專利名稱：降低高碳鉻軸承鋼鈦含量的生產方法
技術領域：
本發明屬于低合金高強度用鋼板生產技術領域，主要涉及一種能降低高碳鉻軸承鋼中鈦Ti元素含量的生產方法。
背景技術：
高碳鉻軸承鋼GCrl5主要是用于制造軸承套圈、滾動體的重要材料，現在用戶對冶金廠生產的軸承鋼內部冶金質量如夾雜物、碳化物等要求很嚴，特別是對鋼中大顆粒氮化鈦TiN尺寸、數量及分布要求苛刻，這是因為①氮化鈦TiN夾雜物破壞了鋼的連續性，在外加變形力情況下易產生應力集中；②鋼在變形或熱處理時，由于金屬基體與TiN夾雜物的熱膨脹系數不同，在金屬與TiN夾雜物界面形成初始裂紋，是金屬進一步疲勞破壞的疲勞源；③TiN夾雜物堅硬、呈棱角狀，易導致軸承滾動時掉塊，影響疲勞壽命。但是國家標準 《高碳鉻軸承鋼》GB/T182M 2002中未對Ti元素做出明確的規定，由于國標未對Ti元素進行強制性規定，部分軸承鋼生產廠家也未對鋼中Ti元素去除采取措施。但國內外軸承鋼發展趨勢均要求減少鋼中Ti元素含量，故有些鋼鐵冶煉企業已經控制軸承鋼Ti元素。目前各鋼鐵企業控制鋼中Ti含量主要從以下幾個方面進行①采用低鈦鉻、錳、 硅等鐵合金；②利用鋼液中氧元素將鈦氧化去除；③利用爐渣吸附氧化鈦進行脫鈦。由于低鈦鉻鐵合金等價格高，完全采用低鈦鉻鐵合金增加生產成本、降低市場競爭力，目前僅少數幾家企業生產高純潔度軸承鋼時才使用。利用鋼液中氧元素0將Ti氧化去除，甚至直接將鉻鐵合金加入電、轉爐中，目前僅日本神戶公司直接將鉻鐵合金加入轉爐 BOF中，利用轉爐BOF中高濃度
來氧化鉻鐵合金熔入鋼液中的[Ti]，并利用BOF爐渣吸收Ti02。由于熔化鉻鐵合金并完成Ti的氧化反應需要一定時間，故該方法影響轉爐的生產效率。在精煉爐LF中利用爐渣吸附氧化鈦進行脫鈦是每家生產軸承鋼企業都采用的方法，該方法生產成本低、操作簡單，但脫Ti效率太低。而《長壽命的高碳軸承鋼》(中國專利號95190558)，是一種用于滾動疲勞特性極好的軸承件的軸承鋼。它含C 0. 70 1. 20%, SiO. 15 1. 70 %, MnO. 15 1. 20%, CrO. 50 2. 00 %、MoO. 05 1. 50 %、SO. 001 0. 03 %、A10. 010 0. 05 %、NO. 003 0. 015%、總 MgO. 0005 0. 0300%, P 不大于 0. 025%, Ti 不大于 0. 0040%、總 0 不大于 0. 0015%，一種或至少兩種選自于特定數量的V、Nb與Ni的元素，以及鋼中所含Mg的氧化物的數量比至少為0. 8。主要是鋼的成分對軸承使用壽命的保護，沒有對鋼中Ti元素去取方法描述?！兑环N超純高碳鉻軸承鋼的生產方法》(中國專利號01132236 5)，采用四步法， 60噸以上的直流電爐進行初煉鋼液的低鈦化；鋼包精煉爐進行精煉鋼液的低氧低鈦化(a) 完全清理的鋼包，直流電爐出鋼時，鋼包內添加特殊渣料、合金、增碳劑和脫氧劑，鋼包底部吹入氬氣；真空爐對精煉鋼液進行處理，底部吹入氬氣；以合適速度將鋼液澆進清潔的鋼錠模。鋼中氧含量和鈦含量分別不大于7X10丨[ 6]和12X10丨[ 5]。只是提出 “鋼包精煉爐進行精煉鋼液低氧低鈦化”，但是對低鈦化沒有具體操作方法。

發明內容
本發明的目的是針對上述現狀，旨在提供一種操作簡單、安全，脫Ti效率高的降低高碳鉻軸承鋼鈦含量的生產方法。本發明目的的實現方式為，降低高碳鉻軸承鋼GCrl5鋼中鈦Ti元素含量的生產方法，具體步驟如下1)在電爐或轉爐中對鋼液吹氧，氧化鐵水中的碳C、磷P、鈦Ti雜質元素，出鋼時鋼中[C] 0. 32 0. 48%、[P] 0. 004 0. 006%、[Ti] 0. 0002 0. 0007% ；2)根據預計出鋼量，按軸承鋼GCrl5所需鉻元素含量1. 50%計算，在鋼包中預先裝入冶煉高碳鉻軸承鋼GCrl5鋼種所需60 75% Cr元素的高碳鉻鐵合金，隨鋼包在 1000 1100°C烘烤30 35min，高碳鉻鐵合金中含Cr元素55 60%、Ti元素0. 30 0. 35% ；3)對電爐偏心爐EBT出鋼時留20 30噸t鋼液于爐中，避免含Ti氧化渣進入鋼包，對轉爐用擋渣球攔截含Ti氧化渣進入鋼包；鋼液進入鋼包2/3 3/4時，加入Si-Fe、 高C-Mn-Fe鐵合金預脫氧，鋁錠沉淀脫氧；Si、Mn元素按GCrl5鋼種成分下限加，鋁錠按噸鋼0. 8 1. OKg加入；隨后加700KgCa0、200KgAD-15，再加入Ti元素含量低的高碳鉻鐵合金，加入數量為冶煉GCrl5鋼所需15 25% Cr元素含量的合金，低Ti高碳鉻鐵合金中含Cr元素55 60%, Ti元素0. 08 0. 15% ；整個出鋼過程吹Ar攪拌，Ar壓力控制在0. 2 0. 5MPa ；4)精煉過程取樣分析鋼液成分，GCr 15鋼中[Cr] 1. 25 1. 43%、[Ti]0. 0021 0. 0032 %，再次補加低Ti高碳鉻鐵合金及Si、Mn合金，加入數量使GCr 15鋼中Cr元素含量為 1. 47 1. 52% ；5)對精煉全過程精煉渣系進行調整，使鋼包爐精煉渣控制在如下范圍CaO 55. 5 64. 5%,MgO :6 7%，Si02 :10. 8 17%,Al2O3 :14. 3 19. 3%， ^0 :0· 7 0. 9%， 還有 0. 2 0. 3% 的 TiO2, CaF、MnO ；6)最后對精煉后的GCrl5鋼液進行真空脫氣處理，真空處理控制真空度67 以下保持15 20min，整個真空處理時間大于25分鐘；高碳鉻軸承鋼GCr 15 鋼成分為C 0. 99 1. 02%，Si 0. 19 0. 32%，Mn 0. 27 0. 42%, P 0. 008 0. 013%，S 0. 001 0. 003%，Cr 1. 47 1. 52%，Cu 0.10 0.12%， Mo 0. 01%, Ti 0. 0016 0. 0027%，Ni 0. 04%，00. 0006 0. 0011 %。本發明先對電爐、轉爐鋼液進行吹氧脫Ti，并在鋼包中預先裝入冶煉GCrl5鋼種所需60 75% Cr元素的高碳鉻鐵合金，隨鋼包在1000 1100°C烘烤30 35min，主要是干燥及加熱鉻鐵合金。按GCrl5鋼中[Cr] 1.50%計算，冶煉時需加含Cr55 60%的鉻鐵合金25 ^Kg/t，鋼包中加待氧化的高碳鉻鐵合金低于60%，達不到降低生產成本；鋼包中鉻鐵合金高于75%，容易引起出鋼時鋼液打炮爆炸，造成事故。電、轉爐冶煉的鋼液中氧含量
很高，如電爐出鋼時鋼液中
80 150ppm、轉爐出鋼時鋼液中
100 300ppm，充分利用鋼液中氧來氧化鉻鐵合金中的Ti元素，使之成為TW2進入鋼渣中，減少合金中的Ti進入鋼中、降低鋼中[Ti]；再利用偏心爐EBT特點、轉爐旋轉角度，控制鋼液進入鋼包2/3 3/4時再加預脫氧合金、脫氧合金及造渣材料和脫氧粉劑，預脫氧合金Si、Mn等按元素成分下限加入，脫氧合金Al按0. 8 1. OKg/t加入，然后再加GCrl5鋼所需15 25% Cr元素含量的低Ti高碳鉻鐵合金，該合金中的Ti元素含量為0. 08 0. 15% ；隨后在精煉爐中補加低鈦鉻鐵合金精煉，確保鋼中[Cr] 1. 47 1. 52% ；在精煉中后期調整精煉渣系，確保鋼渣能吸附鋼中Ti元素；對精煉后的GCrl5鋼液進行真空脫氣處理，最后確保鋼中[Ti]0. 0016 0. 0027%,
( 0. 0012%。本發明操作簡單、安全，脫Ti效率高，可以推廣使用。
具體實施例方式本發明首先對電爐、轉爐鋼液進行吹氧脫Ti，并在鋼包中預先裝入冶煉GCrl5鋼種所需60 75% Cr元素的鉻鐵合金，隨鋼包在1000 1100°C烘烤30 35min ；再利用電爐偏心爐EBT特點，控制鋼液進入鋼包2/3 3/4時，加Si、Mn、Al脫氧，再加低Ti高碳鉻鐵合金；出鋼過程吹Ar攪拌。鋼液隨后在精煉爐LF中補加低鈦鉻鐵合金精煉，低鈦鉻鐵合金中Ti含量低于0. 12%。最后調整精煉渣組分，強化吸附鋼液中Ti元素。下面用具體實施例詳述本發明實施例1 1)首先在70t電爐EAF中對鋼液吹氧，氧化鐵水及廢鋼帶入的碳C、磷P、鈦Ti等雜質元素，出鋼時鋼中:[c]0. 32%, [Ρ]0· 005%, [Ti]0. 0007% ；2)預計電爐EAF出鋼量70噸t，按軸承鋼GCrl5所需鉻元素含量1. 50%計算， 在鋼包中預先裝入60% Cr含量所需的高碳鉻鐵合金，即70000X1.50% X60% +55% = 114^(g，高碳鉻鐵合金中含Cr元素55%，Ti元素0. ；35%，隨鋼包在1000°C烘烤30min ；3)電爐偏心爐EBT出鋼時在爐底留20t鋼液及所有含Ti氧化渣，控制鋼液進入鋼包 47t 時，開始加 100KgSi-Fe、300Kg 高 C-Mn-Fe、56KgAl 鋁錠，隨后加 700KgCa0、 200KgAD-15，再加入 70000X1. 50% X 25% +55% = 470Kg，低 Ti 高碳鉻鐵合金，低 Ti 高碳鉻鐵合金含Cr 55%, TiO. 08% ；整個出鋼過程吹Ar攪拌，Ar壓力0. 2MPa ；4)精煉過程取樣分析鋼液成分，GCr 15鋼中[Cr] 1. 25%, [Ti]0. 0032%，再次補加低Ti高碳鉻鐵合金及Si、Mn合金，加入數量使GCr 15鋼中Cr元素含量為1. 47 1. 52% ；5)按常用的調整方法調整精煉渣系，使鋼包爐精煉渣成分控制如下CaO 55. 5%, MgO 7%, SiO2 17%, Al2O3 :19. 3%, FeO 0. 9%，還有 0. 3%的 Ti02、CaF、Mn0 等；6)鋼液在真空度671 以下保持15min，整個真空處理時間25min后，真空脫氣處
理完后進行連鑄；最后對冶煉合格的鋼液取樣檢測，GCr 15鋼成品[Ti] :0. 0027 %，其它元素含量為C0. 99%, SiO. 25%, MnO. 32%, P0. 011%, SO. 002%, Crl. 51%, CuO. 11%, MoO. 01%, NiO. 04%, 00. 0008%。實施例2 1)首先在70t電爐EAF中對鋼液吹氧，氧化鐵水及廢鋼帶入的碳C、磷P、鈦Ti等雜質元素，出鋼時鋼中:[c]0. 48%, [Ρ]0· 004%, [Ti]0. 0003% ；2)預計電爐EAF出鋼量70噸t，按軸承鋼GCrl5所需鉻元素含量1. 50%計算， 在鋼包中預先裝入75% Cr含量所需的高碳鉻鐵合金，即70000X1.50% X75% +60% =1310Kg，高碳鉻鐵合金中含Cr元素60%，Ti元素0. 30%，隨鋼包在1100°C烘烤!35min ；3)電爐偏心爐EBT出鋼時在爐底留20t鋼液及所有含Ti氧化渣，控制鋼液進入鋼包 52t 時，開始加 100KgSi-Fe、300Kg 高 C-Mn-Fe、70KgAl 鋁錠，隨后加 700KgCa0、 200KgAD-15，再加入 70000 XI. 50% X20% +60% = 350Kg 低 Ti 高碳鉻鐵合金，低 Ti 高碳鉻鐵合金含Cr60%，TiO. 10% ；整個出鋼過程吹Ar攪拌，Ar壓力0. 5MPa ；4)精煉過程取樣分析鋼液成分，GCr 15鋼中[Cr] 1. 43%, [Ti]0. 0021%，再次補加85Kg低Ti高碳鉻鐵合金及Si、Mn合金，加入數量使GCr 15鋼中Cr元素含量為1. 47 1. 52% ；5)按常用的調整方法調整精煉渣系，使鋼包爐精煉渣成分控制如下CaO 64. 5%, MgO 5. 5%, SiO2 :10. 8%, Al2O3 :18. 3%, FeO 0. 7%，還有 0. 2%的 Ti02、CaF、Mn0 ；6)鋼液在真空度671 以下保持18min，整個真空處理時間30in后，真空脫氣處理完后進行連鑄；最后對冶煉合格的鋼液取樣檢測，GCr 15鋼成品[Ti] :0. 0016 %，其它元素含量為C1. 02%, SiO. 32%, MnO. 42%, P0. 009%, SO. 001%, Crl. 47%, CuO. 12%, MoO. 01%, NiO. 04%, 00. 0007% ο實施例3 1)首先在70t電爐EAF中對鋼液吹氧，氧化鐵水及廢鋼帶入的碳C、磷P、鈦Ti等雜質元素，出鋼時鋼中:[c]0. 035%, [Ρ]0· 006%, [Ti]0. 0002% ；2)預計電爐EAF出鋼量70噸t，按軸承鋼GCrl5所需鉻元素含量1. 50%計算， 在鋼包中預先裝入65% Cr含量所需的高碳鉻鐵合金，即70000X1.50% X65% +60% = IMOKg，高碳鉻鐵合金中含Cr元素55%，Ti元素0. ；35%，隨鋼包在1070°C烘烤32min ；3)電爐偏心爐EBT出鋼時在爐底留30t鋼液及所有含Ti氧化渣，控制鋼液進入鋼包 52t 時，開始加 100KgSi-Fe、300Kg 高 C-Mn-I^ejeKgAl 錠，隨后加 700KgCa0、200KgAD_15， 再加入70000X1. 50% X 23% +55% = 440Kg低Ti高碳鉻鐵合金，低Ti高碳鉻鐵合金含 Cr55%, TiO. 15% ；整個出鋼過程吹Ar攪拌，Ar壓力0. 3MPa ；4)精煉過程取樣分析鋼液成分，GCr 15鋼中[Cr] 1. 30%, [Ti]0. 0031%，再次補加230Kg低Ti高碳鉻鐵合金及Si、Mn合金，加入數量使GCr 15鋼中Cr元素含量為1. 47 1. 52% ；5)按常用的調整方法調整精煉渣系，使鋼包爐精煉渣成分控制如下Ca0 62%, MgO 6%, SiO2 16. 5%, Al2O3 :14. 3%, FeO 0. 9%，還有 0. 3%的 TiO2, CaF, MnO ；6)鋼液在真空度671 以下保持16min，整個真空處理時間25in后，真空脫氣處理
完后進行連鑄；最后對冶煉合格的鋼液取樣檢測，GCr 15鋼成品[Ti] :0. 00 %，其它元素含量為C1. 0 %，SiO. 19 %，MnO. 27%, P0. 013%, S0. 003 %，Crl. 50 %，CuO. 10 %，MoO. 01%, NiO. 04%, 00. 0011%。實施例4 1)首先在70t電爐EAF中對鋼液吹氧，氧化鐵水及廢鋼帶入的碳C、磷P、鈦Ti等雜質元素，出鋼時鋼中:[c]0. 42%, [Ρ]0· 005%, [Ti]0. 0006% ；2)預計電爐EAF出鋼量70噸t，按軸承鋼GCrl5所需鉻元素含量1. 50%計算，在鋼包中預先裝入70% Cr含量所需的高碳鉻鐵合金，即70000X1.50% X70% +60% = 122^(g，高碳鉻鐵合金中含Cr元素60%，Ti元素0.31%，隨鋼包在1020°C烘烤3%iin ；3)電爐偏心爐EBT出鋼時在爐底留26t鋼液及所有含Ti氧化渣，控制鋼液進入鋼包 51t 時，開始加 100KgSi-Fe、300Kg 高 C-Mn-I^ejeKgAl 錠，隨后加 700KgCa0、200KgAD_15， 再加入70000X1. 50% X 15% +60% = 260Kg低Ti高碳鉻鐵合金，低Ti高碳鉻鐵合金含 Cr60%, TiO. 12% ；整個出鋼過程吹Ar攪拌，Ar壓力0. 35MPa ；4)精煉過程取樣分析鋼液成分，GCr 15鋼中[Cr] 1. 28%, [Ti]0. 00四％，再次補加^OKg低Ti高碳鉻鐵合金及Si、Mn合金，加入數量使GCr 15鋼中Cr元素含量為1. 47 1. 52% ；5)按常用的調整方法調整精煉渣系，使鋼包爐精煉渣成分控制如下CaO 61%, MgO 7%, SiO2 15%, Al2O3 16%，FeO 0. 7%，還有 0. 3%的 TiO2, CaF, MnO ；6)鋼液在真空度671 以下保持20min，整個真空處理時間27in后，真空脫氣處理完后進行連鑄；最后對冶煉合格的鋼液取樣檢測，GCr 15鋼成品[Ti] :0. 0021 %，其它元素含量為C1. 01%, SiO. 29%, MnO. 37%, P0. 008%, SO. 001%, Crl. 52%, CuO. 10%, MoO. 01%, NiO. 04%, 00. 0006% ο對上述實施例的各過程控制及結果分析后，可以發現采用本發明可將軸承鋼 GCr 15中Ti元素含量控制在0. 0016 0. 0027 %。如不按本方法生產，則GCr 15鋼中Ti元素含量0. 0040 0. 0070% ο
權利要求
1.降低高碳鉻軸承鋼鈦含量的生產方法，其特征在于具體步驟如下1)在電爐或轉爐中對鋼液吹氧，氧化鐵水中的碳C、磷P、鈦Ti雜質元素，出鋼時鋼中 [C]0. 32 0. 48%、[P]0. 004 0. 006%, [Ti]0. 0002 0. 0007% ；2)根據預計出鋼量，按軸承鋼GCrl5所需鉻元素含量1.50%計算，在鋼包中預先裝入冶煉高碳鉻軸承鋼GCrl5鋼種所需60 75% Cr元素的高碳鉻鐵合金，隨鋼包在1000 1100°C烘烤30 !35min，高碳鉻鐵合金中含Cr元素55 60%、Ti元素0. 30 0. ；3)對電爐偏心爐EBT出鋼時留20 30噸t鋼液于爐中，避免含Ti氧化渣進入鋼包， 對轉爐用擋渣球攔截含Ti氧化渣進入鋼包；鋼液進入鋼包2/3 3/4時，加入Si-Fe、高 C-Mn-Fe鐵合金預脫氧，鋁錠沉淀脫氧；Si、Mn元素按GCr 15鋼種成分下限加，鋁錠按噸鋼0.8 1. OKg加入；隨后加700KgCa0、200KgAD-15，再加入Ti元素含量低的高碳鉻鐵合金，加入數量為冶煉GCr 15鋼所需15 25 % Cr元素含量的合金，低Ti高碳鉻鐵合金中含Cr元素55 60 %、 Ti元素0. 08 0. 15% ；整個出鋼過程吹Ar攪拌，Ar壓力控制在0. 2 0. 5MPa ；4)精煉過程取樣分析鋼液成分，GCrl5鋼中[Cr]1.25 1.43%、[Ti]0.0021 0. 0032 %，再次補加低Ti高碳鉻鐵合金及Si、Mn合金，加入數量使GCr 15鋼中Cr元素含量為 1. 47 1. 52% ；5)對精煉全過程精煉渣系進行調整，使鋼包爐精煉渣控制在如下范圍CaO:55. 5 64. 5%, MgO :6 7%，SiO2 :10. 8 17%，Al2O3 :14. 3 19. 3%, FeO 0. 7 0. 9%，還有 0. 2 0. 3%的 Ti02、CaF、Mn0 ；6)最后對精煉后的GCrl5鋼液進行真空脫氣處理，真空處理控制真空度67 以下保持15 20min，整個真空處理時間大于25分鐘；高碳鉻軸承鋼GCrl5鋼成分為C 0. 99 1. 02%，Si 0. 19 0. 32 %，Mn 0. 27 0. 42%, P 0. 008 0. 013%，S 0. 001 0. 003%, Cr 1. 47 1. 52%，Cu 0. 10 0. 12%， Mo 0. 01%, Ti 0. 0016 0. 0027%，Ni 0. 04%, 0 0. 0006 0. 0011 %。
2.根據權利要求1所述的降低高碳鉻軸承鋼鈦含量的生產方法，其特征在于步驟2) 中，加入GCrl5鋼種所需的65 75% Cr元素的高碳鉻鐵合金，在步驟3)中，加入GCrl5鋼種所需的20 25% Cr元素的低鈦高碳鉻鐵合金。
3.根據權利要求1所述的低高碳鉻軸承鋼鈦含量的生產方法，其特征在于步驟幻中， 出鋼過程吹Ar攪拌時Ar壓力控制在0. 2 0. 35MPa。
全文摘要
本發明涉及一種降低高碳鉻軸承鋼鈦含量的生產方法。包括以下步驟首先對電爐、轉爐鋼液進行吹氧脫Ti，并在鋼包中預先裝入冶煉GCr15鋼種所需60～75％Cr元素的鉻鐵合金，隨鋼包在1000～1100℃烘烤30～35min；再利用電爐偏心爐EBT特點，控制鋼液進入鋼包2/3～3/4時，加Si、Mn、Al脫氧，再加低Ti高碳鉻鐵合金；出鋼過程吹Ar攪拌。鋼液隨后在精煉爐LF中補加低鈦鉻鐵合金精煉，低鈦鉻鐵合金中Ti含量低于0.12％。最后調整精煉渣組分，強化吸附鋼液中Ti元素。利用本發明制得的高碳鉻軸承鋼GCr15鋼中Ti含量為0.0016～0.0027％。本發明操作簡單、安全，脫Ti效率高。
文檔編號C22C38/50GK102383055SQ201110354628
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月10日 優先權日2011年11月10日
發明者余愛華, 張淵普, 張賢忠, 張青山, 杜方, 楊凡, 汪菊華, 熊玉彰, 許竹桃, 邱文濤, 鐘成楨, 陳華強, 陳慶豐, 黃海林 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司