电炉流程
,即电炉——炉外精炼——连铸或模铸——轧制
;
转炉流程
,即高炉——铁水预处理——转炉炉外精炼——连铸——轧制
;
特种冶炼方法
,即真空感应炉(VIM)——电渣重熔(ESR)——轧制或锻造
。
典型的轴承钢生产流程
瑞典SKF
:100t EF—ASEA-SKF—IC
,生产Ø12-32mm棒线材
、外径90-200mm及外径55-110mm钢管
;
日本山阳
:废钢预热——90 t EF(偏心底出钢)——LF——RH——CC(立式3流
,370mm×470mm)或IC——热轧(材)和冷轧
。生产Ø102-600mm棒材等
,外径50-180mm热轧钢管
,外径22-95mm冷轧钢管
;
日本大同
:废钢预热——90tEAF——LF——RH——CC(370mm×480mm)
;
日本神户
:高炉——铁水预处理——80tLD-OTB顶底复吹转炉——除渣——ASEA-SKF钢包精炼——连铸(2流立弯型
,300mm×430mm)
,生产Ø18-105mm棒线材
;
日本川崎
:高炉——铁水预处理——转炉——钢包精炼——真空——连铸(4流400mm×560mm)
;
日本住友:高炉——转炉——VAD/RH——连铸/模铸(410mm×560mm)
,棒线材
;
日本新日铁
:高炉——转炉——LD转炉——LF钢包精炼——RH——连铸
,生产Ø19-120mm棒线材
;
日本爱知制钢
:EAF——钢包精炼——RH——连铸
,生产Ø16-100mm棒线材
;
德国克虏伯
:110t UHP- EAF——钢包冶金——连铸(6流260mm×330mm)
,生产Ø28-80mm棒线材
。
国外轴承钢的生产工艺特点
炉子大型化
;无渣出钢
;Al脱氧
;真空或非真空条件下长时间搅拌
;高碱度渣精炼
;连铸
。
相关技术体现在
:钢包耐火材料的碱性化及钢包和中间薄的高温预热
。
具体精炼技术体现在 :初炼钢液的低氧化和低温化 ;初炼炉出钢的钢渣分离 ;精炼渣的合成化和液相化以及在线分析化 ;钢液精炼的模型化(包括吹氩搅拌的流量 、时间以及吹氩位置) ;钢包浇钢的出渣 ;温度和成分以及铝脱氧工艺的过程控制 。
连铸技术体现在
:钢包和中间包的留钢
;钢流浇注气氛的惰性化和防堵
;中间包钢水的大容量化
;中间包钢水流动的最优化
;结晶器钢液面的稳定
;连铸坯的大型化
;二冷喷雾的均匀
;电磁搅拌的多极化
;轻压下技术
。
轴承钢生产的基本条件
大容量初炼炉
,保证钢水低磷
,成份温度合格
,实现无渣出钢
;
具备加热
、真空
、合金微调的精炼装置
,最大限度脱除氧
、氢等气体
。保护浇铸防二次氧化
;
采用多极组合电磁搅拌和轻压下技术
,保证钢坯的中心质量
,减少中心偏析
;
轧机均为无扭无张力高速轧机轧制
,保证轧材尺寸精度和表面质量
。
国产轴承钢精炼比已经达到100%
,平均氧含量已达到8×10-4%
,好的达到4×10-4%,但是与瑞典SKF
、日本山阳等先进的厂家相比
,在钢中微量杂质元素含量
、表面质量及内部质量稳定性方面仍有差距
。如钛含量偏高
,普遍在0.003%以上
。
我国棒材比重很大
,占80%以上
,管材几乎为零
,线材
、带材比重也较低
。
1 电弧炉流程冶炼轴承钢
UHP EAF-LF-VD-CC或IC为例
,工艺流程为
:电炉出钢——LF座包工位(底吹氩开始)——测温——供电造渣——脱氧和脱硫——调整成分——测温——VD工位——真空精炼——喂线(铝脱氧或钙处理
,底吹氩结束)——连铸平台测温——连铸机浇铸
。中心任务
:脱氧和非金属夹杂物去除及其控制
。
超高功率电弧炉初炼
主要任务
:熔化废钢
、脱碳
、脱磷和升温
;
炉料中配碳量可配到1.00%-1.3%
,用矿石
、氧气脱碳
、脱磷
、自动流渣
,偏心地出钢
,留渣留钢
。出钢时可以将碳含量控制在高碳铬轴承钢的下限
,炉外精炼增碳量很小
,方便操作
;
要求初炼炉钢液低氧化合低温化
,防止氧化渣入钢包
。
LF钢包精炼炉
LF精炼目的
:脱氧
、降硫
、合金化
、调整成分
,控制合适的浇注温度
。轴承钢的中心任务
:脱氧
!
LF加热前
,用铝对钢液沉淀脱氧
,然后加热、调整钢液成分、调整精炼渣成分
、吹氩搅拌
;
快速造碱性渣——脱氧脱硫
;
底吹氩控制——过大
,钢渣反应过分激烈和钢液对耐火材料冲刷严重
,氧化物和钛化物进入钢液
;过小钢液温度
、成分以及钢渣反应都不均匀
,不充分
,脱氧产物不能充分上浮
;
合适的底吹氩制度
:精炼前期以较大的氩气压力搅拌
;后期以较小的氩气压力搅拌——使钛含量在精炼过程中基本稳定
,同时可使硫含量和氧含量活度不断下降
。一般控制在0.2-0.3MPa
。
VD真空去气
主要目的——真空去氢
、真空下碳脱氧继续脱氧
、利用氩气搅拌去夹杂
,一般脱氮不明显
;
进入VD前
,除去炉渣
,降低渣碱度
,控制吹氩强度
,真空前加Al终脱氧,缓吹氩
。前期吹氩不大于0.2Mpa
,后期在0.1Mpa以下
,可使钢液和炉渣充分反应
,脱氧产物充分上浮
;
真空时间过短——脱氧产物不能充分上浮
;过长——耐火材料表层被钢液长期冲刷而剥落进入钢液
,不利于钢中钛含量的控制
;
真空脱气后软吹氩搅拌——控制非金属夹杂含量
。结束VD处理前5min
,视钢液含铝量补充喂铝线
,再进行弱搅拌以清洗钢液
;
连铸或铸锭(IC)
2 转炉炼钢
原料条件好
,铁水的纯净度和质量稳定性均优于废钢
;
采用铁水预处理
,进一步提高铁水的纯净度
;
转炉终点碳控制水平高
,钢渣反应比电炉更趋于平衡
;
转炉钢气体含量低
;
连铸和炉外精炼和工艺水平与电炉相当
。
日本和德国采用不同的生产工艺
,区别——炼钢终点碳的控制
;
日本——“三脱”预处理
,少渣冶炼高碳钢技术
,生产低磷低氧钢
;
德国——转炉低拉碳工艺
,保证转炉后期脱磷效果
,依靠出钢是增碳生产轴承钢
。
铁水预处理
:镁基脱硫剂处理
,入炉铁水w[S]≤0.005%
,处理后将渣100%扒除
;
转炉冶炼
:采用高拉碳方法
,终点碳w[C]≤0.40%
,同时控制w[P]≤0.010%
。废钢中配入铝锰钛提温剂——补充终点高碳控制是温度不够
;出钢温度1700℃
,碳含量0.34%
,磷含量0.007%
;
出钢过程在包内采用高Cr合金
、Si-Mn合金
、炭粉进行合金化和增碳
,并进行挡渣操作
,采用底吹氩搅拌去除钢液中的全氧
;
LF精炼采用低碱度CaO-Al2O3渣系
,脱硫率达50%-70%
,降低Al类夹杂
;与脱氧产物有一致的组分
,两者的界面张力小
,易于结合成低熔点的化合物——较强的吸收Al2O3夹杂能力
,消除含CaO的D类夹杂
。同时底吹氩均匀成分
、温度
;
吹氩弱搅拌
:根据参考样的成分分析
,补充高铬
、高锰
、炭粉进行成分调整满足内控要求
,在温度高于吊包温度20-30℃时进行吹氩弱搅拌——夹杂物进一步上浮
;
连铸