一種小方坯連鑄軸承鋼的生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種小方坯連鑄軸承鋼的生產方法，該方法包括：（1）將精煉結束后的鋼水注入中間包，控制注入中間包中的鋼水的過熱度為25-45℃；（2）在結晶器電磁攪拌下，將中間包中的鋼水注入結晶器中進行結晶，并向結晶器中加入結晶器保護渣；（3）從結晶器中拉出結晶后得到的連鑄坯，并讓連鑄坯依次通過二冷區和空冷區進行冷卻。本發明提供的小方坯連鑄軸承鋼的生產方法可以降低中間包水口堵塞的發生幾率、克服小方坯連鑄生產過程中出現的連鑄坯表面渣坑、鑄坯表面和皮下有裂紋及鑄坯偏析、疏松等質量缺陷。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種小方坯連鑄軸承鋼的生產方法。 一種小方坯連鑄軸承鋼的生產方法

【背景技術】
[0002] 軸承鋼廣泛應用于汽車軸承，需求量較大。高碳鉻軸承鋼（GCrl5)目前在各行各 業中應用量最大，占80%左右。但該鋼種碳含量高，鉻等合金含量也高，在小方坯連鑄生產 過程中存在以下問題：連鑄坯表面渣坑、鑄坯表面和皮下有裂紋、夾渣及鑄坯偏析、疏松、 縮孔、內裂等質量缺陷，特別是在凝固末端不進行輕壓和電磁攪拌等設備技術時，連鑄坯偏 析、疏松、縮孔、內裂等質量缺陷問題更難以控制。
[0003] 現有技術CN1414118A公開了一種小方坯連鑄軸承鋼的生產方法，即依次通過以 下五步法生產小方坯：初煉、鋼包爐精煉、真空爐脫氣、鋼包澆注和中間包連鑄軸承鋼小方 坯。但是，此現有技術主要通過控制精煉結束前的鋼水中的氧、硫、磷和鈦元素的含量以實 現所生產的鋼液純潔度高和提高鋼的成坯率。但是，此現有技術中沒有公開中間包連鑄軸 承鋼小方坯步驟中的連鑄工序工藝操作，而且本領域的技術人員根據此現有技術無法有效 解決小方坯連鑄生產過程中連鑄坯表面渣坑、鑄坯表面和皮下有裂紋、夾渣及鑄坯偏析、疏 松、縮孔、內裂等質量缺陷的問題。
[0004] 現有技術CN1563435A公開了一種軸承鋼生產工藝，所述工藝包括加入原料、電爐 冶煉、精煉、真空脫氧和連鑄等步驟。但是，此現有技術沒有公開具體的開澆方法，而且，此 現有技術旨在通過減少鋼中的氧含量以提高軸承的使用壽命，而不能克服小方坯連鑄生產 過程中出現的連鑄坯表面渣坑、鑄坯表面和皮下有裂紋、夾渣及鑄坯偏析、疏松、縮孔、內裂 等質量缺陷。
[0005] 不通過對鋼水夾雜物變性處理，而是通過控制連鑄工藝以降低中間包水口堵塞的 發生幾率、克服小方坯連鑄生產過程中出現的連鑄坯表面渣坑、鑄坯表面和皮下有裂紋及 鑄坯偏析、疏松等質量缺陷在國內還未見報道。


【發明內容】

[0006] 本發明的目的在于降低中間包水口堵塞的發生幾率、克服小方坯連鑄生產過程中 出現的連鑄坯表面渣坑、鑄坯表面和皮下有裂紋及鑄坯偏析、疏松等質量缺陷，提供一種表 面質量較好、鑄坯表面無清理率高、鑄坯中心疏松和偏析低于1. 0級的小方坯連鑄軸承鋼 的生產方法。
[0007] 為了實現上述目的，本發明提供一種小方坯連鑄軸承鋼的生產方法，該方法包 括：
[0008] ( 1)將精煉結束后的鋼水注入中間包，控制注入中間包中的鋼水的過熱度為 25-45。。；
[0009] (2)在結晶器電磁攪拌下，將中間包中的鋼水注入結晶器中進行結晶，并在注入結 晶器中的鋼水達到結晶器高度的2/3以上時，向結晶器中加入結晶器保護渣；
[0010] (3)從結晶器中拉出結晶后得到的連鑄坯，并讓連鑄坯依次通過二冷區和空冷區 進行冷卻，其中，控制所述連鑄坯在二冷區末端的表面溫度為950-1050°C，所述連鑄坯進入 空冷區時表面溫度為900-1000°C。 toon] 本發明提供的一種小方坯連鑄軸承鋼的生產方法可以降低中間包水口堵塞的發 生幾率、克服小方坯連鑄生產過程中出現的連鑄坯表面渣坑、鑄坯表面和皮下有裂紋及鑄 坯偏析、疏松等質量缺陷，利用本發明提供的方法生產的小方坯連鑄軸承鋼表面質量較好、 鑄坯表面無清理率高、鑄坯中心疏松且偏析低于1. 0級。
[0012] 本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。

【具體實施方式】
[0013] 以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0014] 在本發明中，所述過熱度是指鋼水溫度超過該鋼水液相線溫度的度數；所述拉速 是指連鑄坯從結晶器被拉出來的速度。
[0015] 本發明提供了一種小方坯連鑄軸承鋼的生產方法，該方法包括：
[0016] (1)將精煉結束后的鋼水注入中間包，控制注入中間包中的鋼水的過熱度為 25-45。。；
[0017] (2)在結晶器電磁攪拌下，將中間包中的鋼水注入結晶器中進行結晶，并在注入結 晶器中的鋼水達到結晶器高度的2/3以上時，向結晶器中加入結晶器保護渣；
[0018] (3)從結晶器中拉出結晶后得到的連鑄坯，并讓連鑄坯依次通過二冷區和空冷區 進行冷卻，其中，控制所述連鑄坯在二冷區末端的表面溫度為950-1050°C，所述連鑄坯進入 空冷區時表面溫度為900-1000°C。
[0019] 根據本發明所述的生產方法，在步驟（1)中，所述精煉結束后的鋼水中可以含有碳 0· 95%-1· 05%、硅 0· 20%-0· 35%、錳 0· 30%-0· 45%、磷彡 0· 015%、鉻 1. 40%-1· 55%、硫彡 0· 010%、 1'[0](氧活度）彡0.0010%、鋁0.01%-0.03%、鈣彡0.0005%、鐵及微量雜質。
[0020] 通常情況下，當中間包鋼水的過熱度過高時，鋼坯易產生裂紋，中間偏析嚴重，連 鑄坯殼薄厚不一，易造成拉漏；過熱度過低時，不利于鋼中夾雜物上浮，易引起中間包的 水口堵塞。因此，在本發明的步驟（1)中，控制注入中間包中的鋼水的過熱度的過程可以 包括控制進入中間包的第一爐鋼水的過熱度為35-45 °C，控制其他爐次鋼水的過熱度為 25-35。。。
[0021] 根據本發明所述的生產方法，在步驟（1)中，對所述中間包的個數沒有特別的限 定，所述中間包的數量可以為一個或多個。優選情況下，所述中間包為單個。
[0022] 根據本發明所述的生產方法，在步驟（2)中，對所述結晶器電磁攪拌裝置的操作參 數沒有特別的限定。優選情況下，為了保證連鑄坯成分更均勻，所述操作參數可以包括：電 流強度為350?400A，頻率為2. 5?3. 5Hz ;進一步優選電流強度為370?390A，頻率為 2. 8 ?3· 2Hz〇
[0023] 根據本發明所述的生產方法，在步驟（2)中，所述結晶器保護渣可以保護結晶器彎 月面鋼液不受空氣的二次氧化，具有良好的鋪展性能和絕熱保溫性能，防止鋼液面凝固或 結殼，能良好地吸收上浮至彎月面的非金屬夾雜物，控制鑄坯向結晶器傳熱的速度和均勻 性以減少熱應力，具有良好的潤滑鑄坯的功能，以便能使之順利地從結晶器內拉出。優選情 況下，所述結晶器保護渣的用量為0. 20?0. 40kg/噸鋼水，進一步優選為0. 25?0. 35kg/ 噸鋼水。
[0024] 在本發明中，對所述結晶器保護渣的種類沒有特別的限定，只要所述結晶器保護 渣能夠用于生產本發明的小方坯連鑄軸承鋼即可。優選情況下，所述結晶器保護渣可以含 有 Si02 :30-38%、CaO :23-29%、A1203 :2-6%、MgO :0-1%、Na20 :9-14%、Γ :3-6%、C : 13-17% 和 0 〈Fe203 < 2. 0%。
[0025] 根據本發明所述的生產方法，在步驟（2)中，所述結晶器保護渣的堿度為0. 65? 〇· 75,半球點熔化溫度為1050?1110°C，1300°C時的粘度為0· 45?0· 55Pa · s。
[0026] 根據本發明所述的生產方法，在步驟（3)中，二冷區所采用的水為軟化后的水，控 制水溫可以為10?50°C，二冷比水量可以為0. 40?0. 60L/kg。優選情況下，二冷比水量 為 0·45 ?0· 55L/kg。
[0027] 根據本發明所述的生產方法，在步驟（3)中，對所述二冷區的總長度沒有特別的限 定，只要能夠使得本發明所述的鋼水通過二冷區時溫度降低并滿足生產需求即可，優選情 況下，所述二冷區的總長度可以為8_12m。為了獲得更好的冷卻效果，并提高生產效率，所述 二冷區可以分為至少2個冷卻段。優選情況下，所述二冷區分為分為4個冷卻段，其中第一 段長0· 5?1. 5m，水量占30%?45% ;第二段長2. 0?3. 0m，水量占25%?40% ;第三段長 3. 0?4. 0m，水量占15%?30% ;第四段長2. 5?3. 5m，水量占15%?30%。
[0028] 根據本發明所述的生產方法，在步驟（3)中，當連鑄拉速過快時，會造成連鑄坯殼 太薄，易產生拉漏事故；當連鑄拉速過慢時，會影響連鑄機的生產能力，因此，在本發明中， 從結晶器中拉出連鑄坯的速率可以為0.80?1.40m/min，進一步優選為1.05?1. 15m/ min。所述拉出的速率的波動<±0. 05m/min。
[0029] 根據本發明的優選實施方式，本發明提供了一種小方坯連鑄軸承鋼的生產方法， 該方法包括：
[0030] (1)將精煉結束后的鋼水注入單個中間包中，控制注入中間包中的鋼水的過熱度 為25-45°C，其中，控制進入中間包的第一爐鋼水的過熱度為35-45°C，控制其他爐次鋼水 的過熱度為25-35°C ;
[0031] (2)在結晶器電磁攪拌下，將中間包中的鋼水注入結晶器中進行結晶，所述結晶器 電磁攪拌的參數包括電流強度為350?400A，頻率為2. 5?3. 5Hz ;并在注入結晶器中的鋼 水達到結晶器高度的2/3以上時，向結晶器中加入結晶器保護渣，所述結晶器保護渣可以 含有 Si02 :30-38%、Ca0 :23-29%、A1203 :2-6%、Mg0 :0-l%、Na20 :9-14%、Γ :3-6%、C :13-17% 和 0 < Fe203 < 2· 0% ;
[0032] (3)從結晶器中拉出結晶后得到的連鑄坯，所述拉出速率可以為0. 80?1. 40m/ min，所述拉出速率的波動< ±0. 05m/min，并讓連鑄坯依次通過二冷區和空冷區進行冷卻， 其中，控制所述連鑄坯在二冷區末端的表面溫度為950-1050°C，所述連鑄坯進入空冷區時 表面溫度為900-1000°C。
[0033] 以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。
[0034] 實施例1
[0035] 本實施例用于說明本發明提供的一種小方坯連鑄軸承鋼的生產方法。
[0036] 該實施例采用的是200mmX 200mm的六機六流方坯連鑄機。
[0037] 將精煉結束的鋼水送到連鑄平臺，此鋼水的成分主要為：碳1. 0%、硅0. 27%、錳 0· 37%、鉻 1. 50%、磷 0· 012%、硫 0· 004%、T[0] :0· 0006%、鋁 0· 02%、鈣 0· 0001%、余量為鐵及微 量雜質。測得中間包內鋼水溫度為1474°C，鋼水過熱度為26°C。
[0038] 開啟結晶器電磁攪拌，電流強度為380A，頻率為3Hz。鋼水注入結晶器并達到結晶 器高度的2/3時，加入結晶器保護渣，保護渣的組成為Si0 2 : 32%、Ca0 :23%、A1203 :5. 5%、Mg0 : 0· 7%、Na20 :10. 2%、Γ :3. 5%、C :16%、Fe203 :1. 6%，其余為雜質。堿度 Ca0/Si02 為 0· 72,半球 點熔化溫度：ll〇〇°C，1300°C時的粘度為0. 52Pa · s。保護渣使用量為0. 28kg/噸鋼。
[0039] 將連鑄坯從結晶器內拉出后，依次通過二冷區和空冷區進行冷卻，所述連鑄坯在 二冷區第四段的表面溫度控制為970°C，所述連鑄坯進入空冷區時表面溫度控制為915°C。
[0040] 其中，上述二冷區采用軟化后的水進行冷卻，水溫控制為20°C，二冷比水量為 0·47L/kg。
[0041] 其中，上述二冷區分為4個冷卻段，總長度為9. 5m，其中第一段長0. 9m，水量占 33% ;第二段長2. 5m，水量占34% ;第三段長2. 7m，水量占16% ;第四段長3. 4m，水量占17%。
[0042] 連鑄拉速控制為1. lm/min，保證拉速波動< ±0. 05m/min。
[0043] 米用該方法燒注的200X200mm連鑄述表面質量良好，未發現表面缺陷。連鑄述低 倍檢查中心疏松〇. 5級，中心偏析0. 5級，無其他缺陷。
[0044] 實施例2
[0045] 本實施例用于說明本發明提供的一種小方坯連鑄軸承鋼的生產方法。
[0046] 該實施例采用的是200mmX 200mm的六機六流方坯連鑄機。
[0047] 將精煉結束后的鋼水送到連鑄平臺，此鋼水成分主要為碳0. 96%、硅0. 28%、錳 0· 36%、鉻 1. 48%、磷 0· 011%、硫 0· 003%、T[0] :0· 0005%、鋁 0· 03%、鈣 0· 0001%、余量為鐵及微 量雜質。測得中間包內鋼水溫度為1472°C，鋼水過熱度為32°C。
[0048] 結晶器電磁攪拌開啟，電流強度為370A，頻率為2. 8Hz。鋼水注入結晶器并達到 結晶器高度的2/3時，加入結晶器保護渣，保護渣的組成為：Si02 : 36 . 5%、CaO :25%、A1203 : 3. 4%、MgO :0· 5%、Na20 :13· 5%、Γ :4. 6%、C :14%、Fe203 :1. 2%，其余為雜質。堿度 Ca0/Si02 為 0. 68,半球點熔化溫度：1065°C，1300°C時的粘度為0. 47Pa，s。保護渣使用量為0. 34kg/噸 鋼。
[0049] 連鑄坯從結晶器內拉出后，依次通過二冷區和空冷區進行冷卻，所述連鑄坯在二 冷區第四段的表面溫度控制為970°C，所述連鑄坯進入空冷區時表面溫度控制為915°C。
[0050] 其中，上述二冷區采用軟化后的水進行冷卻，水溫控制為31 °C，二冷比水量為 0.50L/kg。
[0051] 其中，上述二冷區分為4個冷卻段，總長度為9. 5m，其中第一段長0. 9m，水量占 35% ;第二段長2. 5m，水量占30% ;第三段長2. 7m，水量占18% ;第四段長3. 4m，水量占18%。
[0052] 連鑄拉速控制為1. 15m/min，保證拉速波動< ±0. 05m/min。
[0053] 米用該方法燒注的200mmX 200m連鑄述表面質量良好，未發現表面缺陷。連鑄述 低倍檢查中心疏松〇. 5級，中心偏析0. 5級，無其他缺陷。
[0054] 實施例3
[0055] 本實施例用于說明本發明提供的一種小方坯連鑄軸承鋼的生產方法。
[0056] 該實施例采用的是200mmX 200mm的六機六流方坯連鑄機。
[0057] 將精煉結束后的鋼水送到連鑄平臺，此鋼水成分主要為：碳0. 98%、硅0. 28%、錳 0· 40%、鉻 1. 46%、磷 0· 010%、硫 0· 002%、T[0]彡 0· 0005%、鋁 0· 03%、鈣 0· 0001%、余量為鐵及 微量雜質。測得中間包內鋼水溫度為1473°C，鋼水過熱度為38°C。
[0058] 結晶器電磁攪拌開啟，電流強度為390A，頻率為3. 2Hz。鋼水注入結晶器并達到結 晶器高度的2/3時，加入結晶器保護渣，保護渣的組成為Si02 : 34%、Ca0 :23. 8%、A1203 :4. 5%、 MgO :0· 6%、Na20 :12· 1%、Γ :4. 2%、C :15. 5%、Fe203 :1. 4%，其余為雜質。堿度 Ca0/Si02S0. 70， 半球點熔化溫度：1080°C，1300°C時的粘度為0. 49Pa · s。保護渣使用量為0. 31kg/噸鋼。
[0059] 連鑄坯從結晶器內拉出后，依次通過二冷區和空冷區進行冷卻，所述連鑄坯在二 冷區第四段的表面溫度控制為970°C，所述連鑄坯進入空冷區時表面溫度控制為915°C。
[0060] 其中，上述二冷區采用軟化后的水進行冷卻，水溫控制為20°C，二冷比水量為 0.53L/kg〇
[0061] 其中，上述二冷區分為4個冷卻段，總長度為9. 5m，其中第一段長0. 9m，水量占 38% ;第二段長2. 5m，水量占29% ;第三段長2. 7m，水量占17% ;第四段長3. 4m，水量占16%。
[0062] 連鑄拉速控制為1. 05m/min，保證拉速波動< ±0. 05m/min。
[0063] 采用該方法澆注的200X200mm連鑄坯表面質量較好，鑄坯表面無清理率達到 100%。連鑄坯低倍檢查中心疏松1. 0級，中心偏析0. 5級，中心縮孔0. 5級，無其他缺陷。
[0064] 對比例1
[0065] 該對比例采用的是200mmX 200mm的六機六流方述連鑄機。
[0066] 根據實施例1的方法生產小方坯連鑄軸承鋼，所不同的是，本對比例所使用的 保護渣的組成為 Si02 : 34%、CaO :23· 8%、A1203 :4· 5%、MgO :0· 6%、Na20 :12. 1%、Γ :4· 2%、C : 15. 5%、Fe203 :1· 4%，其余為雜質。堿度Ca0/Si02為0· 70,半球點熔化溫度：1080°C，1300°C 時的粘度為〇. 49Pa · s。保護渣使用量為0. 50kg/噸鋼。
[0067] 采用該方法澆注的200X 200mm連鑄坯表面質量較差，有渣坑產生。
[0068] 對比例2
[0069] 該對比例采用的是200mmX 200mm的六機六流方述連鑄機。
[0070] 根據實施例2的方法生產小方坯連鑄軸承鋼，所不同的是，本對比例中的連鑄拉 速控制為1. 15m/min，拉速波動> ±0. 05m/min。
[0071] 采用該方法澆注的200X200mm連鑄坯表面質量較差，連鑄坯表面有深振痕缺陷， 并且振痕下面對應鑄坯微裂紋。
[0072] 對比例3
[0073] 該對比例采用的是200mmX 200mm的六機六流方坯連鑄機。
[0074] 根據實施例3的方法生產小方坯連鑄軸承鋼，所不同的是，該對比例中開啟結晶 器電磁攪拌，控制電流強度為300A，頻率為2. 0Hz。
[0075] 采用該方法澆注的200X200mm連鑄坯表面質量較好，鑄坯表面無清理率達到 100%。但是，該方法生產的連鑄坯低倍檢查中心疏松2. 0級，中心偏析1. 5級，中心縮孔1. 0 級。
[0076] 根據實施例1-3和對比例1-3的方法生產的連鑄坯的結果可以得知，采用本發明 提供的方法生產的小方坯連鑄軸承鋼具有表面質量較好、鑄坯表面無清理率高、鑄坯中心
【權利要求】
1. 一種小方坯連鑄軸承鋼的生產方法，其特征在于，該方法包括： (1) 將精煉結束后的鋼水注入中間包，控制注入中間包中的鋼水的過熱度為25-45°C ; (2) 在結晶器電磁攪拌下，將中間包中的鋼水注入結晶器中進行結晶，并在注入結晶器 中的鋼水達到結晶器高度的2/3以上時，向結晶器中加入結晶器保護渣； (3) 從結晶器中拉出結晶后得到的連鑄坯，并讓連鑄坯依次通過二冷區和空冷區進行 冷卻，其中，控制所述連鑄坯在二冷區末端的表面溫度為950-1050°C，所述連鑄坯進入空冷 區時表面溫度為900-1000°C。
2. 根據權利要求1所述的生產方法，其中，在步驟（1)中，控制注入中間包中的鋼水的 過熱度的過程包括控制進入中間包的第一爐鋼水的過熱度為35-45°C，控制其他爐次鋼水 的過熱度為25-35°C。
3. 根據權利要求1所述的生產方法，其中，在步驟（2)中，所述結晶器保護渣的用量為 0· 20?(λ 40kg/噸鋼水。
4. 根據權利要求1或3所述的生產方法，其中，在步驟（2)中，所述結晶器保護渣含 有 Si02 :30-38%、CaO :23-29%、A1203 :2-6%、MgO :0-1%、Na20 :9-14%、Γ :3-6%、C :13-17%、0 〈Fe203 < 2. 0%〇
5. 根據權利要求1或3所述的生產方法，其中，在步驟（2)中，所述結晶器保護渣 的堿度為0.65?0.75,半球點熔化溫度為1050?1110 °C，1300°C時的粘度為0.45? 0. 55Pa · s〇
6. 根據權利要求1-3中任意一項所述的生產方法，其中，在步驟（2)中，結晶器電磁攪 拌的操作參數包括：電流強度為350?400A，頻率為2. 5?3. 5Hz ;優選電流強度為370? 390A，頻率為 2. 8 ?3. 2Hz。
7. 根據權利要求1-3中任意一項所述的生產方法，其中，在步驟（3)中，二冷區所采用 的水為軟化后的水，水溫為10?50°C，二冷比水量為0. 40?0. 60L/kg。
8. 根據權利要求7所述的生產方法，其中，二冷比水量為0. 45?0. 55L/kg。
9. 根據權利要求1-3中任意一項所述的生產方法，其中，在步驟（3)中，所述二冷區分 為4個冷卻段，總長度為8-12m，其中第一段長0· 5?1. 5m，水量占30%?45% ;第二段長 2. 0?3. 0m，水量占25%?40% ;第三段長3. 0?4. 0m，水量占15%?30% ;第四段長2. 5? 3. 5m，水量占15%?30%。
10. 根據權利要求1-3中任意一項所述的生產方法，其中，在步驟（3)中，從結晶器中拉 出連鑄坯的速率為0. 80?1. 40m/min。
【文檔編號】B22D11/16GK104057051SQ201310418531
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年9月13日 優先權日:2013年9月13日
【發明者】陳亮, 李揚洲, 陳天明, 楊文中, 黎建全, 曾建華, 陳永, 楊森祥, 潘紅, 楊洪波 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司