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軸承鋼的冶煉

 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