軸承鋼精煉過程中軟吹處理對(duì)鋼中夾雜物影響研究

1、1962007年?duì)t外精煉年會(huì)論文集2007年7月LadleRefining2007AnnualMeetingProceedingsJuly.2007軸承鋼精煉過程中軟吹處理對(duì)鋼中夾雜物影響的研究杜顯彬1)翟正龍1)張利平1)王靜松23)曹立軍2)薛慶國(guó)2)1）萊鋼集團(tuán)公司技術(shù)中心，山東271104；2)北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院，北京100083；3)北京科技大學(xué)博士后流動(dòng)站萊鋼工作站，山東271104摘要本文介紹了萊鋼軸承鋼生產(chǎn)工

2、藝及產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)狀，研究了目前各生產(chǎn)環(huán)節(jié)夾雜物的變化。VD處理過程中，由于鋼水沸騰卷渣，造成真空處理后鋼中夾雜物大量增加，通過分析軟吹處理過程夾雜物的變化指出，為保證軸承鋼產(chǎn)品質(zhì)量，必須保證軟吹時(shí)間達(dá)到20至40分鐘，夾雜物數(shù)量大量減少，產(chǎn)品質(zhì)量較好。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞軸承鋼，LFVD，軟吹，夾雜物軸承鋼是具有一定代表性的特殊鋼品種，由于其使用特點(diǎn)決定了對(duì)產(chǎn)品的疲勞壽命要求很高，而為提高軸承鋼疲勞壽命必須做到鋼成分的高純凈度和組織的高均勻度。世

3、界最先進(jìn)的軸承鋼生產(chǎn)企業(yè)日本山陽特殊鋼公司生產(chǎn)的高碳鉻軸承鋼，氧含量達(dá)到5106，最低達(dá)到3106[1]。國(guó)內(nèi)軸承鋼市場(chǎng)仍然是中低檔次產(chǎn)品供過于求，高純凈度、高質(zhì)量檔次、高穩(wěn)定性鋼材供應(yīng)不足，特別是氧含量≤8X106、鈦含量≤15X106、控硫、控鋁的高質(zhì)量軸承鋼還供不應(yīng)求[2]。近年來，萊鋼軸承鋼質(zhì)量取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，通過對(duì)軸承鋼生產(chǎn)工藝的開發(fā)和嚴(yán)格控制，使得產(chǎn)品質(zhì)量處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，為進(jìn)一步提高軸承鋼質(zhì)量，目前正在進(jìn)行高品質(zhì)軸承鋼生

4、產(chǎn)工藝開發(fā)研究工作。1萊鋼軸承鋼生產(chǎn)工藝流程[3、4]萊鋼特殊鋼廠軸承鋼冶煉工藝流程為:廢鋼鐵水—50t電弧爐(偏心爐底出鋼)—LFVD—連鑄。冶煉GCr15軸承鋼的入爐鋼鐵料為35%45%鐵水余量為優(yōu)質(zhì)廢鋼。冶煉過程為全程泡沫渣埋弧操作。根據(jù)溶清碳情況進(jìn)行控碳操作，保證足夠的脫碳量和脫碳速度。合金、脫氧劑和合成渣在出鋼時(shí)加入，同時(shí)包底吹氬攪拌，促進(jìn)鋼水預(yù)脫氧和合金化效果，以保證在進(jìn)入精煉時(shí)良好的液渣層，利于精煉升溫、脫氧和脫硫。LF精

5、煉采用SiC擴(kuò)散脫氧送電過程氬氣低流量攪拌適時(shí)喂入鋁線促進(jìn)渣鋼反應(yīng)和Al2O3夾雜上浮同時(shí)保證鋼液不裸露控制一次樣鋁含量取樣后保持白渣操作以使精煉渣在具有強(qiáng)吸附夾雜物能力的同時(shí)又能保證脫氧脫硫效果。LF精煉結(jié)束進(jìn)入VD工位前扒掉部分精煉渣加入調(diào)渣劑調(diào)整渣組成增強(qiáng)真空脫氣和吸附鋼中夾雜物的效果以獲得低氧高潔凈度軸承鋼。澆鑄過程鋼包加包蓋保溫減少澆鑄過程中鋼液面下降高溫包襯裸露向外界的散熱中間包加蓋并適時(shí)加覆蓋劑和炭化稻殼減少散熱保證過程溫

6、度平穩(wěn)穩(wěn)定拉速使同爐中間包鋼水溫差波動(dòng)在5℃以內(nèi)中間包鋼水溫度可控制在14701480℃鋼包澆鑄加長(zhǎng)水口吹氬保護(hù)中間包鑄流加浸入式水口保護(hù)減少鋼液二次氧化和吸氣。二冷配水采用氣霧冷卻方式采用外置式MEMS置于結(jié)晶器中下部通過鑄流內(nèi)鋼水的運(yùn)動(dòng)來均勻溫度消除過熱析出氣體及促使夾雜物上浮使鑄坯獲得良好的表面質(zhì)量。目前軸承鋼氧含量已降低到7.9106最高為10106夾雜物級(jí)別低分布均勻未出現(xiàn)C類和D類夾雜物并消除了碳化物液析現(xiàn)象。為進(jìn)一步提高軸

7、承鋼質(zhì)量，對(duì)生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行細(xì)致的研究工作，以生產(chǎn)更高質(zhì)量軸承鋼產(chǎn)品。本文介紹了鋼中夾雜物在不同生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)的變化，特別是鋼水經(jīng)真空處理及軟吹后夾雜物數(shù)量的變化，并分析了其變化規(guī)律。2各工序夾雜物變化在開發(fā)高品質(zhì)軸承鋼的過程中，為研究鋼中夾雜物含量、類型等在不同工藝環(huán)節(jié)的變化，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行了夾雜物變化分析。研究方法是對(duì)不同生產(chǎn)狀況特別針對(duì)軟吹?198?2007年?duì)t外精煉年會(huì)論文集2007年7月Fig.2Changeofamou

8、ntofinclusionsindifferentprocess3結(jié)果分析與討論根據(jù)文獻(xiàn)[5]中公式419，t時(shí)刻氧含量與時(shí)間存在一定關(guān)系，由于鋼中氧含量與夾雜物數(shù)量關(guān)系，可以將式419轉(zhuǎn)換成時(shí)刻鋼中夾雜t物量與時(shí)間的關(guān)系式為：?????????tgVSMM)(94exp1220?????????????tgVSMM)(94exp1220????（公式1）式中：—t時(shí)刻夾雜物數(shù)量M—初始夾雜物數(shù)量0M—鋼水面積，m2S—鋼水體積，m3V

9、—重力加速度，msg—粘度系數(shù)，kg.s?—夾雜物平均直徑，m?—1600℃鋼水密度，kgm31?—1600℃熔渣密度，kgm32?公式1表征了鋼液中夾雜物含量與初始夾雜物含量、鋼渣界面積、鋼液容積、鋼液粘度系數(shù)、夾雜物平均直徑、夾雜物上浮時(shí)間等參數(shù)之間的關(guān)系。按照噸LFVD設(shè)備條件以及有關(guān)文獻(xiàn)所給數(shù)據(jù)，即取鋼液深度為2.9m，鋼包半徑為1.25m，鋼包近似地認(rèn)為為直筒型。將g=9.8ms，η=7104Kg.s，ρ1=2500Kgm3，

10、ρ2=6900Kgm3，μ=7.1106m等數(shù)據(jù)代入式1得：??tMM00049.0exp0????tMM00049.0exp0??（2）對(duì)式2作圖得吹氬處理時(shí)鋼中夾雜物去除率曲線（圖3），縱坐標(biāo)為鋼中夾雜物去除率（MM0）橫坐標(biāo)為吹氬處理時(shí)間。00.20.40.60.810510152025303540吹氬時(shí)間，minMM0圖3真空處理后軟吹氬時(shí)間與鋼中夾雜物去除率的關(guān)系Fig.3CurveofArblastingTimeinclus

11、ionremovalratioafterVDtreatment通過圖3可以得出，當(dāng)吹氬處理時(shí)間達(dá)到20min時(shí)，夾雜物去除率可以達(dá)到80%，吹氬處理時(shí)間超過20min后夾雜物去除速度明顯降低，但是隨軟吹時(shí)間延長(zhǎng)，夾雜物數(shù)量繼續(xù)減少，達(dá)到40min時(shí)95%左右的夾雜物都被去除?？紤]到具體生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)調(diào)度，VD處理后的軟吹時(shí)間應(yīng)保持20min以上，為獲得更低氧含量的軸承鋼，需要進(jìn)一步延長(zhǎng)吹氬時(shí)間，調(diào)整吹氬工藝，以保證夾雜物進(jìn)一步去除。4結(jié)

12、論1）軸承鋼VD處理過程中，由于熔渣卷入造成鋼中夾雜物大量增加；2）為保證軸承鋼產(chǎn)品具有較低的氧含量，VD處理后必須保證軟吹時(shí)間達(dá)到20min以上；3）為進(jìn)一步降低鋼中氧及夾雜物含量，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)VD處理、軟吹處理等工序操作。參考文獻(xiàn)1焦曉諭編譯.世界軸承鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展.中國(guó)冶金2006(3):40~412中國(guó)特殊鋼產(chǎn)業(yè)研究分析報(bào)告，2005:100~1013李法興蘭新哲宋永輝等.萊鋼50tEBTEAFLF(VD)CC生產(chǎn)GCr15軸