電爐流程
,即電爐——爐外精煉——連鑄或模鑄——軋製
;
轉爐流程
,即高爐——鐵水預處理——轉爐爐外精煉——連鑄——軋製
;
特種冶煉方法
,即真空感應爐(VIM)——電渣重熔(ESR)——軋製或鍛造
。
典型的軸承鋼生產流程
瑞典SKF
:100t EF—ASEA-SKF—IC
,生產Ø12-32mm棒線材
、外徑90-200mm及外徑55-110mm鋼管
;
日本山陽
:廢鋼預熱——90 t EF(偏心底出鋼)——LF——RH——CC(立式3流
,370mm×470mm)或IC——熱軋(材)和冷軋
。生產Ø102-600mm棒材等
,外徑50-180mm熱軋鋼管
,外徑22-95mm冷軋鋼管
;
日本大同
:廢鋼預熱——90tEAF——LF——RH——CC(370mm×480mm)
;
日本神戶
:高爐——鐵水預處理——80tLD-OTB頂底複吹轉爐——除渣——ASEA-SKF鋼包精煉——連鑄(2流立彎型
,300mm×430mm)
,生產Ø18-105mm棒線材
;
日本川崎
:高爐——鐵水預處理——轉爐——鋼包精煉——真空——連鑄(4流400mm×560mm)
;
日本住友
:高爐——轉爐——VAD/RH——連鑄/模鑄(410mm×560mm)
,棒線材
;
日本新日鐵
:高爐——轉爐——LD轉爐——LF鋼包精煉——RH——連鑄
,生產Ø19-120mm棒線材
;
日本愛知製鋼
:EAF——鋼包精煉——RH——連鑄
,生產Ø16-100mm棒線材
;
德國克虜伯
:110t UHP- EAF——鋼包冶金——連鑄(6流260mm×330mm)
,生產Ø28-80mm棒線材
。
國外軸承鋼的生產工藝特點
爐子大型化;無渣出鋼
;Al脫氧
;真空或非真空條件下長時間攪拌
;高堿度渣精煉
;連鑄
。
相關技術體現在
:鋼包耐火材料的堿性化及鋼包和中間薄的高溫預熱
。
具體精煉技術體現在:初煉鋼液的低氧化和低溫化 ;初煉爐出鋼的鋼渣分離 ;精煉渣的合成化和液相化以及在線分析化 ;鋼液精煉的模型化(包括吹氬攪拌的流量 、時間以及吹氬位置) ;鋼包澆鋼的出渣 ;溫度和成分以及鋁脫氧工藝的過程控製 。
連鑄技術體現在
:鋼包和中間包的留鋼
;鋼流澆注氣氛的惰性化和防堵
;中間包鋼水的大容量化
;中間包鋼水流動的最優化
;結晶器鋼液麵的穩定
;連鑄坯的大型化
;二冷噴霧的均勻
;電磁攪拌的多極化
;輕壓下技術
。
軸承鋼生產的基本條件
大容量初煉爐
,保證鋼水低磷
,成份溫度合格
,實現無渣出鋼
;
具備加熱
、真空
、合金微調的精煉裝置
,最大限度脫除氧
、氫等氣體
。保護澆鑄防二次氧化
;
采用多極組合電磁攪拌和輕壓下技術
,保證鋼坯的中心質量
,減少中心偏析
;
軋機均為無扭無張力高速軋機軋製
,保證軋材尺寸精度和表麵質量
。
國產軸承鋼精煉比已經達到100%
,平均氧含量已達到8×10-4%
,好的達到4×10-4%
,但是與瑞典SKF
、日本山陽等先進的廠家相比
,在鋼中微量雜質元素含量
、表麵質量及內部質量穩定性方麵仍有差距
。如鈦含量偏高
,普遍在0.003%以上
。
我國棒材比重很大
,占80%以上
,管材幾乎為零
,線材
、帶材比重也較低
。
1 電弧爐流程冶煉軸承鋼
UHP EAF-LF-VD-CC或IC為例
,工藝流程為
:電爐出鋼——LF座包工位(底吹氬開始)——測溫——供電造渣——脫氧和脫硫——調整成分——測溫——VD工位——真空精煉——喂線(鋁脫氧或鈣處理
,底吹氬結束)——連鑄平台測溫——連鑄機澆鑄
。中心任務
:脫氧和非金屬夾雜物去除及其控製
。
超高功率電弧爐初煉
主要任務
:熔化廢鋼、脫碳
、脫磷和升溫
;
爐料中配碳量可配到1.00%-1.3%
,用礦石
、氧氣脫碳
、脫磷
、自動流渣
,偏心地出鋼
,留渣留鋼
。出鋼時可以將碳含量控製在高碳鉻軸承鋼的下限
,爐外精煉增碳量很小
,方便操作
;
要求初煉爐鋼液低氧化合低溫化
,防止氧化渣入鋼包
。
LF鋼包精煉爐
LF精煉目的
:脫氧
、降硫
、合金化
、調整成分
,控製合適的澆注溫度
。軸承鋼的中心任務
:脫氧
!
LF加熱前
,用鋁對鋼液沉澱脫氧
,然後加熱
、調整鋼液成分
、調整精煉渣成分
、吹氬攪拌
;
快速造堿性渣——脫氧脫硫
;
底吹氬控製——過大
,鋼渣反應過分激烈和鋼液對耐火材料衝刷嚴重
,氧化物和鈦化物進入鋼液
;過小鋼液溫度
、成分以及鋼渣反應都不均勻
,不充分
,脫氧產物不能充分上浮
;
合適的底吹氬製度
:精煉前期以較大的氬氣壓力攪拌
;後期以較小的氬氣壓力攪拌——使鈦含量在精煉過程中基本穩定
,同時可使硫含量和氧含量活度不斷下降
。一般控製在0.2-0.3MPa
。
VD真空去氣
主要目的——真空去氫
、真空下碳脫氧繼續脫氧
、利用氬氣攪拌去夾雜
,一般脫氮不明顯
;
進入VD前
,除去爐渣
,降低渣堿度
,控製吹氬強度
,真空前加Al終脫氧
,緩吹氬
。前期吹氬不大於0.2Mpa
,後期在0.1Mpa以下
,可使鋼液和爐渣充分反應
,脫氧產物充分上浮
;
真空時間過短——脫氧產物不能充分上浮
;過長——耐火材料表層被鋼液長期衝刷而剝落進入鋼液
,不利於鋼中鈦含量的控製
;
真空脫氣後軟吹氬攪拌——控製非金屬夾雜含量。結束VD處理前5min
,視鋼液含鋁量補充喂鋁線
,再進行弱攪拌以清洗鋼液
;
連鑄或鑄錠(IC)
2 轉爐煉鋼
原料條件好
,鐵水的純淨度和質量穩定性均優於廢鋼
;
采用鐵水預處理
,進一步提高鐵水的純淨度
;
轉爐終點碳控製水平高
,鋼渣反應比電爐更趨於平衡
;
轉爐鋼氣體含量低
;
連鑄和爐外精煉和工藝水平與電爐相當
。
日本和德國采用不同的生產工藝
,區別——煉鋼終點碳的控製
;
日本——“三脫”預處理
,少渣冶煉高碳鋼技術
,生產低磷低氧鋼
;
德國——轉爐低拉碳工藝
,保證轉爐後期脫磷效果
,依靠出鋼是增碳生產軸承鋼
。
鐵水預處理
:鎂基脫硫劑處理
,入爐鐵水w[S]≤0.005%
,處理後將渣100%扒除
;
轉爐冶煉
:采用高拉碳方法
,終點碳w[C]≤0.40%
,同時控製w[P]≤0.010%
。廢鋼中配入鋁錳鈦提溫劑——補充終點高碳控製是溫度不夠
;出鋼溫度1700℃,碳含量0.34%
,磷含量0.007%
;
出鋼過程在包內采用高Cr合金
、Si-Mn合金
、炭粉進行合金化和增碳
,並進行擋渣操作
,采用底吹氬攪拌去除鋼液中的全氧
;
LF精煉采用低堿度CaO-Al2O3渣係
,脫硫率達50%-70%
,降低Al類夾雜
;與脫氧產物有一致的組分
,兩者的界麵張力小
,易於結合成低熔點的化合物——較強的吸收Al2O3夾雜能力
,消除含CaO的D類夾雜
。同時底吹氬均勻成分
、溫度
;
吹氬弱攪拌
:根據參考樣的成分分析
,補充高鉻
、高錳
、炭粉進行成分調整滿足內控要求
,在溫度高於吊包溫度20-30℃時進行吹氬弱攪拌——夾雜物進一步上浮
;
連鑄