本發明屬于鋼鐵冶金技術領域，尤其是一種控制軸承鋼中脆性夾雜物的精煉方法。

背景技術：

高碳鉻軸承鋼常用來制造滾珠、滾柱和軸承套圈等零部件，隨著現代科學技術的發展，對軸承的壽命、穩定性和可靠性等提出了更高的要求，然而軸承鋼中的夾雜物破壞了基體的連續性并產生應力集中，成為軸承剝落的裂紋源，對軸承的性能尤其是接觸疲勞壽命有極大的影響。

依據GB/T 10561-2005《鋼中非金屬夾雜物含量的測定標準評級圖顯微檢驗法》，鋼中常見的夾雜物根據其形態和分布，分為A、B、C、D、Ds五大類。其中A類（硫化物類）、C類（硅酸鹽類）通常具有高的延展性，而B類（氧化鋁類）、D類（球狀氧化物類）、Ds類（單顆粒球狀類）由于與基體的熱膨脹系數差別大，在軋制過程中不變形，這些夾雜物通常稱為脆性非金屬夾雜物（脆性夾雜物）。在壓力加工過程中，這些脆性夾雜物的周圍會形成空隙，成為主要的裂紋來源，對鋼材疲勞壽命的影響較大。因此要嚴格控制鋼中脆性非金屬夾雜物的數量及分布。

鋼中脆性夾雜物的類型、尺寸及分布與精煉渣系的組成、造渣工藝制度以及過程操作控制等密切相關。例如，日本山陽特鋼為控制鋼中脆性非金屬夾雜物的數量及尺寸，采用高堿度精煉渣大幅降低鋼中氧含量，同時在RH處理過程中采取措施防止鋼渣進入真空室，實現了真空室無渣冶煉，使得鋼中非金屬夾雜物尺寸≤12um；但該方法對精煉過程控制非常嚴格，國內鋼廠采用該工藝無法實現其夾雜物控制效果。

瑞典SKF為控制鋼中脆性非金屬夾雜物的數量及尺寸，采用低堿度渣精煉，消除了含CaO的Ds類夾雜物，同時對Al₂O₃夾雜也有較強的吸附能力；但其優異的脫氧能力及夾雜物控制能力是在精煉過程采用電磁和吹氬雙重攪拌工藝下實現的，國內鋼廠精煉過程無法實現鋼包電磁攪拌。

公開號CN1621538A公開了一種減少和細化高碳鉻軸承鋼D類夾雜物的生產方法，其通過在LF工序采用高堿度渣脫氧脫硫，在VD工序采用低堿度渣減少精煉渣中自由CaO含量的變渣精煉工藝，一定程度上減少并細化了鋼中的D類夾雜物；但該工藝需在VD工序扒渣處理且需在鋼液中加入低堿度合成渣，對過程溫度控制帶來較大負擔，增加了生產成本，并且該工藝不適合RH真空爐設備。

公開號CN101962702A公開了一種控制鋼中非金屬夾雜物的方法，其在LF精煉結束和RH真空處理結束分別進行鈣處理和軟吹，以控制鑄坯中的非金屬夾雜物類型；該方法可大幅降低鋼中鈣鋁酸鹽類脆性非金屬夾雜物，但該方法需對鋼水進行變性處理（鈣處理），這在軸承鋼生產中是被禁止的。

公開號CN104087719A公開了一種高碳軸承鋼的冶煉工藝，其通過調整渣料及脫氧劑加入，得到高精度精煉渣，堿度值6～9。該工藝脫硫、脫氧效果較好，同時通過嚴格控制過程鋼液Al的含量及渣中CaO/Al₂O₃控制鋼中D類夾雜物的含量；但該工藝與日本山陽特鋼相似，沒有嚴格的控制及RH真空室無渣操作，難易有效控制鋼中脆性非金屬夾雜物。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、易控的控制軸承鋼中脆性夾雜物的精煉方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：其包括LF精煉和RH精煉工序，所述LF精煉工序：包括出鋼合金化到LF處理位預脫氧成渣過程和LF處理過程；

所述出鋼合金化到LF處理位預脫氧成渣過程：轉爐冶煉終點鋼水溫度1600～1650℃；出鋼后期加入精煉渣7～10kg/t，所述精煉渣為高堿度低熔點精煉渣；出鋼過程鋼包底吹氬氣流量控制2.5～3.5NL/min?t^-1；出鋼末期進行擋渣操作，加入鋁粒20～40kg；出鋼結束到LF精煉過程期間控制鋼包底吹氬氣流量0.15～0.35L/min?t^-1；

所述LF處理過程：LF處理過程控制鋼包底吹氬氣流量2.5～5.0L/min?t^-1；LF處理前期加入鋁粒30～50kg；LF處理中期，加入石英30～50kg和石灰200～400kg；LF處理中后期，采用中低堿度精煉渣。

本發明所述出鋼合金化到LF處理位預脫氧成渣過程，高堿度低熔點精煉渣主要成分的重量含量為：CaO 45～60%、SiO₂≤3%、Al₂O₃ 35～45%。

本發明所述出鋼合金化到LF處理位預脫氧成渣過程，擋渣操作為使用滑板擋渣控制轉爐下渣量≤3kg/t。

本發明所述LF處理過程中，中低堿度精煉渣主要成分的重量含量為：CaO 40～50%、SiO₂ 12～20%、Al₂O₃ 20～30%、MgO 4～8%。

本發明所述LF處理過程中，LF處理時間30～40min。

本發明所述RH精煉工序：真空度為67～110Pa，RH真空處理時間為35～45min，控制軟吹時間25～50min。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本發明將軸承鋼出鋼過程到RH軟吹過程中溫度變化、底吹控制、夾雜物去除機理變化等過程與精煉渣的選擇相聯系，通過精煉渣的物化性能的變化與鋼水精煉過程變化相匹配，使出鋼后期到RH軟吹結束精煉渣均能保持很好的熔化性能、一定的脫硫能力以及良好的夾雜物吸附能力，可達到更好的去除和控制軸承鋼中脆性非金屬夾雜物的效果，同時解決了轉爐冶煉低磷鋼水低溫出鋼與過程化渣難、LF精煉時間長的矛盾。軸承鋼為降低鋼水磷含量，出鋼溫度低，同時鋼種合金元素含量高，出鋼合金化過程加入合金量大，鋼水合金化后溫降大，鋼水溫度低，加入以12CaO?7Al₂O₃為主的低熔點精煉渣利于渣系熔化，快速成渣，高堿度渣利于鋼水脫硫及鋼水Al₂O₃夾雜物的吸附，達到更早的對鋼水精煉的目的。

本發明在降低的出鋼溫度下，仍能保證鋼水合金化后爐渣有較好的熔化性能；本發明出鋼合金化后到LF精煉末期時間內，爐渣完成了高堿度渣系到中低渣系的變渣操作，在無需延長精煉時間的前提下，可達到一定的脫硫效果和夾雜物去除效果；本發明可有效預防及去除鋼中脆性夾雜物，鋼中B類夾雜物≤0.5級，D類夾雜物≤1.0級，Ds類夾雜物≤1.0級，可滿足高級別軸承鋼對夾雜物的要求。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。

實施例1：本控制軸承鋼中脆性夾雜物的精煉方法采用下述具體工藝。

1、LF精煉工序：包括出鋼合金化到LF處理位預脫氧成渣過程和LF處理過程。

（1）出鋼合金化到LF處理位預脫氧成渣過程：轉爐冶煉終點鋼水溫度1600℃，出鋼后期加入精煉渣7kg/t鋼，精煉渣主要成分為：CaO 45%、SiO₂ 2%、Al₂O₃ 45%；出鋼過程鋼包底吹流量控制為3.5L/min?t^-1，出鋼末期使用滑板擋渣控制下渣量≤3kg/t鋼，鋼水中加入鋁粒20kg以對爐渣強脫氧降低爐渣氧化性；出鋼結束后控制鋼包底吹流量為0.35L/min?t^-1。

（2）LF處理過程：LF處理過程控制鋼包底吹流量為3.5L/min?t^-1；LF處理前期加入鋁粒50kg，以對爐渣強脫氧降低爐渣氧化性；LF處理的10～15min為LF冶煉中期，在LF處理的第10min加入石英50kg、石灰200kg；LF處理中后期，采用的精煉渣主要成分：CaO 40%、SiO₂ 20%、Al₂O₃ 30%、MgO 8%；LF處理總用時35min。

2、RH精煉工序：真空槽真空度為90Pa，RH真空處理時間為40min，控制軟吹時間30min。

本實施例所得軸承鋼盤條的夾雜物檢測（依據GB/T 10561-2005）評級結果見表1。

實施例2：本控制軸承鋼中脆性夾雜物的精煉方法采用下述具體工藝。

1、LF精煉工序：包括出鋼合金化到LF處理位預脫氧成渣過程和LF處理過程。

（1）出鋼合金化到LF處理位預脫氧成渣過程：轉爐冶煉終點鋼水溫度1650℃，出鋼后期加入精煉渣10kg/t鋼，精煉渣主要成分為：CaO 60%、SiO₂ 1.5%、Al₂O₃ 35%；出鋼過程鋼包底吹流量控制為3.2NL/min?t^-1，出鋼末期使用滑板擋渣控制下渣量≤3kg/t鋼，鋼水中加入鋁粒40kg以對爐渣強脫氧降低爐渣氧化性；出鋼結束后控制鋼包底吹流量為0.15L/min?t^-1。

（2）LF處理過程：LF處理過程控制鋼包底吹流量為2.5L/min?t^-1；LF處理前期加入鋁粒30kg，以對爐渣強脫氧降低爐渣氧化性；LF處理的10～15min為LF冶煉中期，在LF處理的第15min加入石英30kg、石灰400kg；LF處理中后期，采用的精煉渣主要成分為：CaO 50%、SiO₂ 12%、Al₂O₃ 30%、MgO 4%；LF處理總用時40min。

2、RH精煉工序：真空槽真空度為110Pa，RH真空處理時間為45min，控制軟吹時間50min。

本實施例所得軸承鋼盤條的夾雜物檢測（依據GB/T 10561-2005）評級結果見表1。

實施例3：本控制軸承鋼中脆性夾雜物的精煉方法采用下述具體工藝。

1、LF精煉工序：包括到LF處理位預脫氧成渣過程和LF處理過程。

（1）出鋼合金化到LF處理位預脫氧成渣過程：轉爐冶煉終點鋼水溫度1620℃，出鋼后期加入精煉渣8kg/t，精煉渣主要成分為：CaO 50%、SiO₂ 3%、Al₂O₃ 45%；出鋼過程鋼包底吹流量控制為3.0L/min?t^-1，出鋼末期使用滑板擋渣控制下渣量≤3kg/t鋼，鋼水中加入鋁粒30kg以對爐渣強脫氧降低爐渣氧化性；出鋼結束后控制鋼包底吹流量為0.30L/min?t^-1。

（2）LF處理過程：LF處理過程控制鋼包底吹流量為5.0L/min?t^-1；LF處理前期加入鋁粒30kg，對爐渣強脫氧降低爐渣氧化性；LF處理的10～15min為LF冶煉中期，在LF處理的第12min加入石英30kg、石灰300kg；LF處理中后期，采用的精煉渣主要成分為：CaO 42%、SiO₂ 18%、Al₂O₃ 28%、MgO 6%；LF處理總用時32min。

2、RH精煉工序：真空槽真空度為67Pa，RH真空處理時間為35min，控制軟吹時間40min。

本實施例所得軸承鋼盤條的夾雜物檢測（依據GB/T 10561-2005）評級結果見表1。

實施例4：本控制軸承鋼中脆性夾雜物的精煉方法采用下述具體工藝。

1、LF精煉工序：包括出鋼合金化到LF處理位預脫氧成渣過程和LF處理過程。

（1）出鋼合金化到LF處理位預脫氧成渣過程：轉爐冶煉終點鋼水溫度1630℃，出鋼后期加入精煉渣9kg/t，精煉渣主要成分：CaO 52%、SiO₂ 3%、Al₂O₃ 42%；出鋼過程鋼包底吹流量控制為2.5NL/min?t^-1，出鋼末期使用滑板擋渣控制下渣量≤3kg/t鋼，鋼水中加入鋁粒30kg以對爐渣強脫氧降低爐渣氧化性；出鋼結束后控制鋼包底吹流量0.25L/min?t^-1。

（2）LF處理過程：LF處理過程控制鋼包底吹流量為4.0L/min?t^-1；LF處理前期加入鋁粒40kg，以對爐渣強脫氧降低爐渣氧化性；LF處理的10～15min為LF冶煉中期，在LF處理的第10min加入石英40kg、石灰400kg；LF處理中后期，采用的精煉渣主要成分為：CaO 48%、SiO₂ 16%、Al₂O₃ 20%、MgO 6%；LF處理總用時30min。

2、RH精煉工序：真空槽真空度為89Pa，RH真空處理時間為38min，控制軟吹時間25min。

本實施例所得軸承鋼盤條的夾雜物檢測（依據GB/T 10561-2005）評級結果見表1。

表1：各實施例所得軸承鋼盤條的夾雜物檢測評級結果

由表1可見，本方法所得軸承鋼盤條中B類、D類、Ds類等脆性非金屬夾雜物含量明顯的得到了控制。