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熔渣池、6
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待重熔金属电极、7
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抽气管、8
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进气管、9
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压力计、10
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缓释镁线轮盘、11
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冷却通道、12
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轮盘驱动装置、13<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁处理生产高温轴承钢的装置，包括电渣重熔结晶器(1)，其特征在于：所述电渣重熔结晶器(1)的下表面固定连接有冷却底盘(2)，所述电渣重熔结晶器(1)的内部在电渣重熔过程中形成有电渣锭(3)、金属熔池(4)和熔渣池(5)，所述电渣重熔结晶器(1)的上端外表面固定连接有电渣重熔炉顶密封舱(16)，所述熔渣池(5)的正上方设置有待重熔金属电极(6)，所述待重熔金属电极(6)的上端外表面穿过所述电渣重熔炉顶密封舱(16)的顶壁延伸至外部，且所述待重熔金属电极(6)与所述电渣重熔炉顶密封舱(16)的贴合处为密封状态，所述电渣重熔炉顶密封舱(16)的右端内部容腔安装有轮盘驱动装置(12)，所述轮盘驱动装置(12)的输出端外表面安装有缓释镁线轮盘(10)，所述电渣重熔炉顶密封舱(16)的右侧内壁底端固定连接有导引管把持装置(13)，所述导引管把持装置(13)远离所述电渣重熔炉顶密封舱(16)内壁的一端固定连接有导引管(14)，所述缓释镁线轮盘(10)的外表面上绕设有缓释镁线(15)，所述缓释镁线(15)远离所述缓释镁线轮盘(10)的一端穿过所述导引管(14)后延伸至所述熔渣池(5)内部。2.如权利要求1所述的一种镁处理生产高温轴承钢的装置，其特征在于：所述轮盘驱动装置(12)的输出端设置有冷却通道(11)，所述冷却通道(11)远离所述轮盘驱动装置(12)的一端连接有冷水机。3.如权利要求1所述的一种镁处理生产高温轴承钢的装置，其特征在于：所述电渣重熔炉顶密封舱(16)的左端内部容腔安装有压力计(9)。4.如权利要求1所述的一种镁处理生产高温轴承钢的装置，其特征在于：所述电渣重熔炉顶密封舱(16)的左端内部容腔上端连通有抽气管(7)，所述抽气管(7)远离所述电渣重熔炉顶密封舱(16)的一端连接有真空...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧蓉，孙立根，朱立光，王博，周景一，朴占龙，袁志鹏，韩毅华，王杏娟，肖鹏程，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：