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軸承鋼的冶煉過程

2018-08-30 22:43    來源:    作者:  閱讀:次  【打印此頁】

 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

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