一種用高鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)GCrl5軸承鋼的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用高鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)GCrl5軸承鋼的方法。具體采用三渣法去除鋼中鈦：出鋼過(guò)程合金化一LF精煉一次酸性精煉渣(Ca0/Si02=0.3-1.0)—LF精煉調(diào)整成分一鋼包扒渣一LF精煉二次高堿度（Ca0/Si02=4-6)精煉渣一VD真空精煉三次低堿度（Ca0/Si02=2-3)精煉渣。本發(fā)明方法利用高鈦鉻鐵生產(chǎn)鈦含量小于20ppm、氧含量低于lOppm的高品質(zhì)軸承鋼，避免了必須采用價(jià)格高的低鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)軸承鋼，降低了軸承鋼的生產(chǎn)成本。
【專利說(shuō)明】-種用高鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)GCr15軸承鋼的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及軸承鋼生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種用高鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)GCrl5 軸承鋼的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 氮化鈦是一種具有規(guī)則外形、硬而脆的夾雜物，對(duì)軸承鋼的疲勞壽命危害較大。降 低鋼中鈦含量是控制軸承鋼中氮化物夾雜數(shù)量的有效方法。因此，高品質(zhì)軸承鋼均要求嚴(yán) 格控制鋼中Ti含量以減少TiN的生成。
[0003] 鐵水、廢鋼、合金、精煉渣、大包及中包覆蓋劑、結(jié)晶器保護(hù)渣等原料中的Ti,脫氧 產(chǎn)物及渣中SiO 2含量均對(duì)鋼中Ti均有影響。
[0004] 鋼中欽含量，瑞典已在其軸承鋼標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定Ti控制在30ppm以下；我國(guó)國(guó)內(nèi) 部分廠家規(guī)定鋼中鈦含量< 50ppm，實(shí)際生產(chǎn)中多在30ppm以上。
[0005] 為生產(chǎn)高品質(zhì)軸承鋼，必須采用價(jià)格高的低鈦鉻鐵，生產(chǎn)成本高，經(jīng)濟(jì)效益差，并 且軸承鋼中鈦含量控制波動(dòng)大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述存在的缺陷而提供一種用高鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)GCrl5 軸承鋼的方法。具體采用三渣法去除鋼中鈦：出鋼過(guò)程合金化一LF精煉一次酸性精煉渣 -LF精煉調(diào)整成分一鋼包扒渣一LF精煉二次高堿度（Ca0/Si0 2=4-6)精煉渣一VD真空精 煉三次低堿度（Ca0/Si02=2-3)精煉渣。鈦與氧、二氧化硅的反應(yīng)如下式： 1) Ti+02 = TiO2 2) Ti+Si02=Ti02+Si 通過(guò)上述化學(xué)反應(yīng)，鋼液中的鈦可去除85%以上。可將軸承鋼中的的鈦含量控制在 20ppm以下，降低軸承鋼中氮化物數(shù)量。本發(fā)明方法利用高鈦鉻鐵生產(chǎn)鈦含量小于20ppm的 高品質(zhì)軸承鋼，降低了軸承鋼的生產(chǎn)成本。
[0007] 本發(fā)明的一種用高鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)GCrl5軸承鋼的方法技術(shù)方案為，通過(guò)嚴(yán)格 控制初煉爐出鋼過(guò)程下渣，減少氧化渣中的TiO 2進(jìn)入LF鋼包； 具體采用三渣法去除鋼中鈦： a. 采用硅錳合金預(yù)脫氧，鋼液氧含量高的情況下，加入高碳鉻鐵，先造SiO2含量高、堿 度（Ca(VSiO 2)控制在0. 3-1. 0的酸性精煉渣，扒除酸性精煉渣； b. 二次造Al2O3含量高的高堿度精煉渣，堿度（Ca(VSiO2)控制在4-6 ; c. LF精煉結(jié)束后，加入少量硅石，降低LF精煉渣堿度，堿度（Ca(VSiO2)控制在2-3,然 后再進(jìn)行VD真空精煉。
[0008] 所述的一種用高鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)軸承鋼的方法，包括電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、 VD真空精煉、連鑄、乳制步驟，具體步驟為 ： (1)電爐或轉(zhuǎn)爐出鋼終點(diǎn)碳控制在〇. 15%以上，防止鋼水過(guò)氧化； 出鋼時(shí)先加入硅錳合金進(jìn)行預(yù)脫氧，然后按GCrl5軸承鋼成品化學(xué)成分規(guī)格中下限加 入高鈦高碳鉻鐵和渣料，控制鋼包一次頂渣堿度； (2) 電爐或轉(zhuǎn)爐出鋼后，通過(guò)調(diào)整鋼包底吹氬氣流量大氬氣攪拌，攪拌強(qiáng)度以鋼包頂渣 翻動(dòng)為準(zhǔn)，促進(jìn)TiO2上浮； (3) 鋼包到LF精煉位，快速送電、熔化渣料，促進(jìn)低堿度渣吸收TiO2 ; (4) 將鋼包從LF精煉位吊出，扒除頂渣； (5) 鋼包回LF精煉位，二次造渣，要求精煉渣中氧化鋁含量高、控制堿度（Ca(VSiO2); 鋼液進(jìn)行脫氧，合金化微調(diào)操作，要求再加入的各種材料均要求控制鈦含量，此時(shí)，合金化 微調(diào)需采用的鉻鐵為微鈦鉻鐵，鈦含量小于0. 03%，防止二次增鈦； (6) LF精煉結(jié)束后，成分、溫度滿足工藝要求，加入少量硅石，降低LF精煉渣堿度，鋼液 進(jìn)行VD真空脫氣精煉； (7) VD真空脫氣精煉結(jié)束后，鋼液軟吹，攪拌強(qiáng)度以鋼包頂渣微動(dòng)、鋼液不暴露為準(zhǔn)，鋼 液到連鑄工序進(jìn)行澆鑄。
[0009] 步驟（1)中出鋼時(shí)鋼液中鉻含量按1. 45-1. 50%控制。
[0010] 步驟（1)中出鋼時(shí)渣料量按5-8kg/t加入，步驟（1)中鋼包一次頂渣堿度（CaO/ SiO 2)按 0.3-1. 0 控制。
[0011] 步驟（3)中LF精煉時(shí)間10-15分鐘，防止鋼包渣線侵蝕嚴(yán)重。
[0012] 步驟（4)中扒除頂渣量大于85%。
[0013] 步驟（5)中氧化鋁含量20-25%。
[0014] 步驟（5)中渣量按8-10kg/t加入，鋼包LF精煉渣堿度（Ca(VSiO2)控制在4-6。
[0015] 步驟（6)中精煉渣中加入少量硅石，鋼包VD精煉渣堿度（Ca(VSiO2)控制在2-3。
[0016] 步驟（7)鋼液軟吹，攪拌強(qiáng)度以鋼包頂渣微動(dòng)、鋼液不暴露為準(zhǔn)，保證12分鐘以 上。
[0017] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明的一種用高鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)GCrl5軸承鋼的方法 可利用高鈦鉻鐵生產(chǎn)鈦含量小于20ppm、氧含量低于IOppm的高品質(zhì)軸承鋼，避免了必須采 用價(jià)格高的低鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)軸承鋼，降低了軸承鋼的生產(chǎn)成本。
[0018]

【具體實(shí)施方式】： 為了更好地理解本發(fā)明，下面用具體實(shí)例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但是本發(fā)明 并不局限于此。
[0019] 生產(chǎn)過(guò)程實(shí)施例： (1)轉(zhuǎn)爐出鋼終點(diǎn)碳含量〇. 18%，磷含量0. 013%，硫含量0. 022%，鈦含量0. 0007%，出鋼 溫度 1650°C。
[0020] (2 )采用檔渣塞、檔渣棒檔渣出鋼。
[0021] (3)出鋼時(shí)先加入硅錳合金進(jìn)行預(yù)脫氧，噸鋼按4kg加入；加入硅鐵合金，噸鋼按 Ikg加入；然后加入高鈦高碳鉻鐵(碳含量7. 88%、鉻含量60. 76%、鈦含量0. 062%)，鋼水中殘 余鉻含量〇. 05%，噸鋼按23kg加入，渣料量按6kg/t加入，堿度（Ca(VSiO2)為0. 83 ;出鋼量 為85噸，鋼包上部自由空間850毫米。
[0022] (4)轉(zhuǎn)爐出鋼后，調(diào)整鋼包底吹氬氣流量大氬氣攪拌，攪拌強(qiáng)度以鋼包頂渣翻動(dòng)為 準(zhǔn)，促進(jìn)TiO 2上浮； (5) 鋼包到LF精煉位，送電、熔化渣料，用硅鐵粉、碳化硅粉調(diào)整精煉渣，取第一個(gè)鋼液 樣和頂渣樣分析： 第一鋼樣化學(xué)成分：0.89%C、0.12%Si、0.30%Mn、1.42%Cr、0.015%P、0.025%S、 0?0016%Ti。
[0023] 一次頂渣成分：35.23%Ca0、36.32%Si02、11.8%CaF2、8.35%Al 203、3.7%Mg0、 0? 8%Ti02、堿度（Ca0/Si02)0 . 97 ; (6) 第一次LF精煉時(shí)間10分鐘；將鋼包從LF精煉位吊出，人工扒除頂渣，扒除頂渣量 大于85% ; (7) 鋼包回LF精煉位，加入軸承鋼專用預(yù)熔精煉渣造渣，渣量按9kg/t加入，喂入鋁線， 噸鋼按Ikg加入； 用硅鐵粉、碳化硅粉進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，造白渣，白渣保持時(shí)間到LF精煉出鋼； 用碳粉調(diào)整鋼液中的目標(biāo)碳含量到〇. 97%，用微鈦鉻鐵(碳含量8. 35%、鉻含量61. 34%、 鈦含量〇. 022%)調(diào)整鋼液中的目標(biāo)鉻含量到1. 5%，噸鋼加入I. 3kg。
[0024] 取第二個(gè)鋼液樣和頂渣樣分析： 第二鋼樣化學(xué)成分：0? 98%C、0. 25%Si、0. 35%Mn、l. 5%Cr、0. 015%P、0. 008%S、0. 036%A1、 0?0019%Ti。
[0025] 二次頂渣成分：58. 77%Ca0、10. 15%Si02、23. 78%A1203、6. 01%Mg0、堿度（CaO/ SiO2) 5. 6 ； (8) LF精煉結(jié)束后，鋼液溫度1605°C;加入硅石，噸鋼按Ikg加入，降低LF精煉渣堿度， 堿度（CaCVSiO2)控制在2-3,鋼液進(jìn)行VD真空脫氣精煉； 取第三個(gè)頂渣樣分析： 三次頂渣成分：54. 52%Ca0、19. 23%Si02、23. 5%A1203、5. 47%Mg0、堿度（Ca0/Si02)2. 8 ; (9) 鋼包從LF精煉位吊出后，扒除約50%的渣量； (10) 鋼包吊入VD工位，鋼液溫度1593°C，VD真空度32Pa、保持15分鐘，破真空。
[0026] (11) VD真空脫氣精煉結(jié)束后，鋼液軟吹17分鐘，鋼液溫度1520°C，鋼液到連鑄工 序進(jìn)行澆鑄。
[0027] 上述工藝生產(chǎn)的軸承鋼鈦含量小于20ppm、氧含量低于lOppm。
[0028] 效益： 采用此工藝生產(chǎn)高品質(zhì)GCr 15軸承鋼的成本與常規(guī)采用低鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)GCr 15軸 承鋼的成本簡(jiǎn)要計(jì)算比較： 每噸高鈦高碳鉻鐵價(jià)格9450元，每噸低鈦高碳鉻鐵價(jià)格12280元，每噸價(jià)格相差2830 元，采用此工藝生產(chǎn)高品質(zhì)GCrl5軸承鋼，噸鋼消耗高鈦高碳鉻鐵(碳含量7. 88%、鉻含量 60. 76%、鈦含量0. 062%) 23Kg，噸鋼節(jié)約成本65元。
【權(quán)利要求】
1. 一種用高鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)軸承鋼的方法，其特征在于，通過(guò)嚴(yán)格控制初煉爐出鋼 過(guò)程下渣量，減少氧化渣中的TiO 2進(jìn)入LF鋼包； 具體采用三渣法去除鋼中鈦： a. 采用硅錳合金預(yù)脫氧，鋼液氧含量高的情況下，加入高碳鉻鐵，先造SiO2含量高、堿 度（Ca(VSiO 2)控制在0. 3-1. 0的酸性精煉渣，扒除酸性精煉渣； b. 二次造Al2O3含量高的高堿度精煉渣，堿度（Ca(VSiO2)控制在4-6 ; c. LF精煉結(jié)束后，加入少量硅石，降低LF精煉渣堿度，堿度（Ca(VSiO2)控制在2-3,然 后再進(jìn)行VD真空精煉。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用高鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)軸承鋼的方法，包括電爐或轉(zhuǎn)爐 冶煉、LF精煉、VD真空精煉、連鑄、乳制步驟，其特征在于，具體步驟為 ： (1) 電爐或轉(zhuǎn)爐出鋼終點(diǎn)碳控制在〇. 15%以上，防止鋼水過(guò)氧化； 出鋼時(shí)先加入硅錳合金進(jìn)行預(yù)脫氧，然后按GCrl5軸承鋼成品化學(xué)成分規(guī)格中下限加 入高鈦高碳鉻鐵和渣料，控制鋼包一次頂渣堿度； (2) 電爐或轉(zhuǎn)爐出鋼后，通過(guò)調(diào)整鋼包底吹氬氣流量大氬氣攪拌，攪拌強(qiáng)度以鋼包頂渣 翻動(dòng)為準(zhǔn)，促進(jìn)TiO2上浮； (3) 鋼包到LF精煉位，快速送電、熔化渣料，促進(jìn)低堿度渣吸收TiO2 ; (4) 將鋼包從LF精煉位吊出，扒除頂渣； (5) 鋼包回LF精煉位，二次造渣，要求精煉渣中氧化鋁含量高、控制堿度（Ca(VSiO2); 鋼液進(jìn)行脫氧，合金化微調(diào)操作，要求再加入的各種材料均要求控制鈦含量，此時(shí)，合金化 微調(diào)需采用的鉻鐵為微鈦鉻鐵，鈦含量小于0. 03%，防止二次增鈦； (6) LF精煉結(jié)束后，成分、溫度滿足工藝要求，加入少量硅石，降低LF精煉渣堿度，鋼液 進(jìn)行VD真空脫氣精煉； (7) VD真空脫氣精煉結(jié)束后，鋼液軟吹，攪拌強(qiáng)度以鋼包頂渣微動(dòng)、鋼液不暴露為準(zhǔn)，鋼 液到連鑄工序進(jìn)行澆鑄。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用高鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)軸承鋼的方法，其特征在于，步 驟（1)中出鋼時(shí)鋼液中鉻含量按1.45-1. 50%控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用高鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)軸承鋼的方法，其特征在于，步 驟（1)中出鋼時(shí)渣料量按5-8kg/t加入，鋼包一次頂渣堿度（Ca(VSiO 2)按0. 3-1. 0控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用高鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)軸承鋼的方法，其特征在于，步 驟（3)中LF精煉時(shí)間10-15分鐘。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用高鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)軸承鋼的方法，其特征在于，步 驟（4)中扒除頂渣量大于85%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用高鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)軸承鋼的方法，其特征在于，步 驟（5)中氧化鋁含量20-25%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用高鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)軸承鋼的方法，其特征在于，步 驟（5)中渣量按8-10kg/t加入，鋼包LF精煉渣堿度（Ca(VSiO 2)控制在4-6。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用高鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)軸承鋼的方法，其特征在于，步 驟（6)中精煉渣中加入少量硅石，鋼包VD精煉渣堿度（Ca(VSiO 2)控制在2-3。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用高鈦鉻鐵生產(chǎn)高品質(zhì)軸承鋼的方法，其特征在于，步 驟（7)鋼液軟吹，攪拌強(qiáng)度以鋼包頂渣微動(dòng)、鋼液不暴露為準(zhǔn)，保證12分鐘以上。
【文檔編號(hào)】C21C5/36GK104212935SQ201410416499
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】何慶文, 王濤, 言翠文, 陳會(huì)來(lái), 古偉, 王杰 申請(qǐng)人:山東西王特鋼有限公司