一种小方坯连铸轴承钢的生产方法

一种小方坯连铸轴承钢的生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种小方坯连铸轴承钢的生产方法，该方法包括：（1）将精炼结束后的钢水注入中间包，控制注入中间包中的钢水的过热度为25-45℃；（2）在结晶器电磁搅拌下，将中间包中的钢水注入结晶器中进行结晶，并向结晶器中加入结晶器保护渣；（3）从结晶器中拉出结晶后得到的连铸坯，并让连铸坯依次通过二冷区和空冷区进行冷却。本发明提供的小方坯连铸轴承钢的生产方法可以降低中间包水口堵塞的发生几率、克服小方坯连铸生产过程中出现的连铸坯表面渣坑、铸坯表面和皮下有裂纹及铸坯偏析、疏松等质量缺陷。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种小方坯连铸轴承钢的生产方法。 一种小方坯连铸轴承钢的生产方法

【背景技术】
[0002] 轴承钢广泛应用于汽车轴承，需求量较大。高碳铬轴承钢（GCrl5)目前在各行各 业中应用量最大，占80%左右。但该钢种碳含量高，铬等合金含量也高，在小方坯连铸生产 过程中存在以下问题：连铸坯表面渣坑、铸坯表面和皮下有裂纹、夹渣及铸坯偏析、疏松、 缩孔、内裂等质量缺陷，特别是在凝固末端不进行轻压和电磁搅拌等设备技术时，连铸坯偏 析、疏松、缩孔、内裂等质量缺陷问题更难以控制。
[0003] 现有技术CN1414118A公开了一种小方坯连铸轴承钢的生产方法，即依次通过以 下五步法生产小方坯：初炼、钢包炉精炼、真空炉脱气、钢包浇注和中间包连铸轴承钢小方 坯。但是，此现有技术主要通过控制精炼结束前的钢水中的氧、硫、磷和钛元素的含量以实 现所生产的钢液纯洁度高和提高钢的成坯率。但是，此现有技术中没有公开中间包连铸轴 承钢小方坯步骤中的连铸工序工艺操作，而且本领域的技术人员根据此现有技术无法有效 解决小方坯连铸生产过程中连铸坯表面渣坑、铸坯表面和皮下有裂纹、夹渣及铸坯偏析、疏 松、缩孔、内裂等质量缺陷的问题。
[0004] 现有技术CN1563435A公开了一种轴承钢生产工艺，所述工艺包括加入原料、电炉 冶炼、精炼、真空脱氧和连铸等步骤。但是，此现有技术没有公开具体的开浇方法，而且，此 现有技术旨在通过减少钢中的氧含量以提高轴承的使用寿命，而不能克服小方坯连铸生产 过程中出现的连铸坯表面渣坑、铸坯表面和皮下有裂纹、夹渣及铸坯偏析、疏松、缩孔、内裂 等质量缺陷。
[0005] 不通过对钢水夹杂物变性处理，而是通过控制连铸工艺以降低中间包水口堵塞的 发生几率、克服小方坯连铸生产过程中出现的连铸坯表面渣坑、铸坯表面和皮下有裂纹及 铸坯偏析、疏松等质量缺陷在国内还未见报道。


【发明内容】

[0006] 本发明的目的在于降低中间包水口堵塞的发生几率、克服小方坯连铸生产过程中 出现的连铸坯表面渣坑、铸坯表面和皮下有裂纹及铸坯偏析、疏松等质量缺陷，提供一种表 面质量较好、铸坯表面无清理率高、铸坯中心疏松和偏析低于1. 0级的小方坯连铸轴承钢 的生产方法。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供一种小方坯连铸轴承钢的生产方法，该方法包 括：
[0008] ( 1)将精炼结束后的钢水注入中间包，控制注入中间包中的钢水的过热度为 25-45。。；
[0009] (2)在结晶器电磁搅拌下，将中间包中的钢水注入结晶器中进行结晶，并在注入结 晶器中的钢水达到结晶器高度的2/3以上时，向结晶器中加入结晶器保护渣；
[0010] (3)从结晶器中拉出结晶后得到的连铸坯，并让连铸坯依次通过二冷区和空冷区 进行冷却，其中，控制所述连铸坯在二冷区末端的表面温度为950-1050°C，所述连铸坯进入 空冷区时表面温度为900-1000°C。 toon] 本发明提供的一种小方坯连铸轴承钢的生产方法可以降低中间包水口堵塞的发 生几率、克服小方坯连铸生产过程中出现的连铸坯表面渣坑、铸坯表面和皮下有裂纹及铸 坯偏析、疏松等质量缺陷，利用本发明提供的方法生产的小方坯连铸轴承钢表面质量较好、 铸坯表面无清理率高、铸坯中心疏松且偏析低于1. 0级。
[0012] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。

【具体实施方式】
[0013] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0014] 在本发明中，所述过热度是指钢水温度超过该钢水液相线温度的度数；所述拉速 是指连铸坯从结晶器被拉出来的速度。
[0015] 本发明提供了一种小方坯连铸轴承钢的生产方法，该方法包括：
[0016] (1)将精炼结束后的钢水注入中间包，控制注入中间包中的钢水的过热度为 25-45。。；
[0017] (2)在结晶器电磁搅拌下，将中间包中的钢水注入结晶器中进行结晶，并在注入结 晶器中的钢水达到结晶器高度的2/3以上时，向结晶器中加入结晶器保护渣；
[0018] (3)从结晶器中拉出结晶后得到的连铸坯，并让连铸坯依次通过二冷区和空冷区 进行冷却，其中，控制所述连铸坯在二冷区末端的表面温度为950-1050°C，所述连铸坯进入 空冷区时表面温度为900-1000°C。
[0019] 根据本发明所述的生产方法，在步骤（1)中，所述精炼结束后的钢水中可以含有碳 0· 95%-1· 05%、硅 0· 20%-0· 35%、锰 0· 30%-0· 45%、磷彡 0· 015%、铬 1. 40%-1· 55%、硫彡 0· 010%、 1'[0](氧活度）彡0.0010%、铝0.01%-0.03%、钙彡0.0005%、铁及微量杂质。
[0020] 通常情况下，当中间包钢水的过热度过高时，钢坯易产生裂纹，中间偏析严重，连 铸坯壳薄厚不一，易造成拉漏；过热度过低时，不利于钢中夹杂物上浮，易引起中间包的 水口堵塞。因此，在本发明的步骤（1)中，控制注入中间包中的钢水的过热度的过程可以 包括控制进入中间包的第一炉钢水的过热度为35-45 °C，控制其他炉次钢水的过热度为 25-35。。。
[0021] 根据本发明所述的生产方法，在步骤（1)中，对所述中间包的个数没有特别的限 定，所述中间包的数量可以为一个或多个。优选情况下，所述中间包为单个。
[0022] 根据本发明所述的生产方法，在步骤（2)中，对所述结晶器电磁搅拌装置的操作参 数没有特别的限定。优选情况下，为了保证连铸坯成分更均匀，所述操作参数可以包括：电 流强度为350?400A，频率为2. 5?3. 5Hz ;进一步优选电流强度为370?390A，频率为 2. 8 ?3· 2Hz〇
[0023] 根据本发明所述的生产方法，在步骤（2)中，所述结晶器保护渣可以保护结晶器弯 月面钢液不受空气的二次氧化，具有良好的铺展性能和绝热保温性能，防止钢液面凝固或 结壳，能良好地吸收上浮至弯月面的非金属夹杂物，控制铸坯向结晶器传热的速度和均匀 性以减少热应力，具有良好的润滑铸坯的功能，以便能使之顺利地从结晶器内拉出。优选情 况下，所述结晶器保护渣的用量为0. 20?0. 40kg/吨钢水，进一步优选为0. 25?0. 35kg/ 吨钢水。
[0024] 在本发明中，对所述结晶器保护渣的种类没有特别的限定，只要所述结晶器保护 渣能够用于生产本发明的小方坯连铸轴承钢即可。优选情况下，所述结晶器保护渣可以含 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] 根据本发明所述的生产方法，在步骤（2)中，所述结晶器保护渣的碱度为0. 65? 〇· 75,半球点熔化温度为1050?1110°C，1300°C时的粘度为0· 45?0· 55Pa · s。
[0026] 根据本发明所述的生产方法，在步骤（3)中，二冷区所采用的水为软化后的水，控 制水温可以为10?50°C，二冷比水量可以为0. 40?0. 60L/kg。优选情况下，二冷比水量 为 0·45 ?0· 55L/kg。
[0027] 根据本发明所述的生产方法，在步骤（3)中，对所述二冷区的总长度没有特别的限 定，只要能够使得本发明所述的钢水通过二冷区时温度降低并满足生产需求即可，优选情 况下，所述二冷区的总长度可以为8_12m。为了获得更好的冷却效果，并提高生产效率，所述 二冷区可以分为至少2个冷却段。优选情况下，所述二冷区分为分为4个冷却段，其中第一 段长0· 5?1. 5m，水量占30%?45% ;第二段长2. 0?3. 0m，水量占25%?40% ;第三段长 3. 0?4. 0m，水量占15%?30% ;第四段长2. 5?3. 5m，水量占15%?30%。
[0028] 根据本发明所述的生产方法，在步骤（3)中，当连铸拉速过快时，会造成连铸坯壳 太薄，易产生拉漏事故；当连铸拉速过慢时，会影响连铸机的生产能力，因此，在本发明中， 从结晶器中拉出连铸坯的速率可以为0.80?1.40m/min，进一步优选为1.05?1. 15m/ min。所述拉出的速率的波动<±0. 05m/min。
[0029] 根据本发明的优选实施方式，本发明提供了一种小方坯连铸轴承钢的生产方法， 该方法包括：
[0030] (1)将精炼结束后的钢水注入单个中间包中，控制注入中间包中的钢水的过热度 为25-45°C，其中，控制进入中间包的第一炉钢水的过热度为35-45°C，控制其他炉次钢水 的过热度为25-35°C ;
[0031] (2)在结晶器电磁搅拌下，将中间包中的钢水注入结晶器中进行结晶，所述结晶器 电磁搅拌的参数包括电流强度为350?400A，频率为2. 5?3. 5Hz ;并在注入结晶器中的钢 水达到结晶器高度的2/3以上时，向结晶器中加入结晶器保护渣，所述结晶器保护渣可以 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)从结晶器中拉出结晶后得到的连铸坯，所述拉出速率可以为0. 80?1. 40m/ min，所述拉出速率的波动< ±0. 05m/min，并让连铸坯依次通过二冷区和空冷区进行冷却， 其中，控制所述连铸坯在二冷区末端的表面温度为950-1050°C，所述连铸坯进入空冷区时 表面温度为900-1000°C。
[0033] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0034] 实施例1
[0035] 本实施例用于说明本发明提供的一种小方坯连铸轴承钢的生产方法。
[0036] 该实施例采用的是200mmX 200mm的六机六流方坯连铸机。
[0037] 将精炼结束的钢水送到连铸平台，此钢水的成分主要为：碳1. 0%、硅0. 27%、锰 0· 37%、铬 1. 50%、磷 0· 012%、硫 0· 004%、T[0] :0· 0006%、铝 0· 02%、钙 0· 0001%、余量为铁及微 量杂质。测得中间包内钢水温度为1474°C，钢水过热度为26°C。
[0038] 开启结晶器电磁搅拌，电流强度为380A，频率为3Hz。钢水注入结晶器并达到结晶 器高度的2/3时，加入结晶器保护渣，保护渣的组成为Si0 2 : 32%、Ca0 :23%、A1203 :5. 5%、Mg0 : 0· 7%、Na20 :10. 2%、Γ :3. 5%、C :16%、Fe203 :1. 6%，其余为杂质。碱度 Ca0/Si02 为 0· 72,半球 点熔化温度：ll〇〇°C，1300°C时的粘度为0. 52Pa · s。保护渣使用量为0. 28kg/吨钢。
[0039] 将连铸坯从结晶器内拉出后，依次通过二冷区和空冷区进行冷却，所述连铸坯在 二冷区第四段的表面温度控制为970°C，所述连铸坯进入空冷区时表面温度控制为915°C。
[0040] 其中，上述二冷区采用软化后的水进行冷却，水温控制为20°C，二冷比水量为 0·47L/kg。
[0041] 其中，上述二冷区分为4个冷却段，总长度为9. 5m，其中第一段长0. 9m，水量占 33% ;第二段长2. 5m，水量占34% ;第三段长2. 7m，水量占16% ;第四段长3. 4m，水量占17%。
[0042] 连铸拉速控制为1. lm/min，保证拉速波动< ±0. 05m/min。
[0043] 米用该方法烧注的200X200mm连铸述表面质量良好，未发现表面缺陷。连铸述低 倍检查中心疏松〇. 5级，中心偏析0. 5级，无其他缺陷。
[0044] 实施例2
[0045] 本实施例用于说明本发明提供的一种小方坯连铸轴承钢的生产方法。
[0046] 该实施例采用的是200mmX 200mm的六机六流方坯连铸机。
[0047] 将精炼结束后的钢水送到连铸平台，此钢水成分主要为碳0. 96%、硅0. 28%、锰 0· 36%、铬 1. 48%、磷 0· 011%、硫 0· 003%、T[0] :0· 0005%、铝 0· 03%、钙 0· 0001%、余量为铁及微 量杂质。测得中间包内钢水温度为1472°C，钢水过热度为32°C。
[0048] 结晶器电磁搅拌开启，电流强度为370A，频率为2. 8Hz。钢水注入结晶器并达到 结晶器高度的2/3时，加入结晶器保护渣，保护渣的组成为：Si02 : 36 . 5%、CaO :25%、A1203 : 3. 4%、MgO :0· 5%、Na20 :13· 5%、Γ :4. 6%、C :14%、Fe203 :1. 2%，其余为杂质。碱度 Ca0/Si02 为 0. 68,半球点熔化温度：1065°C，1300°C时的粘度为0. 47Pa，s。保护渣使用量为0. 34kg/吨 钢。
[0049] 连铸坯从结晶器内拉出后，依次通过二冷区和空冷区进行冷却，所述连铸坯在二 冷区第四段的表面温度控制为970°C，所述连铸坯进入空冷区时表面温度控制为915°C。
[0050] 其中，上述二冷区采用软化后的水进行冷却，水温控制为31 °C，二冷比水量为 0.50L/kg。
[0051] 其中，上述二冷区分为4个冷却段，总长度为9. 5m，其中第一段长0. 9m，水量占 35% ;第二段长2. 5m，水量占30% ;第三段长2. 7m，水量占18% ;第四段长3. 4m，水量占18%。
[0052] 连铸拉速控制为1. 15m/min，保证拉速波动< ±0. 05m/min。
[0053] 米用该方法烧注的200mmX 200m连铸述表面质量良好，未发现表面缺陷。连铸述 低倍检查中心疏松〇. 5级，中心偏析0. 5级，无其他缺陷。
[0054] 实施例3
[0055] 本实施例用于说明本发明提供的一种小方坯连铸轴承钢的生产方法。
[0056] 该实施例采用的是200mmX 200mm的六机六流方坯连铸机。
[0057] 将精炼结束后的钢水送到连铸平台，此钢水成分主要为：碳0. 98%、硅0. 28%、锰 0· 40%、铬 1. 46%、磷 0· 010%、硫 0· 002%、T[0]彡 0· 0005%、铝 0· 03%、钙 0· 0001%、余量为铁及 微量杂质。测得中间包内钢水温度为1473°C，钢水过热度为38°C。
[0058] 结晶器电磁搅拌开启，电流强度为390A，频率为3. 2Hz。钢水注入结晶器并达到结 晶器高度的2/3时，加入结晶器保护渣，保护渣的组成为Si02 : 34%、Ca0 :23. 8%、A1203 :4. 5%、 MgO :0· 6%、Na20 :12· 1%、Γ :4. 2%、C :15. 5%、Fe203 :1. 4%，其余为杂质。碱度 Ca0/Si02S0. 70， 半球点熔化温度：1080°C，1300°C时的粘度为0. 49Pa · s。保护渣使用量为0. 31kg/吨钢。
[0059] 连铸坯从结晶器内拉出后，依次通过二冷区和空冷区进行冷却，所述连铸坯在二 冷区第四段的表面温度控制为970°C，所述连铸坯进入空冷区时表面温度控制为915°C。
[0060] 其中，上述二冷区采用软化后的水进行冷却，水温控制为20°C，二冷比水量为 0.53L/kg〇
[0061] 其中，上述二冷区分为4个冷却段，总长度为9. 5m，其中第一段长0. 9m，水量占 38% ;第二段长2. 5m，水量占29% ;第三段长2. 7m，水量占17% ;第四段长3. 4m，水量占16%。
[0062] 连铸拉速控制为1. 05m/min，保证拉速波动< ±0. 05m/min。
[0063] 采用该方法浇注的200X200mm连铸坯表面质量较好，铸坯表面无清理率达到 100%。连铸坯低倍检查中心疏松1. 0级，中心偏析0. 5级，中心缩孔0. 5级，无其他缺陷。
[0064] 对比例1
[0065] 该对比例采用的是200mmX 200mm的六机六流方述连铸机。
[0066] 根据实施例1的方法生产小方坯连铸轴承钢，所不同的是，本对比例所使用的 保护渣的组成为 Si02 : 34%、CaO :23· 8%、A1203 :4· 5%、MgO :0· 6%、Na20 :12. 1%、Γ :4· 2%、C : 15. 5%、Fe203 :1· 4%，其余为杂质。碱度Ca0/Si02为0· 70,半球点熔化温度：1080°C，1300°C 时的粘度为〇. 49Pa · s。保护渣使用量为0. 50kg/吨钢。
[0067] 采用该方法浇注的200X 200mm连铸坯表面质量较差，有渣坑产生。
[0068] 对比例2
[0069] 该对比例采用的是200mmX 200mm的六机六流方述连铸机。
[0070] 根据实施例2的方法生产小方坯连铸轴承钢，所不同的是，本对比例中的连铸拉 速控制为1. 15m/min，拉速波动> ±0. 05m/min。
[0071] 采用该方法浇注的200X200mm连铸坯表面质量较差，连铸坯表面有深振痕缺陷， 并且振痕下面对应铸坯微裂纹。
[0072] 对比例3
[0073] 该对比例采用的是200mmX 200mm的六机六流方坯连铸机。
[0074] 根据实施例3的方法生产小方坯连铸轴承钢，所不同的是，该对比例中开启结晶 器电磁搅拌，控制电流强度为300A，频率为2. 0Hz。
[0075] 采用该方法浇注的200X200mm连铸坯表面质量较好，铸坯表面无清理率达到 100%。但是，该方法生产的连铸坯低倍检查中心疏松2. 0级，中心偏析1. 5级，中心缩孔1. 0 级。
[0076] 根据实施例1-3和对比例1-3的方法生产的连铸坯的结果可以得知，采用本发明 提供的方法生产的小方坯连铸轴承钢具有表面质量较好、铸坯表面无清理率高、铸坯中心
【权利要求】
1. 一种小方坯连铸轴承钢的生产方法，其特征在于，该方法包括： (1) 将精炼结束后的钢水注入中间包，控制注入中间包中的钢水的过热度为25-45°C ; (2) 在结晶器电磁搅拌下，将中间包中的钢水注入结晶器中进行结晶，并在注入结晶器 中的钢水达到结晶器高度的2/3以上时，向结晶器中加入结晶器保护渣； (3) 从结晶器中拉出结晶后得到的连铸坯，并让连铸坯依次通过二冷区和空冷区进行 冷却，其中，控制所述连铸坯在二冷区末端的表面温度为950-1050°C，所述连铸坯进入空冷 区时表面温度为900-1000°C。
2. 根据权利要求1所述的生产方法，其中，在步骤（1)中，控制注入中间包中的钢水的 过热度的过程包括控制进入中间包的第一炉钢水的过热度为35-45°C，控制其他炉次钢水 的过热度为25-35°C。
3. 根据权利要求1所述的生产方法，其中，在步骤（2)中，所述结晶器保护渣的用量为 0· 20?(λ 40kg/吨钢水。
4. 根据权利要求1或3所述的生产方法，其中，在步骤（2)中，所述结晶器保护渣含 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. 根据权利要求1或3所述的生产方法，其中，在步骤（2)中，所述结晶器保护渣 的碱度为0.65?0.75,半球点熔化温度为1050?1110 °C，1300°C时的粘度为0.45? 0. 55Pa · s〇
6. 根据权利要求1-3中任意一项所述的生产方法，其中，在步骤（2)中，结晶器电磁搅 拌的操作参数包括：电流强度为350?400A，频率为2. 5?3. 5Hz ;优选电流强度为370? 390A，频率为 2. 8 ?3. 2Hz。
7. 根据权利要求1-3中任意一项所述的生产方法，其中，在步骤（3)中，二冷区所采用 的水为软化后的水，水温为10?50°C，二冷比水量为0. 40?0. 60L/kg。
8. 根据权利要求7所述的生产方法，其中，二冷比水量为0. 45?0. 55L/kg。
9. 根据权利要求1-3中任意一项所述的生产方法，其中，在步骤（3)中，所述二冷区分 为4个冷却段，总长度为8-12m，其中第一段长0· 5?1. 5m，水量占30%?45% ;第二段长 2. 0?3. 0m，水量占25%?40% ;第三段长3. 0?4. 0m，水量占15%?30% ;第四段长2. 5? 3. 5m，水量占15%?30%。
10. 根据权利要求1-3中任意一项所述的生产方法，其中，在步骤（3)中，从结晶器中拉 出连铸坯的速率为0. 80?1. 40m/min。
【文档编号】B22D11/16GK104057051SQ201310418531
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】陈亮, 李扬洲, 陈天明, 杨文中, 黎建全, 曾建华, 陈永, 杨森祥, 潘红, 杨洪波 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司