一种含钒钛铁水生产高碳铬轴承钢的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及冶金领域，更具体地讲，涉及一种高碳铬轴承钢的生产方法。
【背景技术】
[0002] 高碳铬轴承钢主要是用于制造轴承套圈、滚动体的重要材料，用户对冶金厂生产 的轴承钢内部冶金质量如夹杂物、碳化物等要求很严，特别是对钢中大颗粒氮化钛TiN尺 寸、数量及分布要求苛刻。钛影响轴承钢的疲劳寿命，一般要求Ti < 30ppm，高档次轴承钢 甚至要求Ti < 15ppm。
[0003] 典型的高碳铬轴承钢GCrl5的主要化学成分应符合如下的规定：[C]0.95%~ 1.03 %，[Si] 0.20 % ~0.35 %，[Μη] 0.30 % ~0.45 %，[Cr] 1.40 % ~1.55 %， [卩]彡0.025%，[5]彡0.015%，[0]彡10??111，[11]彡30??111。高碳铬轴承钢脱氧合金化 过程中使用大量铬铁是钢水中钛增加最大的影响环节。目前各钢铁企业控制钢中Ti含量 主要从以下几个方面进行：①采用低钛铬铁合金（低钛铬铁含钛量不超过〇. 1 %，普通铬 铁含钛量〇. 4%左右）；②利用钢液中氧元素将钛氧化去除；③利用炉渣吸附氧化钛进行脱 钛。优选低钛合金是当前世界各国降低轴承钢钛含量的主要方法，但是低钛合金价格昂贵， 完全采用低钛铬铁合金增加生产成本、降低市场竞争力。
[0004] 而对于使用含钒钛铁水冶炼高碳铬轴承钢的企业来说，由于铁水中钛质量百分含 量一般达0. 20%左右，冶炼过程中对钛含量的控制难度更大。
[0005] 专利文献CN102383055B "降低高碳铬轴承钢钛含量的生产方法"公开的方法包括 以下步骤：首先对电炉、转炉钢液进行吹氧脱Ti，并在钢包中预先装入冶炼GCrl5钢种所需 60~75% Cr元素的铬铁合金，随钢包在1000~1100°C烘烤30~35min ;再利用电炉偏心 炉EBT特点，控制钢液进入钢包2/3~3/4时，加 Si、Μη、Α1脱氧，再加低Ti高碳铬铁合金； 出钢过程吹Ar搅拌。钢液随后在精炼炉LF中补加低钛铬铁合金精炼，低钛铬铁合金中Ti 含量低于0. 12%。最后调整精炼渣组分，强化吸附钢液中Ti元素。利用本发明制得的高碳 铬轴承钢GCrl5钢中Ti含量为0. 0016~0. 0027%。该专利的核心是使用低钛合金降低轴 承钢钛含量，但是低钛合金价格昂贵，生产不经济。
[0006] 专利CN102634732B "一种高碳铬轴承钢的冶炼方法"公开的方法是采用精炼过 程钛含量控制、精炼换渣和弱搅拌加碳化稻壳对渣系和夹杂物控制，以解决钢中非金属夹 杂物中B类非金属夹杂物分布和聚集现象。包括：EAF炉配料控制熔清[S] < 0.030% ; EAF炉出钢严禁氧化渣流入钢包，使用低Ti合金；LF炉在线渣样分析（进LF炉分析1、吊 包前），LF炉毕倒渣前根据渣样分析使用矽石控制低碱度渣，碱度2. 0~3. 0 ;VD炉真空处 理毕在线澄样分析，定氢力争< L 5ppm，不得> 2. Oppm ;VD炉真空处理毕合盖弱搅拌15~ 20分钟；模铸采用"FZ-2"保护渣，浇毕加进口发热剂。根据本发明，经发蓝断口试验测量， 钢中低倍夹杂的含量< 2. 5mm/dm2长度，单个夹杂的最大长度< 3mm ;B类夹杂物粗系评级 < 1.0。该专利对钛的控制采用的是使用低钛合金的方法，但是低钛合金价格昂贵，生产不 经济。
[0007] 专利CN103911489A "一种去除轴承钢钢液中钛的合成渣料及其应用"，涉及一种 去除轴承钢钢液中钛的合成渣料及其应用，合成渣料成分包括：55wt%~75wt%的MnO， 25wt%~45wt%的Si02。本发明在电炉内喷吹以上配方的合成渣能吸附Ti0 2、MnO、SiO2 夹杂，氧化钛经渣料溶解吸附上浮到电炉渣中，提高钢液纯净度。本发明采用无渣出钢操作 后，钢包顶渣中的氧化钛含量很低，可以极大的降低回钛量，精炼过程中钢水增钛量微量。 此专利公开的是在电炉内喷吹合成渣吸附TiO 2的方法，该方法使用复杂，在使用转炉冶炼 时难度大。
[0008] 本领域需要解决目前高碳铬轴承钢生产过程中，钛含量难以控制，以及控制钛含 量成本高，工艺复杂等问题。
【发明内容】
[0009] 本发明要解决的技术问题是，目前高碳铬轴承钢生产过程中，钛含量难以控制，以 及控制钛含量成本高，工艺复杂等问题。
[0010] 解决该技术问题的技术方案是提供一种新的高碳铬轴承钢生产方法。该方法包括 以下步骤：
[0011] a、含钒钛铁水在提钒转炉经提钒、脱钛、脱磷处理后得到半钢；
[0012] b、半钢兑入炼钢转炉，加入少量造渣材料进行吹氧炼钢操作，终点前加入普通铬 铁并补吹，得到低钛的含铬钢水；
[0013] c、出钢。
[0014] 进一步的，在步骤c出钢过程根据需要进行硅、锰合金化，并经炉外精炼后得到合 格的高碳铬轴承钢钢水，最后进行浇注。
[0015] 其中，上述方法步骤步骤（a)中进行提钒、脱钛、脱磷处理加入的造渣材料包括活 性石灰、高镁石灰以及复合造渣剂，加入量为活性石灰16~24kg/t，高镁石灰10~15kg/ t，复合造澄剂5~10kg/t。
[0016] 其中，上述方法步骤（a)中提钒吹氧操作中，供氧压力为0. 7~0. 8MPa，供氧强度 为1. 8~2. 6m3/min. t。造澄材料开吹时就开始加入，3min内加完，吹氧时间控制在6~ 8min〇
[0017] 其中，上述方法步骤（a)中经提钒、脱钛、脱磷处理后得到的半钢成分为碳质量百 分含量为3. 01~3. 37%，磷质量百分含量为0. 034~0. 046%，钛质量百分含量不超过 0· 008% ;温度 1423 ~1466°C。
[0018] 其中，上述方法步骤（b)中加入的造渣材料包括活性石灰、高镁石灰以及复合造 渣剂，加入量为活性石灰10~15kg/t，高镁石灰15~20kg/t，复合造渣剂12~18kg/t。
[0019] 其中，上述方法步骤（b)中加入的普通铬铁合金的加入量为26~30kg/t。所述普 通铬铁合金由60%~70%的铬、0. 3%~0. 5%的钛、余量的铁以及不可避免的杂质元素组 成。
[0020] 其中，上述方法步骤（b)中加普通铬铁的时机为供氧7~9min，加入普通铬铁后的 补吹时间控制在〇. 5~I. 2min。
[0021] 其中，上述方法步骤（b)中炼钢吹氧操作中，供氧压力为0· 8~0· 9MPa，供氧强度 为 3. 2 ~4m3/min. t〇
[0022] 其中，上述方法步骤（b)中得到低钛的含铬钢水碳质量百分含量为0.2%~ 0. 35%，铬质量百分含量为1. 38%~1. 51%，钛质量百分含量为0. 0011%~0. 0021%，温 度 1634 ~1661°C。
[0023] 进一步的，上述方法步骤（a)、步骤（b)中加入的造渣材料中的活性石灰主要包括 86~92wt %重量的CaO以及不可避免的杂质元素；高镁石灰主要包括40~50wt %重量 的Ca0、35~45wt%重量的MgO以及不可避免的杂质元素；复合造渣剂主要包括Si02、Mn0、 铁氧化物以及不可避免的杂质元素，其中，SiO 2的重量为复合造渣剂重量的45~65wt%， MnO的重量为复合造渣剂重量的4~6wt %，铁氧化物的重量为复合造渣剂重量的25~ 35wt%。
[0024] 此外，上述方法步骤（C)中的出钢过程硅、锰合金化，所述钢水合金化的方法可以 为本领域常规的各种合金化方法，例如，通过向钢水中加入硅铁、锰铁合金等进行钢水的 Si、Mn合金化，所述硅铁合金中硅含量可以为70~75wt %，锰铁合金中锰含量可以为70~ 80wt % ;所述娃铁合金的加入量可以为4~5kg/t，所述猛铁合金的加入量可以为4. 5~ 6kg/t〇
[0025] 而且，上述方法步骤（c)中炉外精炼的方法可以为本领域中常规的炉外精炼方 法，例如，将出钢后的钢水运至LF、RH工序进行炉外精炼处理，并进行钢水成分微调，得到 合格的高碳铬轴承钢钢水，最后进行浇注。
[0026] 本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明采用简便的转炉双联工艺冶炼， 可以不使用低钛铬铁（钛含量不超过0.1%)，而使用普通铬铁（钛含量0.4%)。一般来 说，两者市场价格相差3000元/吨以上。本发明方法将高碳铬轴承钢中钛含量控制在30ppm 以内，将碳含量控制在〇. 2 %~0. 35 %，确保磷含量在0. 02 %以内，同时铬铁的铬收得率可 达75%以上。为高碳铬轴承钢的生产提供了一种新的有效重要途径同时还具有很好的经济 效益。
【具体实施方式】
[0027] 具体来讲，本发明的方法可以采用如下工艺步骤来实施：
[0028] 步骤（a):含钒钛铁水在提钒转炉经提钒、脱钛、脱磷处理后得到半钢，半钢中碳 质量百分含量为3. 01~3. 37%，磷质量百分含量为0. 034~0. 046%，钛质量百分含量不 超过 0· 008%，温度 1423 ~1466 °C。
[0029] 一般来说，步骤a中使用的含钒钛铁水的应满足主要成分为表1所示。
[0030] 表1含钒钛铁水成分及温度要求（质量百分含量）
[0032] 步骤（a)中，加入的造渣材料包括活性石灰、高镁石灰以及复合造渣剂，加入量为 活性石灰16~24kg/t，高镁石灰10~15kg/t，复合造澄剂5~10kg/t。
[0033] 步骤（a)中，提钒吹氧操作供氧压力为0·