专利名称：高洁净度钢及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种高洁净度钢，其适用作要求具有疲劳强度、疲劳寿命和镇静度(quietness)的机械零件用钢，特别适用作如滚动轴承用钢、恒速结头用钢、齿轮用钢、环形连续变速传动用钢、用于冷锻的机械结构用钢、工具钢和弹簧钢，本发明还涉及高洁净度钢的生产方法。
要求具有疲劳强度和疲劳寿命的机械零件用钢应当是高洁净度(钢中的非金属夹杂体含量低)钢。这些高洁净度钢的传统生产方法包括(A)在电弧熔化炉或转炉中氧化精炼钢水；(B)在钢包(ladle)炉(LF)中还原精炼；(C)在循环式真空脱气装置(RH)中进行循环真空脱气(RH处理)；(D)用连铸或传统的铸锭法浇铸钢锭；和(E)通过压锻法加工钢锭，然后对钢产品进行热处理。在步骤(A)中，通过电弧加热熔化废钢，或者将钢水加入正在进行氧化精炼的转炉中，然后将钢水转移到钢包炉中。转移钢水时的温度一般是比钢的熔点高约30-100℃的高温。在步骤(B)中，铝、锰、硅等脱氧剂合金加入到已经移入钢水的钢包炉中，在这里利用脱氧反应进行还原精炼，并且用脱硫剂进行脱硫反应以调节合金构成。一般大家都认为处理效果随处理时间的延长而增加。在该步骤中采用超过60分钟的很长的处理时间，处理温度一般比钢的熔点高50℃。在步骤(C)的RH处理中，在循环真空脱气槽中进行真空脱气，同时通过循环真空脱气槽循环钢水以脱氧和脱氢。在这种情况下，钢水的循环量约为钢水总量的5-6倍。在步骤(D)中，RH处理后的钢水转移到中间包中，在这里将钢水连铸成大钢坯、毛坯、板坯等。也可以将钢包炉中的钢水直接注入钢锭模中浇铸成钢锭。在步骤(E)中，轧制或锻造如大钢坯、毛坯、板坯或钢锭，然后进行热处理制成可以随后将其运走的钢产品。
当需要具有特定高洁净度的钢时，在上述方法中，将浇铸的钢锭作为原料，然后进行真空重熔或电渣重熔以制备这些钢。
近年来，机械零件在越来越严酷的条件下使用。这就对钢产品的性能有越来越苛刻的要求，本领域需要具有更高洁净度的钢产品。但是，上述传统生产方法(A)-(E)难以满足这样的要求。为了满足这样的要求，人们已经通过真空重熔或电渣重熔生产出这些钢产品。但是，这些方法存在的问题是生产成本大幅提高。
在这些条件下产生了本发明，本发明的目的是在不依赖重熔工艺的情况下提供具有高洁净度的钢产品。
发明公开为了达到上述目的，本发明的发明人对高洁净度钢的生产方法进行了广泛而深入的研究。结果他们发现用下述方法可以大幅改善钢的洁净度。
第一个发明下面描述本发明解决现有技术中所存在的上述问题的方法。在使用精炼炉如电弧熔化炉或转炉的传统方法中，熔化和氧化精炼主要在如电弧熔化炉或转炉中进行，还原过程(脱氧反应)在钢包精炼炉中进行。另一方面，第一个发明涉及高洁净度钢的生产方法，其包括下述步骤将电弧熔化炉或转炉中生成的钢水转移到钢包炉中精炼钢水；将钢水脱气，优选进行循环式真空脱气；然后将钢水浇铸成钢锭，其中加入包括锰、铝和硅的脱氧剂(锰、铝、硅等的合金形式并不重要)，每吨钢水中纯基脱氧剂的加入量不小于1kg，加入方式是预先将脱氧剂置于钢包炉中，和/或在将电弧熔化炉或转炉中的钢水转移到钢包炉中的过程中将脱氧剂加入到钢水中，并且在某些情况下同时加入造渣剂如CaO进行出钢脱氧，其中，钢水在钢包炉中进行还原精炼之前进行预脱氧。
根据第一个本发明的一个优选实施方案，钢水转移到钢包炉中的条件是钢水的出炉温度比钢的熔点至少高100℃，优选至少高120℃，更优选至少高150℃。
在钢包精炼炉中进行精炼的时间不大于60分钟，优选不大于45分钟，更优选25-45分钟，脱气的进行时间不低于25分钟。具体来说，大家都知道在循环式真空脱气装置中，当钢水的循环量不小于钢水总量的5倍时能够得到令人满意的结果。另一方面，在本发明中，在循环式真空脱气装置中，脱气过程中钢水的循环量比钢水总量至少大8倍，优选至少大10倍，更优选至少大15倍。
本发明涉及用上述生产方法生产的高洁净度钢。
根据本发明，钢中的氧含量优选不大于10ppm。优选地是，当钢中的碳含量低于0.6％(质量)时，钢中的氧含量不大于8ppm。更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm。
优选地是，在本发明的钢中，通过将钢产品溶解在酸中检测的粒度不小于20μm的氧化物夹杂体，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夹杂体的数量在每100g钢产品中不大于40，优选不大于30，更优选不大于20。
在本发明的钢中，例如，当在100mm2的钢产品表面上的30处测定最大夹杂体直径时，根据这些极值的统计学计算得到的30000mm2中最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm。
第二个发明下面描述第二个发明。在使用精炼炉如电弧熔化炉或转炉的传统方法中，熔化和氧化精炼主要在如电弧熔化炉或转炉中进行，还原过程(脱氧反应)在钢包精炼炉中进行。另一方面，本发明涉及高洁净度钢的生产方法，其包括下述步骤将电弧熔化炉或转炉中生成的钢水转移到钢包中脱气，优选进行循环式真空脱气；将脱气后的钢水转移到钢包炉中精炼钢水；再进行脱气，优选在循环式真空脱气装置中进行循环式真空脱气。
根据本发明的一个优选实施方案，钢水转移到钢包中的条件是钢水的出炉温度比钢的熔点至少高100℃，优选至少高120℃，更优选至少高150℃。
在钢包炉中进行精炼的时间不大于60分钟，优选不大于45分钟，更优选25-45分钟，脱气的进行时间不低于25分钟。具体来说，大家都知道在循环式真空脱气装置中，当钢水的循环量不小于钢水总量的5倍时能够得到令人满意的结果。另一方面，在本发明中，在循环式真空脱气装置中，脱气过程中钢水的循环量比钢水总量至少大8倍，优选至少大10倍，更优选至少大15倍。
本发明涉及用上述生产方法生产的高洁净度钢。
根据本发明，钢中的氧含量优选不大于10ppm。优选地是，当钢中的碳含量低于0.6％(质量)时，钢中的氧含量不大于8ppm。更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm。
优选地是，在本发明的钢中，通过将钢产品溶解在酸中检测的粒度不小于20μm的氧化物夹杂体，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夹杂体的数量在每100g钢产品中不大于40，优选不大于30，更优选不大于20。
在本发明的钢中，例如，当在100mm2的钢产品表面上的30处测定最大夹杂体直径时，根据这些极值的统计学计算得到的30000mm2中最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm。
第三个发明下面描述第三个发明。在使用精炼炉如电弧熔化炉或转炉的传统方法中，熔化和氧化精炼主要在如电弧熔化炉或转炉中进行，还原过程(脱氧反应)在钢包精炼炉中进行。另一方面，本发明涉及高洁净度钢的生产方法，其包括下述步骤在电弧熔化炉或转炉中氧化精炼钢水；在钢水出钢前在同一个炉子中向钢水中加入包括锰、硅和铝的脱氧剂(锰、硅、铝等的合金形式并不重要)，使钢水脱氧，每吨钢水中脱氧剂的加入量不小于2kg；将脱氧后的钢水转移到钢包炉中进行钢包精炼；然后通过循环式真空脱气装置循环精炼后的钢水，将钢水脱气。
根据本发明的一个优选实施方案，钢水转移到钢包炉中的条件是钢水的出炉温度比钢的熔点至少高100℃，优选至少高120℃，更优选至少高150℃。
根据本发明，在钢包炉中进行精炼的时间优选不大于60分钟，优选不大于45分钟，更优选25-45分钟。该步骤后的脱气步骤一般在循环式真空脱气装置中进行，钢水的循环量不小于钢水总量的5倍。另一方面，在本发明中，在循环式真空脱气装置中，脱气过程中钢水的循环量比钢水总量至少大8倍，优选至少大10倍，更优选至少大15倍，脱气时间至少是25分钟。
本发明涉及用上述生产方法生产的高洁净度钢。
根据本发明，钢中的氧含量优选不大于10ppm。优选地是，当钢中的碳含量低于0.6％(质量)时，钢中的氧含量不大于8ppm。更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm。
优选地是，在本发明的钢中，通过将钢产品溶解在酸中检测的粒度不小于20μm的氧化物夹杂体，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夹杂体的数量在每100g钢产品中不大于40，优选不大于30，更优选不大于20。
在本发明的钢中，例如，当在100mm2的钢产品表面上的30处测定最大夹杂体直径时，根据这些极值的统计学计算得到的30000mm2中最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm。
第四个发明下面描述第四个发明。在使用精炼炉如电弧熔化炉或转炉的传统方法中，熔化和氧化精炼主要在如电弧熔化炉或转炉中进行，还原过程(脱氧反应)在钢包精炼炉中进行。另一方面，本发明涉及高洁净度钢的生产方法，其包括下述步骤将电弧熔化炉或转炉中生成的钢水转移到钢包炉中精炼钢水；将精炼后的钢水进行循环式真空脱气；然后将脱气后的钢水浇铸成钢锭，其中，在钢包炉中进行精炼的时间不大于60分钟，优选不大于45分钟，更优选45-25分钟，在钢水的循环量不小于钢水总量5倍的循环式真空脱气装置中，精炼步骤后的脱气进行时间一般低于25分钟。但是，在本发明中，在循环式真空脱气装置中，脱气过程中钢水的循环量比钢水总量至少大8倍，优选至少大10倍，更优选至少大15倍，脱气时间至少是25分钟。
根据本发明的一个优选实施方案，钢水转移到钢包炉中的条件是钢水的出炉温度比钢的熔点至少高100℃，优选至少高120℃，更优选至少高150℃。
本发明涉及用上述生产方法生产的高洁净度钢。
根据本发明，钢中的氧含量优选不大于10ppm。优选地是，当钢中的碳含量低于0.6％(质量)时，钢中的氧含量不大于8ppm。更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm。
优选地是，在本发明的钢中，通过将钢产品溶解在酸中检测的粒度不小于20μm的氧化物夹杂体，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夹杂体的数量在每100g钢产品中不大于40，优选不大于30，更优选不大于20。
在本发明的钢中，例如，当在100mm2的钢产品表面上的30处测定最大夹杂体直径时，根据这些极值的统计学计算得到的30000mm2中最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm。
第五个发明下面描述第五个发明。在使用精炼炉如电弧熔化炉或转炉的传统方法中，熔化和氧化精炼主要在如电弧熔化炉或转炉中进行，还原过程(脱氧反应)在钢包精炼炉中进行。另一方面，本发明涉及高洁净度钢的生产方法，其包括下述步骤将电弧熔化炉或转炉中生成的钢水转移到作为出炉精炼炉(out-furnace refining furnace)的钢包中进行精炼；将钢水进行循环式钢包脱气；然后将脱气后的钢水浇铸成钢锭，其中，在钢包中进行精炼的条件是除了用从钢包底部引入的气体进行搅拌外，还通过电磁感应进行搅拌，钢包精炼进行的时间是50-80分钟，优选70-80分钟。
根据本发明，优选在惰性气氛中通过气体搅拌和电磁搅拌在钢包中进行钢包精炼。
本发明涉及用上述生产方法生产的高洁净度钢。
根据本发明，钢中的氧含量优选不大于10ppm。优选地是，当钢中的碳含量低于0.6％(质量)时，钢中的氧含量不大于8ppm。更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm。
优选地是，在本发明的钢中，通过将钢产品溶解在酸中检测的粒度不小于20μm的氧化物夹杂体，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夹杂体的数量在每100g钢产品中不大于40，优选不大于30，更优选不大于20。
在本发明的钢中，例如，当在100mm2的钢产品表面上的30处测定最大夹杂体直径时，根据这些极值的统计学计算得到的30000mm2中最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm。
附图简述
图1A是进行或没有进行出钢脱氧的SUJ 2钢和产品中氧含量的关系图，其中，A1示出只采用根据本发明权利要求1定义的出钢脱氧的数据，A2示出采用根据本发明权利要求2定义的出钢脱氧+高温出钢的数据，A3示出采用根据本发明权利要求3定义的出钢脱氧+短时间LF、长时间RH处理的数据，A4示出采用根据本发明权利要求3定义的出钢脱氧+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理的数据，图1A中还示出现有技术中的传统数据；图1B是进行或没有进行出钢脱氧的SCM 435钢和产品中氧含量的关系图，其中，B1示出只采用根据本发明权利要求1定义的出钢脱氧的数据，B2示出采用根据本发明权利要求2定义的出钢脱氧+高温出钢的数据，B3示出采用根据本发明权利要求3定义的出钢脱氧+短时间LF、长时间RH处理的数据，B4示出采用根据本发明权利要求3定义的出钢脱氧+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理的数据，图1B中还示出现有技术中的传统数据；图1C是进行或没有进行出钢脱氧的SUJ 2钢和最大预测夹杂体直径的关系图，其中，A1示出只采用根据本发明权利要求1定义的出钢脱氧的数据，A2示出采用根据本发明权利要求2定义的出钢脱氧+高温出钢的数据，A3示出采用根据本发明权利要求3定义的出钢脱氧+短时间LF、长时间RH处理的数据，A4示出采用根据本发明权利要求3定义的出钢脱氧+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理的数据，图1C中还示出现有技术中的传统数据；图1D是进行或没有进行出钢脱氧的SCM 435钢和最大预测夹杂体直径的关系图，其中，B1示出只采用根据本发明权利要求1定义的出钢脱氧的数据，B2示出采用根据本发明权利要求2定义的出钢脱氧+高温出钢的数据，B3示出采用根据本发明权利要求3定义的出钢脱氧+短时间LF、长时间RH处理的数据，B4示出采用根据本发明权利要求3定义的出钢脱氧+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理的数据，图1D中还示出现有技术中的传统数据；图1E是进行或没有进行出钢脱氧的SUJ 2钢和L10寿命的关系图，其中，A1示出只采用根据本发明权利要求1定义的出钢脱氧的数据，A2示出采用根据本发明权利要求2定义的出钢脱氧+高温出钢的数据，A3示出采用根据本发明权利要求3定义的出钢脱氧+短时间LF、长时间RH处理的数据，A4示出采用根据本发明权利要求3定义的出钢脱氧+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理的数据，图1E中还示出现有技术中的传统数据；图1F是进行或没有进行出钢脱氧的SCM 435钢和L10寿命的关系图，其中，B1示出只采用根据本发明权利要求1定义的出钢脱氧的数据，B2示出采用根据本发明权利要求2定义的出钢脱氧+高温出钢的数据，B3示出采用根据本发明权利要求3定义的出钢脱氧+短时间LF、长时间RH处理的数据，B4示出采用根据本发明权利要求3定义的出钢脱氧+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理的数据，图1F中还示出现有技术中的传统数据；图2A是进行或没有进行W-RH处理的SUJ 2钢和产品中氧含量的关系图，其中，A1示出只采用本发明的W-RH处理的数据，A2示出采用本发明的W-RH处理+高温出钢的数据，A3示出采用本发明的W-RH处理+短时间LF、长时间RH处理的数据，A4示出采用本发明的W-RH处理+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理的数据，图2A中还示出现有技术中的传统数据；图2B是进行或没有进行W-RH处理的SCM 435钢和产品中氧含量的关系图，其中，B1示出只采用本发明的W-RH处理的数据，B2示出采用本发明的W-RH处理+高温出钢的数据，B3示出采用本发明的W-RH处理+短时间LF、长时间RH处理的数据，B4示出采用本发明的W-RH处理+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理的数据，图2B中还示出现有技术中的传统数据；图2C是进行或没有进行的W-RH处理SUJ 2钢和最大预测夹杂体直径的关系图，其中，A1示出只采用本发明的W-RH处理的数据，A2示出采用本发明的W-RH处理+高温出钢的数据，A3示出采用本发明的W-RH处理+短时间LF、长时间RH处理的数据，A4示出采用本发明的W-RH处理+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理的数据，图2C中还示出现有技术中的传统数据；图2D是进行或没有进行W-RH处理的SCM 435钢和最大预测夹杂体直径的关系图，其中，B1示出只采用本发明的W-RH处理的数据，B2示出采用本发明的W-RH处理+高温出钢的数据，B3示出采用本发明的W-RH处理+短时间LF、长时间RH处理的数据，B4示出采用本发明的W-RH处理+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理的数据，图2D中还示出现有技术中的传统数据；图2E是进行或没有进行W-RH处理的SUJ 2钢和L10寿命的关系图，其中，A1示出只采用本发明的W-RH处理的数据，A2示出采用本发明的W-RH处理+高温出钢的数据，A3示出采用本发明的W-RH处理+短时间LF、长时间RH处理的数据，A4示出采用本发明的W-RH处理+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理的数据，图2E中还示出现有技术中的传统数据；
图2F是进行或没有进行出钢脱氧的SCM 435钢和L10寿命的关系图，其中，B1示出只采用本发明的W-RH处理的数据，B2示出采用本发明的W-RH处理+高温出钢的数据，B3示出采用本发明的W-RH处理+短时间LF、长时间RH处理的数据，B4示出采用本发明的W-RH处理+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理的数据，图2F中还示出现有技术中的传统数据；图3A是示出根据本发明的方法在处理钢水过程中进行炉内脱氧的10炉SUJ 2钢产品中氧含量的折线图，图3A还示出根据传统方法不进行炉内脱氧的10炉SUJ 2钢产品中的氧含量；图3B是示出根据本发明的方法在处理钢水过程中进行炉内脱氧的10炉SCM 435钢产品中氧含量的折线图，图3B还示出根据传统方法不进行炉内脱氧的10炉SCM 435钢产品中的氧含量；图3C是示出根据本发明的方法在处理钢水过程中进行炉内脱氧的10炉SUJ 2钢产品中根据这些极值统计得到的最大预测夹杂体直径的折线图，图3C还示出根据传统方法不进行炉内脱氧的10炉SUJ 2钢产品中的最大预测夹杂体直径；图3D是示出根据本发明的方法在处理钢水过程中进行炉内脱氧的10炉SCM 435钢产品中根据这些极值统计得到的最大预测夹杂体直径的折线图，图3C还示出根据传统方法不进行炉内脱氧的10炉SCM 435钢产品中的最大预测夹杂体直径；图3E是示出根据本发明的方法在处理钢水过程中进行炉内脱氧的10炉SUJ 2钢产品的根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命的折线图，图3E还示出根据传统方法不进行炉内脱氧的10炉SUJ 2钢产品的L10寿命；图3F是示出根据本发明的方法在处理钢水过程中进行炉内脱氧的10炉SCM 435钢产品的根据止推辊使用寿命(thrust rolling service life)实验测定的L10寿命的折线图，图3E还示出根据传统方法不进行炉内脱氧的10炉SCM 435钢产品的L10寿命；图4A是示出根据本发明的方法在处理钢水过程中进行短时间LF处理和长时间RH处理的10炉SUJ 2钢产品中氧含量的折线图，图4A还示出根据传统方法进行长时间LF处理和短时间RH处理的10炉SUJ 2钢产品中的氧含量；
图4B是示出根据本发明的方法在处理钢水过程中进行短时间LF处理和长时间RH处理的10炉SCM 435钢产品中氧含量的折线图，图4A还示出根据传统方法进行长时间LF处理和短时间RH处理的10炉SCM 435钢产品中的氧含量；图4C是示出根据本发明的方法在处理钢水过程中进行短时间LF处理和长时间RH处理的10炉SUJ 2钢产品中根据这些极值统计得到的最大预测夹杂体直径的折线图，图4C还示出根据传统方法进行长时间LF处理和短时间RH处理的10炉SUJ 2钢产品中的最大预测夹杂体直径；图4D是示出根据本发明的方法在处理钢水过程中进行短时间LF处理和长时间RH处理的10炉SCM 435钢产品中根据这些极值统计得到的最大预测夹杂体直径的折线图，图4C还示出根据传统方法进行长时间LF处理和短时间RH处理的10炉SCM 435钢产品中的最大预测夹杂体直径；图4E是示出根据本发明的方法在处理钢水过程中进行短时间LF处理和长时间RH处理的10炉SUJ 2钢产品的根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命的折线图，图3E还示出根据传统方法进行长时间LF处理和短时间RH处理的10炉SUJ 2钢产品的L10寿命；图4F是示出根据本发明的方法在处理钢水过程中进行短时间LF处理和长时间RH处理的10炉SCM 435钢产品的根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命的折线图，图3E还示出根据传统方法进行长时间LF处理和短时间RH处理的10炉SCM 435钢产品的L10寿命。
本发明的最佳实施方案第一个发明根据第一个发明，高洁净度钢的优选生产方法包括下述步骤(1)-(5)(1)在使用精炼炉如电弧熔化炉或转炉的传统的钢生产方法中，熔化和氧化精炼主要在电弧熔化炉或转炉中进行，还原过程(脱氧反应)在钢包精炼炉中进行。另一方面，根据本发明，在电弧熔化炉或转炉中氧化精炼钢水。然后使钢水具有预定的化学组成和预定温度，在将钢水从熔化炉中出炉过程中，加入包括锰、铝和硅的脱氧剂(锰、铝、硅等的合金形式并不重要)，每吨钢水中纯基脱氧剂的加入量不小于1kg，加入方式是预先将脱氧剂置于钢包中，和/或在将钢水转移到钢包炉中的过程中将脱氧剂加入到钢水中，并且在某些情况下同时加入造渣剂如CaO。加入脱氧剂在本发明中是最重要的步骤。在钢包精炼前加入脱氧剂(以前认为没有必要)以在钢包炉中的还原精炼前在一定程度上降低氧含量可以最终实现具有低氧含量的钢的生产。其原因如下在钢水中的溶解氧存在量是令人满意的不低于100ppm的系统中进行的脱氧反应能够形成较多的脱氧产品，这些脱氧产品易于浮选和分离。因此，钢水中氧的总含量可大幅降低，降到不大于50ppm。
(2)将预脱氧钢水转移到钢包炉中，在钢包炉中进行还原精炼，并调节钢的化学组成。
(3)将进行了还原精炼和化学组成调节的钢水脱气，特别是通过循环式真空脱气装置进行循环脱气，并且最终调节钢的化学组成。
(4)将进行了脱气和最终化学组成调节的钢水浇铸成钢锭。
(5)将钢锭轧制或锻造成产品形状，然后可以任选地进行热处理，产生钢产品。
在根据本发明的高洁净度钢的优选生产方法中，在步骤(1)-(5)中，将钢水转移到钢包炉中的步骤(2)的方式是虽然钢水的出炉温度一般比钢的熔点高约50℃，但是在本发明中，钢水的出炉温度比钢的熔点至少高100℃，优选至少高120℃，更优选至少高150℃。在出钢时加入的脱氧剂和在先处理中加入的金属和矿渣能够因此而完全溶解或分离，所以能够防止由于在钢包精炼过程中在预精炼状态下分离和滴入钢水中的金属或矿渣造成的氧含量升高。同时在精炼炉中能够改善初始成渣性能和反应性。具体来说，在在先处理和这次处理之间的期间内氧化在在先处理中沉积的还原金属，在这次还原期操作中，当金属开始溶解时，特别是在还原期操作结束时，平衡状态被打破。结果是钢水部分被污染。因此，沉积的金属溶解在还原前出炉的钢水中，这种溶解的金属和出炉的钢水一起被脱氧。
在上述步骤中，虽然一般都认为超过60分钟的精炼时间能够产生较好的效果，但是在根据本发明的高洁净度钢的优选生产方法中，在钢包精炼炉中进行精炼的时间不大于60分钟，优选不大于45分钟，更优选25-45分钟，虽然一般都认为少于25分钟的脱气时间足以产生令人满意的结果，但是在本发明优选的生产方法中，脱气的进行时间不低于25分钟。具体来说，大家都知道当钢水的循环量是钢水总量的约5倍时能够得到令人满意的结果。但是另一方面，在本发明中，在循环式真空脱气装置中，脱气过程中钢水的循环量比钢水总量至少大8倍，优选至少大10倍，更优选至少大15倍。利用这样的设置可以使加热的同时进行精炼的钢包精炼时间是最小的必要时间，在不涉及加热的脱气步骤中可以确保氧化物夹杂体的浮选分离时间。这可以防止由于受到钢包炉内壁上的耐火材料或矿渣的污染而造成的氧含量的升高，同时可以防止粒度不小于约20μm的大夹杂体的形成。在循环式真空脱气中，特别是因为喷嘴浸在钢水中并且只循环钢水，所以钢水上表面上的矿渣处于令人满意的静止状态。因此，从矿渣进入钢水中的氧化物夹杂体数目少于在钢包精炼炉中进行的还原过程中的氧化物夹杂体数目。因此，在预脱氧钢水中采用令人满意的长脱气时间能够大幅还原甚至较少的脱氧产品。
本发明涉及用上述生产方法生产的高洁净度钢。
根据本发明，高洁净度钢优选是特别是具有优秀滚动疲劳寿命的高洁净度钢，其特征在于钢中的氧含量不大于10ppm；优选地是，当钢中的碳含量低于0.6％(质量)时，钢中的氧含量不大于8ppm；更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm。大家都知道降低氧含量有助于改善滚动疲劳寿命。在用本发明的方法生产的钢中，氧含量不大于10ppm，优选地是，当钢中的C＜0.6％(质量)时，氧含量不大于8ppm，更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm的高洁净度钢稳定地显示出优秀的滚动疲劳寿命。
在上述高洁净度钢中，本发明还涉及具有优秀滚动疲劳寿命(rollingfatigue life)和疲劳强度的高洁净度钢，其特征在于通过将钢产品溶解在酸中检测的粒度不小于20μm的氧化物夹杂体，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夹杂体的数量在每100g钢产品中不大于40，优选不大于30，更优选不大于20。钢产品的这种测定方法反映了预定体积中的氧含量和最大夹杂体直径。至于疲劳强度、疲劳寿命和镇静度，在氧含量一样的钢中，大粒度的氧化物夹杂体是有害的，具体来说，粒度不小于20μm的氧化物夹杂体是有害的。因此，在用本发明的方法生产的钢中，将钢产品溶解在酸中检测的粒度不小于20μm的氧化物夹杂体的数量在每100g钢产品中不大于40，优选不大于30，更优选不大于20的钢是具有优秀滚动疲劳寿命和优秀疲劳强度及优秀镇静度的高洁净度钢。
本发明的高洁净度钢还包括特别是具有优秀旋转弯曲疲劳强度(rotating bending fatigue strength)和周期应力疲劳强度(cyclestress fatigue strength)的高洁净度钢，其特征在于当在100mm2的钢产品横截面上的30处测定最大夹杂体直径时，根据这些极值的统计学计算得到的30000mm2中最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm。大家都知道周期应力疲劳强度和疲劳极限在很大程度上取决于预定体积内的最大夹杂体直径。这公开在日本特许公开专利194121/1999中，该专利的申请人与本发明的申请人相同。例如，一般当在100mm2的钢产品横截面上的30处测定最大夹杂体直径时，根据这些极值的统计学计算得到的30000mm2中最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm的高洁净度钢稳定地显示出优秀的疲劳强度。在这种情况下，高洁净度钢中的氧含量不大于10ppm，优选地是，在钢中的C＜0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于8ppm，更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm，最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm。用本发明的方法生产的钢是具有优秀滚动疲劳寿命和优秀疲劳强度的高洁净度钢。虽然酸溶解是非常费时和麻烦的工作，但是有利的是，不进行钢产品溶解加工的上述方法能够在显微镜下观察一定的面积来统计性地预测最大夹杂体直径，这种方法很简单。另外，具体来说，至于拉伸压缩的周期应力(cycle stress)所造成的疲劳，大家都知道在易于断裂处存在的夹杂体的最大直径是非常大的决定强度的因素。这种能够统计性地预测该最大直径的方法是有益的。
第二个发明根据第二个发明，高洁净度钢的优选生产方法包括下述步骤(1)-(6)(1)在电弧熔化炉或转炉中氧化精炼钢水，制备具有预定化学组成和预定温度的钢水。
(2)然后将钢水进行预脱气。具体来说，例如，钢水的脱气方法是将钢水通过循环式真空脱气装置进行循环。这个脱气步骤在本发明中是最重要的。一般是在钢包炉中直接将步骤(1)中生产的钢水还原精炼。而本发明却相反，钢水是在还原精炼前进行预脱气。这种预脱气能够大幅改善最终得到的钢的洁净度。
(3)在钢包炉中还原精炼在步骤(2)中脱气的钢水并调节其化学组成。
(4)将在步骤(3)中进行了还原精炼和化学组成调节的钢水进一步脱气，方法是通过循环式真空脱气装置循环钢水，并且最终调节钢的化学组成。
(5)将进行了脱气和最终化学组成调节的钢水浇铸成钢锭。
(6)将钢锭轧制或锻造成产品形状，然后可以任选地进行热处理，产生钢产品。
在根据本发明的高洁净度钢的优选生产方法中，在步骤(1)-(6)中，在将步骤(2)后的钢水转移到钢包炉中进行步骤(3)时，虽然钢水的出炉温度一般比钢的熔点高约50℃，但是在本发明中，钢水的出炉温度比钢的熔点至少高100℃，优选至少高120℃，更优选至少高150℃。在本发明的说明书中，高温下的出炉指的是高温出钢。在出钢时加入的脱氧剂和在先处理中加入的金属和矿渣能够因此而完全溶解或分离，所以能够防止由于在钢包精炼过程中在预精炼状态下分离和滴入钢水中的金属或矿渣造成的氧含量升高。同时在精炼炉中能够改善初始成渣性能和反应性。具体来说，在在先处理和这次处理之间的期间内氧化在在先处理中沉积的还原金属，在这次还原期操作中，当金属开始溶解时，特别是在还原期操作结束时，平衡状态被打破。结果是钢水被部分污染。因此，沉积的金属溶解在还原前出炉的钢水中，这种溶解的金属和出炉的钢水一起被脱氧。
在步骤(3)的钢包精炼中，虽然一般都认为超过60分钟的精炼时间能够产生较好的效果，但是在本发明中，在步骤(3)的钢包炉中进行精炼的时间不大于60分钟，优选不大于45分钟，更优选25-45分钟，至于钢包精炼后的脱气，虽然一般都认为少于25分钟的脱气时间足以产生令人满意的结果，但是在本发明优选的生产方法中，脱气的进行时间不低于25分钟。具体来说，大家都知道当钢水的循环量是钢水总量的约5倍时能够得到令人满意的结果。但是另一方面，在本发明的优选生产方法中，在循环式真空脱气装置中，脱气过程中钢水的循环量比钢水总量至少大8倍，优选至少大10倍，更优选至少大15倍。利用这样的设置可以使加热的同时进行精炼的钢包精炼时间是最小的必要时间，在不涉及加热的脱气步骤中可以确保氧化物夹杂体的浮选分离时间。这可以防止由于受到钢包炉内壁上的耐火材料或矿渣的污染而造成的氧含量的升高，同时可以防止粒度不小于约20μm的大夹杂体的形成。在循环式真空脱气中，特别是因为喷嘴浸在钢水中并且只循环钢水，所以钢水上表面上的矿渣处于令人满意的静止状态。因此，从矿渣进入钢水中的氧化物夹杂体数目少于在钢包精炼炉中进行的还原过程中的氧化物夹杂体数目。因此，在预脱氧钢水中采用令人满意的长脱气时间能够大幅还原甚至较少的脱氧产品。在本发明的说明书中，这种方法称为短时间LF、长时间RH处理或短LF、长RH处理。
本发明涉及用上述生产方法生产的高洁净度钢。
根据本发明，高洁净度钢优选是特别是具有优秀滚动疲劳寿命的高洁净度钢，其特征在于钢中的氧含量不大于10ppm；优选地是，当钢中的碳含量低于0.6％(质量)时，钢中的氧含量不大于8ppm；更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm。大家都知道降低氧含量有助于改善滚动疲劳寿命。在用本发明的方法生产的钢中，氧含量不大于10ppm，优选地是，当钢中的C＜0.6％(质量)时，氧含量不大于8ppm，更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm的高洁净度钢稳定地显示出优秀的滚动疲劳寿命。
根据一个优选实施方案，用本发明的方法生产的钢包括具有优秀滚动疲劳寿命和疲劳强度的高洁净度钢，其特征在于通过将钢产品溶解在酸中检测的粒度不小于20μm的氧化物夹杂体，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夹杂体的数量在每100g钢产品中不大于40，优选不大于30，更优选不大于20。钢产品的这种测定方法反映了预定体积中的氧含量和最大夹杂体直径。至于疲劳强度、疲劳寿命和镇静度，在氧含量一样的钢中，大粒度的氧化物夹杂体是有害的，具体来说，粒度不小于20μm的氧化物夹杂体是有害的。因此，在用本发明的方法生产的钢中，将钢产品溶解在酸中检测的粒度不小于20μm的氧化物夹杂体的数量在每100g钢产品中不大于40，优选不大于30，更优选不大于20的钢是具有优秀滚动疲劳寿命和优秀疲劳强度及优秀镇静度的高洁净度钢。
根据一个优选实施方案，本发明的高洁净度钢还包括特别是具有优秀旋转弯曲疲劳强度和周期应力疲劳强度的高洁净度钢，其特征在于当在100mm2的钢产品横截面上的30处测定最大夹杂体直径时，根据这些极值的统计学计算得到的30000mm2中最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm。大家都知道周期应力疲劳强度和疲劳极限在很大程度上取决于预定体积内的最大夹杂体直径。这公开在日本特许公开专利194121/1999中，该专利的申请人与本发明的申请人相同。例如，一般当在100mm2的钢产品横截面上的30处测定最大夹杂体直径时，根据这些极值的统计学计算得到的30000mm2中最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm的高洁净度钢稳定地显示出优秀的疲劳强度。在这种情况下，高洁净度钢中的氧含量不大于10ppm，优选地是，在钢中的C＜0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于8ppm，更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm，最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm。用本发明的方法生产的钢是具有优秀滚动疲劳寿命和优秀疲劳强度的高洁净度钢。虽然酸溶解是非常费时和麻烦的工作，但是有利的是，不进行钢产品溶解加工的上述方法能够在显微镜下观察一定的面积来统计性地预测最大夹杂体直径，这种方法很简单。另外，具体来说，至于拉伸压缩的周期应力所造成的疲劳，大家都知道在易于断裂处存在的夹杂体的最大直径是非常大的决定强度的因素。这种能够统计性地预测该最大直径的方法是有益的。
第三个发明根据第三个发明，高洁净度钢的优选生产方法包括下述步骤(1)-(5)(1)在电弧熔化炉或转炉中氧化精炼钢水。然后在同一个炉子中加入包括锰、硅和铝的脱氧剂(锰、铝、硅等的合金形式并不重要)，每吨钢水中脱氧剂的加入量不小于2kg，并且在某些情况下同时加入造渣剂如CaO将钢水脱氧。然后将脱氧后的钢水转移到钢包中。在炼钢炉如电弧熔化炉或转炉中进行脱氧在本发明中是最重要的步骤。在钢包精炼前脱氧(以前认为没有必要)以在钢包精炼前在一定程度上降低氧含量可以最终实现具有低氧含量的钢的生产。
(2)在钢包精炼炉中对转移到钢包中的钢水进行还原精炼，并调节其化学组成。
(3)将在步骤(2)中进行了还原精炼和化学组成调节的钢水脱气，方法是通过循环式真空脱气装置循环钢水，此外，最终调节钢的化学组成。
(4)将在步骤(3)中进行了脱气和最终化学组成调节的钢水浇铸成钢锭。
(5)将钢锭轧制或锻造成产品形状，然后可以任选地进行热处理，产生钢产品。
在根据本发明的高洁净度钢的优选生产方法中，在步骤(1)-(5)中，至于将钢水转移到钢包炉中的步骤(1)，虽然钢水的出炉温度一般比钢的熔点高约50℃，但是在本发明中，钢水的转移温度比钢的熔点至少高100℃，优选至少高120℃，更优选至少高150℃。利用这样的设置可以使钢包周围沉积的金属完全溶解在钢水中，矿渣也能够完全浮选，所以能够防止由于在钢包精炼过程中在预精炼状态下分离或滴入钢水中的金属或矿渣造成的氧含量升高。
根据一个优选实施方案，在上述步骤的钢包精炼中，虽然一般都认为超过60分钟的精炼时间能够产生较好的效果，但是在本发明中，在钢包炉中进行精炼的时间不大于60分钟，优选不大于45分钟，更优选25-45分钟，至于步骤(3)中的脱气，虽然一般都认为少于25分钟的脱气时间足以产生令人满意的结果，即，一般都认为当钢水的循环量是钢水总量的约5倍时能够得到令人满意的结果，但是在本发明中，在循环式真空脱气装置中，钢水的循环量比钢水总量至少大8倍，优选至少大10倍，更优选至少大15倍，以进行长时间的脱气，即，不小于25分钟的脱气。利用这样的设置可以使加热的同时进行精炼的钢包精炼时间是最小的必要时间，在不涉及加热的脱气步骤中可以令人满意地确保氧化物夹杂体的浮选分离时间。这可以防止由于受到钢包炉内壁上的耐火材料或矿渣的污染而造成的氧含量的升高，同时可以防止粒度不小于约20μm的大夹杂体的形成。在循环式真空脱气中，特别是因为喷嘴浸在钢水中并且只循环钢水，所以钢水上表面上的矿渣处于令人满意的静止状态。因此，从矿渣进入钢水中的氧化物夹杂体数目少于在钢包精炼炉中进行的还原过程中的氧化物夹杂体数目。因此，在预脱氧钢水中采用令人满意的长脱气时间能够大幅还原甚至较少的脱氧产品。在本发明的说明书中，这种方法称为短时间LF、长时间RH处理或短LF、长RH处理。
本发明涉及用上述生产方法生产的高洁净度钢。
根据一个优选实施方案，本发明的高洁净度钢是特别是具有优秀滚动疲劳寿命的高洁净度钢，其特征在于钢中的氧含量不大于10ppm；优选地是，当钢中的碳含量低于0.6％(质量)时，钢中的氧含量不大于8ppm；更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm。大家都知道降低氧含量有助于改善滚动疲劳寿命。在用本发明的方法生产的钢中，氧含量不大于10ppm，优选地是，当钢中的C＜0.6％(质量)时，氧含量不大于8ppm，更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm的高洁净度钢稳定地显示出优秀的滚动疲劳寿命。
根据一个优选实施方案，用本发明的方法生产的钢还包括具有优秀滚动疲劳寿命和疲劳强度的高洁净度钢，其特征在于通过将钢产品溶解在酸中检测的粒度不小于20μm的氧化物夹杂体，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夹杂体的数量在每100g钢产品中不大于40，优选不大于30，更优选不大于20。钢产品的这种测定方法反映了预定体积中的氧含量和最大夹杂体直径。至于疲劳强度、疲劳寿命和镇静度，在氧含量一样的钢中，大粒度的氧化物夹杂体是有害的，具体来说，粒度不小于20μm的氧化物夹杂体是有害的。因此，在用本发明的方法生产的钢中，将钢产品溶解在酸中检测的粒度不小于20μm的氧化物夹杂体的数量在每100g钢产品中不大于40，优选不大于30，更优选不大于20的钢是具有优秀滚动疲劳寿命和优秀疲劳强度及优秀镇静度的高洁净度钢。
根据一个优选实施方案，本发明的高洁净度钢还包括特别是具有优秀旋转弯曲疲劳强度和周期应力疲劳强度的高洁净度钢，其特征在于当在100mm2的钢产品横截面上的30处测定最大夹杂体直径时，根据这些极值的统计学计算得到的30000mm2中最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm。大家都知道周期应力疲劳强度和疲劳极限在很大程度上取决于预定体积内的最大夹杂体直径。这公开在日本特许公开专利194121/1999中，该专利的申请人与本发明的申请人相同。例如，一般当在100mm2的钢产品横截面上的30处测定最大夹杂体直径时，根据这些极值的统计学计算得到的30000mm2中最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm的高洁净度钢稳定地显示出优秀的疲劳强度。在这种情况下，高洁净度钢中的氧含量不大于10ppm，优选地是，在钢中的C＜0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于8ppm，更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm，最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm。用本发明的方法生产的钢是具有优秀滚动疲劳寿命和优秀疲劳强度的高洁净度钢。虽然酸溶解是非常费时和麻烦的工作，但是有利的是，不进行钢产品溶解加工的上述方法能够在显微镜下观察一定的面积来统计性地预测最大夹杂体直径，这种方法很简单。另外，具体来说，至于拉伸压缩的周期应力所造成的疲劳，大家都知道在易于断裂处存在的夹杂体的最大直径是非常大的决定强度的因素。这种能够统计性地预测该最大直径的方法是有益的。
第四个发明根据第四个发明，高洁净度钢的优选生产方法包括下述步骤(1)-(5)(1)在电弧熔化炉或转炉中氧化精炼钢水，制备具有预定化学组成和预定温度的钢水，然后将钢水转移到钢包炉中。
(2)在钢包炉中对转移到钢包炉中的钢水进行还原精炼，并调节钢水的化学组成。这时候在钢包炉中，大家都知道通过钢包底部以1.5-5.0N.l/min/t的速度吹入的搅拌气强制搅动钢水，在这种情况下，超过60分钟的搅拌时间能够产生较好的效果。另一方面，在本发明中，钢包精炼炉中的精炼时间不大于60分钟，优选不大于45分钟，更优选25-45分钟。
(3)将在步骤(2)中进行了还原精炼和化学组成调节的钢水脱气，方法是通过循环式真空脱气装置循环钢水，并且最终调节钢的化学组成。在这种情况下一般都认为在循环式真空脱气装置中的脱气时间少于25分钟，当钢水的循环量是钢水总量的约5倍时能够得到令人满意的结果。另一方面，在本发明中，钢水的循环量比钢水总量至少大8倍，优选至少大10倍，更优选至少大15倍，以进行长时间的脱气，即，不小于25分钟的脱气。步骤(2)和(3)在本发明中是最重要的。在步骤(2)中加热的同时进行精炼的钢包精炼时间是最小的必要时间，在步骤(3)中不涉及加热的脱气，特别是循环式真空脱气进行的方式是使喷嘴浸在钢水中并且只循环钢水。所以钢水上表面上的矿渣处于令人满意的静止状态，因此，从矿渣进入钢水中的氧化物夹杂体数目少于在钢包精炼炉中进行的还原过程中的氧化物夹杂体数目。在该系统中，当氧化物夹杂体的浮选分离时间能够保证时，就可以防止由于受到钢包炉内壁上的耐火材料或矿渣的污染而造成的氧含量的升高，同时可以防止粒度不小于约30μm的大夹杂体的形成。这样就能够生产出高洁净度钢。
(4)将在步骤(3)中进行了最终化学组成调节的钢水浇铸成钢锭。
(5)将钢锭轧制或锻造成产品形状，然后可以任选地进行热处理，产生钢产品。
在根据本发明的高洁净度钢的优选生产方法中，在步骤(1)-(5)中，在将步骤(1)后的钢水转移到钢包精炼炉的过程中，虽然钢水的出炉温度一般比钢的熔点高约50℃，但是在本发明中，钢水的出炉温度比钢的熔点至少高100℃，优选至少高120℃，更优选至少高150℃。利用这样的设置可以使钢包周围沉积的金属完全溶解在钢水中，矿渣也能够完全浮选，所以能够防止由于在钢包精炼过程中在预精炼状态下分离或滴入钢水中的金属或矿渣造成的氧含量升高。
本发明涉及用上述生产方法生产的高洁净度钢。
根据一个优选实施方案，本发明的高洁净度钢是特别是具有优秀滚动疲劳寿命的高洁净度钢，其特征在于钢中的氧含量不大于10ppm；优选地是，当钢中的碳含量低于0.6％(质量)时，钢中的氧含量不大于8ppm；更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm。大家都知道降低氧含量有助于改善滚动疲劳寿命。在用本发明的方法生产的钢中，氧含量不大于10ppm，优选地是，当钢中的C＜0.6％(质量)时，氧含量不大于8ppm，更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm的高洁净度钢稳定地显示出优秀的滚动疲劳寿命。
根据一个优选实施方案，用本发明的方法生产的钢还包括具有优秀滚动疲劳寿命和疲劳强度的高洁净度钢，其特征在于通过将钢产品溶解在酸中检测的粒度不小于20μm的氧化物夹杂体，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夹杂体的数量在每100g钢产品中不大于40，优选不大于30，更优选不大于20。钢产品的这种测定方法反映了预定体积中的氧含量和最大夹杂体直径。至于疲劳强度、疲劳寿命和镇静度，在氧含量一样的钢中，大粒度的氧化物夹杂体是有害的，具体来说，粒度不小于20μm的氧化物夹杂体是有害的。因此，在用本发明的方法生产的钢中，将钢产品溶解在酸中检测的粒度不小于20μm的氧化物夹杂体(例如，Al2O3含量不低于50％的氧化物夹杂体)的数量在每100g钢产品中不大于40，优选不大于30，更优选不大于20的钢是具有优秀滚动疲劳寿命和优秀疲劳强度及优秀镇静度的高洁净度钢。
根据一个优选实施方案，本发明的高洁净度钢还包括特别是具有优秀旋转弯曲疲劳强度和周期应力疲劳强度的高洁净度钢，其特征在于当在100mm2的钢产品横截面上的30处测定最大夹杂体直径时，根据这些极值的统计学计算得到的30000mm2中最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm。大家都知道周期应力疲劳强度和疲劳极限在很大程度上取决于预定体积内的最大夹杂体直径。这公开在日本特许公开专利194121/1999中，该专利的申请人与本发明的申请人相同。例如，一般当在100mm2的钢产品横截面上的30处测定最大夹杂体直径时，根据这些极值的统计学计算得到的30000mm2中最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm的高洁净度钢稳定地显示出优秀的疲劳强度。在这种情况下，高洁净度钢中的氧含量不大于10ppm，优选地是，在钢中的C＜0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于8ppm，更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm，最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm。用本发明的方法生产的钢是具有优秀滚动疲劳寿命和优秀疲劳强度的高洁净度钢。虽然酸溶解是非常费时和麻烦的工作，但是有利的是，不进行钢产品溶解加工的上述方法能够在显微镜下观察一定的面积来统计性地预测最大夹杂体直径，这种方法很简单。另外，具体来说，至于拉伸压缩的周期应力所造成的疲劳，大家都知道在易于断裂处存在的夹杂体的最大直径是非常大的决定强度的因素。这种能够统计性地预测该最大直径的方法是有益的。
第五个发明根据第五个发明，高洁净度钢的优选生产方法包括下述步骤(1)-(5)(1)在电弧熔化炉或转炉中氧化精炼钢水，制备具有预定化学组成和预定温度的钢水，然后将钢水转移到钢包炉中。
(2)在钢包炉中对转移到钢包炉中的钢水进行还原精炼，并调节钢水的化学组成。这时候在钢包炉中，通过钢包底部以1.5-5.0N.l/min/t的速度吹入搅拌气强制搅动钢水，另外还进行电磁搅拌。因此，钢包精炼时间是50-80分钟，优选70-80分钟。
(3)将在步骤(2)中进行了还原精炼和化学组成调节的钢水脱气，方法是通过循环式真空脱气装置循环钢水，并且最终调节钢的化学组成。在这种情况下一般都认为在循环式真空脱气装置中的脱气时间少于25分钟，当钢水的循环量是钢水总量的约5倍时能够得到令人满意的结果。另一方面，在本发明中，钢水的循环量比钢水总量至少大8倍，优选至少大10倍，更优选至少大15倍，以进行长时间的脱气，即，不小于25分钟。步骤(2)和(3)在第五个发明中是最重要的。在步骤(2)中气体搅拌和电磁搅拌的同时进行精炼的钢包精炼时间内，甚至当精炼不是短时间精炼时，即，甚至长时间精炼时，即，50-80分钟，优选70-80分钟精炼时，也能令人满意地提高钢的洁净度。电磁搅拌的搅拌能是每吨钢水200-700w。如上所述，电磁搅拌不搅动矿渣本身。因此能够防止由于炉的耐火材料和矿渣夹杂体的熔化损失所造成的矿渣平衡系统的破坏。另外，因为脱气，特别是循环式真空脱气进行的方式是使喷嘴浸在钢水中并且只循环钢水。所以钢水上表面上的矿渣处于令人满意的静止状态，从矿渣进入钢水中的氧化物夹杂体数目少于在钢包中进行的还原过程中的氧化物夹杂体数目。在该系统中，当氧化物夹杂体的浮选分离时间能够保证时，就可以防止由于受到钢包内壁上的耐火材料或矿渣的污染而造成的氧含量的升高，同时可以防止粒度不小于约30μm的大夹杂体的形成。这样就能够生产出高洁净度钢。
(4)将进行了最终化学组成调节的钢水浇铸成钢锭。
(5)将钢锭轧制或锻造成产品形状，然后可以任选地进行热处理，产生钢产品。
在根据本发明的高洁净度钢的优选生产方法中，在步骤(1)-(5)中的步骤(2)的钢包精炼中，具体来说，使钢包处于惰性气氛中，因此与空气相隔离，在这种条件下进行钢包精炼(步骤6)。在本发明优选的这个实施方案中，步骤(6)在本发明中是最重要的。
在生产实践中，在步骤(6)中在隔离空气的惰性气氛中进行钢包精炼是和在步骤(2)中在气体搅拌结合电磁搅拌条件下进行精炼的钢包精炼相结合的，这样，甚至当精炼不是短时间精炼时，即，甚至长时间精炼时，即，50-80分钟，优选70-80分钟精炼时，也能令人满意地提高钢的洁净度。具体来说就是将钢包覆盖。为了将钢包内的钢水与空气隔离，在由盖板限定的空间内充满惰性气体，如氩气、氮气或由氩气和氮气构成的混合气体。因此能够保持矿渣的系统平衡。盖板内惰性气体压力优选降到不大于10托。这可以进一步提高其作用。利用这样的设置可以使矿渣完全浮选，因此能够防止由于在钢包精炼过程中在预精炼状态下分离或滴入钢水中的金属或矿渣造成的氧含量升高。密封气体是流速不小于50Nm3/H的气体，如果在减压情况下精炼，则也可以使用流速低于该范围的气体。
本发明涉及用上述生产方法生产的高洁净度钢。
根据一个优选实施方案，本发明的高洁净度钢是特别是具有优秀滚动疲劳寿命的高洁净度钢，其特征在于钢中的氧含量不大于10ppm；优选地是，当钢中的碳含量低于0.6％(质量)时，钢中的氧含量不大于8ppm；更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm。大家都知道降低氧含量有助于改善滚动疲劳寿命。在用本发明的方法生产的钢中，氧含量不大于10ppm，优选地是，当钢中的C＜0.6％(质量)时，氧含量不大于8ppm，更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm的高洁净度钢稳定地显示出优秀的滚动疲劳寿命。
根据一个优选实施方案，用本发明的方法生产的钢还包括具有优秀滚动疲劳寿命和疲劳强度的高洁净度钢，其特征在于通过将钢产品溶解在酸中检测的粒度不小于20μm的氧化物夹杂体，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夹杂体的数量在每100g钢产品中不大于40，优选不大于30，更优选不大于20。钢产品的这种测定方法反映了预定体积中的氧含量和最大夹杂体直径。至于疲劳强度、疲劳寿命和镇静度，在氧含量一样的钢中，大粒度的氧化物夹杂体是有害的，具体来说，粒度不小于20μm的氧化物夹杂体是有害的。因此，在用本发明的方法生产的钢中，将钢产品溶解在酸中检测的粒度不小于20μm的氧化物夹杂体(例如，Al2O3含量不低于50％的氧化物夹杂体)的数量在每100g钢产品中不大于40，优选不大于30，更优选不大于20的钢是具有优秀滚动疲劳寿命和优秀疲劳强度及优秀镇静度的高洁净度钢。
根据一个优选实施方案，本发明的高洁净度钢还包括特别是具有优秀旋转弯曲疲劳强度和周期应力疲劳强度的高洁净度钢，其特征在于当在100mm2的钢产品横截面上的30处测定最大夹杂体直径时，根据这些极值的统计学计算得到的30000mm2中最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm。大家都知道周期应力疲劳强度和疲劳极限在很大程度上取决于预定体积内的最大夹杂体直径。这公开在日本特许公开专利194121/1999中，该专利的申请人与本发明的申请人相同。例如，一般当在100mm2的钢产品横截面上的30处测定最大夹杂体直径时，根据这些极值的统计学计算得到的30000mm2中最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm的高洁净度钢稳定地显示出优秀的疲劳强度。在这种情况下，高洁净度钢中的氧含量不大于10ppm，优选地是，在钢中的C＜0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于8ppm，更优选地是，在C≥0.6％(质量)的情况下，氧含量不大于6ppm，最大夹杂体直径的预测值不大于60μm，优选不大于40μm，更优选不大于25μm。用本发明的方法生产的钢是具有优秀滚动疲劳寿命和优秀疲劳强度的高洁净度钢。虽然酸溶解是非常费时和麻烦的工作，但是有利的是，不进行钢产品溶解加工的上述方法能够在显微镜下观察一定的面积来统计性地预测最大夹杂体直径，这种方法很简单有利。另外，具体来说，至于拉伸压缩的周期应力所造成的疲劳，大家都知道在易于断裂处存在的夹杂体的最大直径是非常重要的决定强度的因素。这种能够统计性地预测该最大直径的方法是有益的。
实施例A在电弧熔化炉中进行氧化精炼后的钢水从熔化炉中倒出的过程中，将脱氧剂如锰、铝和硅预先加入钢包，或者在出炉过程中加到钢水中。每吨钢水中纯基脱氧剂的加入量不小于1kg，加入脱氧剂进行出钢脱氧，即，进行预脱氧。然后在钢包精炼工艺中还原精炼钢水，精炼后的钢水在循环式真空脱气装置中脱气，然后用浇铸法进行钢锭生产工艺。对这样得到的10炉JIS SUJ 2和SCM 435钢产品进行检测，测定产品中的氧含量、根据极值的统计学计算得到的最大夹杂体直径的预测值和根据止推辊使用寿命实验(thrust-type rolling service life test)测定的L10使用寿命。在测定最大夹杂体直径的预测值时，从φ65锻材上取下一个实验片，对30个实验片进行100mm2的观察，根据这些极值的统计学原理预测30000mm2中的最大夹杂体直径。在止推辊使用寿命实验中，首先将尺寸为φ60×φ20×8.3T的实验片进行渗碳、淬火硬化和回火，然后在4900Mpa的最大赫兹应力Pmax下进行实验，然后通过计算确定L10使用寿命。
表A1示出根据本发明对10炉SUJ 2钢进行操作的一个例子。
表A1
表A2示出根据本发明对10炉SCM 435钢进行操作的一个例子。
表A2
△中等表A3示出根据本发明对10炉SUJ 2钢进行操作的一个例子。
表A3
○良好表A4示出根据本发明对10炉SCM 435钢进行操作的一个例子。
表A4
○良好表A5示出根据本发明对10炉SUJ 2钢进行出钢脱氧+短LF、长RH操作的一个例子。
表A5
○良好表A6示出根据本发明对10炉SCM 435钢进行出钢脱氧+短LF、长RH操作的一个例子。
表A6
○良好表A7示出根据本发明对10炉SUJ 2钢进行出钢脱氧+高温出钢+短LF、长RH操作的一个例子。
表A7
◎优秀表A8示出根据本发明对10炉SCM 435钢进行出钢脱氧+高温出钢+短LF、长RH操作的一个例子。
表A8
◎优秀为了与本发明对比，表A9示出根据现有技术对SUJ 2钢进行操作的一个例子，表A10示出根据现有技术对SCM435钢进行操作的一个例子表A9
×差表A10
从表A1-A8可以清楚地看出对于根据本发明进行出钢脱氧(即，预脱氧)生产的钢产品，当出炉温度高于传统操作温度(即，熔点+至少100℃)时，并且通过缩短钢包精炼炉中的操作时间进行令人满意地脱气时，并且在循环脱气过程中增加循环RH的量(即，循环钢水量/钢水总量)时，无论是SUJ 2钢还是SCM 435钢，产品的氧含量都很小，另外，粒度不小于20μm的夹杂体数目也大幅下降。从表A1-A8可以看出至于洁净度，对于本发明的例子来说，所有的钢产品都被评价为一般(△)、良好(○)和优秀(◎)，即，都是优秀的高洁净度钢。相反，从表A9和A10可以看出对于所有传统的例子，其洁净度被评价为差(×)，传统的钢产品不能说成是洁净钢。在这一点上应当注意一般(△)是与良好(○)和优秀(◎)相比较而言，如果与根据现有技术方法不进行出钢脱氧而被评价为差(×)的钢相比，这些被评价为一般(△)的钢则具有更高的洁净度。
对于进行了预脱氧(即，出钢脱氧)的各炉钢产品，氧含量和最大夹杂体直径的预测值都因TSH[(钢水转移至钢包炉时的温度)-(钢水的熔点)＝TSH]的增加而降低，从而改进了钢的洁净度。对于进行了预脱氧的各炉钢产品，钢包炉内的精炼时间与氧含量和最大夹杂体直径的预测值之间的关系是当精炼时间不小于约25分钟时，氧含量和最大夹杂体直径的预测值都能令人满意地降低。但是最大夹杂体直径的预测值却随着精炼时间的增加而增加。可以认为其原因如下随着时间的延长，钢包炉内耐火材料的熔化损失量增加，矿渣系统的平衡被打破，例如，这是因为和空气接触而产生的氧化反应和溶解的氧量超过了溶解氧的最小值。另外，在循环式真空脱气装置中循环钢水量/钢水总量与氧含量和最大夹杂体直径的预测值之间的关系是洁净度的提高效应随循环钢水量的增加而增加，当循环钢水量/钢水总量不小于15倍时，这种效应基本上达到饱和状态。
已经证明降低氧含量和最大夹杂体直径的预测值能够改进L10寿命。这意味着用本发明的方法生产的氧含量和最大夹杂体直径的预测值都降低了的钢具有优秀的疲劳强度性能如优秀的滚动疲劳寿命。
图A1是示出在本发明的生产方法中在将SUJ 2钢水转移至钢包炉的过程中进行出钢脱氧的10炉钢产品的氧含量的折线图，图A1还示出在传统方法中不进行出钢脱氧的10炉钢产品的氧含量。在图A1、A3和A5中，A1示出根据本发明权利要求1定义的出钢脱氧时的数据，A2示出根据本发明权利要求2定义的出钢脱氧+高温出钢时的数据，A3示出根据本发明权利要求3定义的出钢脱氧+短时间LF、长时间RH处理时的数据，A4示出根据本发明权利要求3定义的出钢脱氧+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理时的数据，图A1中还示出现有技术中的传统数据。
图A2是示出在本发明的生产方法中在将SCM 435钢水转移至钢包的过程中进行出钢脱氧的10炉钢产品的氧含量的折线图，图A2还示出在传统方法中不进行出钢脱氧的10炉钢产品的氧含量。在图A2、A4和A6中，B1示出根据本发明权利要求1定义的出钢脱氧时的数据，B2示出根据本发明权利要求2定义的出钢脱氧+高温出钢时的数据，B3示出根据本发明权利要求3定义的出钢脱氧+短时间LF、长时间RH处理时的数据，B4示出根据本发明权利要求3定义的出钢脱氧+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理时的数据，图A2中还示出现有技术中的传统数据。
图A3是示出在本发明的生产方法中在将SUJ 2钢水转移至钢包炉的过程中进行脱氧的10炉钢产品中根据这些极值统计得到的最大预测夹杂体直径的折线图，图A3还示出根据传统方法不进行脱氧的10炉SUJ 2钢产品中的最大预测夹杂体直径。
图A4是示出在本发明的生产方法中在将SCM 435钢水转移至钢包炉的过程中进行脱氧的10炉钢产品中根据这些极值统计得到的最大预测夹杂体直径的折线图，图A4还示出根据传统方法不进行脱氧的10炉SCM 435钢产品中的最大预测夹杂体直径。
图A5是示出在本发明的生产方法中在将SUJ 2钢水转移至钢包炉的过程中进行脱氧的10炉钢产品的根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命的折线图，图A5还示出根据传统方法不进行脱氧的10炉SUJ 2钢产品的L10寿命。
图A6是示出在本发明的生产方法中在将SCM 435钢水转移至钢包炉的过程中进行脱氧的10炉钢产品的根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命的折线图，图A6还示出根据传统方法不进行脱氧的10炉SCM 435钢产品的L10寿命。
由这些实验结果可以充分证明根据本发明的生产方法，在钢包精炼前进行预脱氧(即，出钢脱氧)无论对SUJ 2钢还是对SCM 435钢都能降低产品的氧含量和最大夹杂体直径的预测值，能够大幅提高其洁净度，能够大幅改进根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命。在钢的生产方法中加上这些处理步骤，即，只加上根据本发明权利要求1定义的出钢脱氧步骤、加上根据本发明权利要求2定义的出钢脱氧+高温出钢步骤、加上根据本发明权利要求3定义的出钢脱氧+短时间LF、长时间RH处理步骤、加上出钢脱氧+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理步骤能够大幅改进所有钢的氧含量、最大夹杂体直径的预测值和根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命。特别是加上短时间LF、长时间RH处理步骤能够产生非常大的作用。
从上述说明可以清楚地看出在出钢脱氧时，在将精炼炉如电弧炉生成的钢水转移到钢包中时将脱氧剂如锰、铝和硅预先加入钢包，或者在根据本发明的生产方法将钢水转移到钢包中的过程中将脱氧剂加入到钢水中，使钢水在钢包精炼前预脱氧，这样可以大量生产洁净度非常高的钢产品，并且不必使用成本非常高的重熔工艺。另外，采用出钢脱氧+高温出钢以及加上出钢脱氧+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理步骤能够使钢产品具有更高的洁净度。这样就可以提供高洁净度钢，其适用作要求具有疲劳强度、疲劳寿命和镇静度的机械零件用钢，特别适用作如滚动轴承用钢、恒速结头用钢、齿轮用钢、环形连续变速传动用钢、用于冷锻的机械结构用钢、工具钢和弹簧钢，还能够提供高洁净度钢的生产方法，即，本发明具有预想不到的前所未有的优点。
实施例B在电弧熔化炉中通过熔化工艺生成的钢水通过循环式真空脱气装置进行循环脱气，然后将脱气后的钢水转移到钢包炉中，在钢包炉中对钢水进行钢包精炼。然后使精炼后的钢水通过循环式真空脱气装置进行循环脱气，然后用浇铸法进行钢锭生产工艺。对这样得到的10炉JIS SUJ 2和SCM 435钢产品进行检测，测定产品中的氧含量、根据极值的统计学计算得到的最大夹杂体直径的预测值和根据止推辊使用寿命实验测定的L10使用寿命。在测定最大夹杂体直径的预测值时，从φ65锻材上取下一个实验片，对30个实验片进行100mm2的观察，根据这些极值的统计学原理预测30000mm2中的最大夹杂体直径。在止推辊使用寿命实验中，首先将尺寸为φ60×φ20×8.3T的实验片进行渗碳、淬火硬化和回火，然后在4900Mpa的最大赫兹应力Pmax下进行实验，然后通过计算确定L10使用寿命。
表B1示出对10炉SUJ 2钢在只进行本发明权利要求1定义的W-RH处理的情况下进行操作的一个例子。
表B1
○良好表B2示出对10炉SCM 435钢在只进行本发明的W-RH处理的情况下进行操作的一个例子。
表B2
○良好表B3示出根据本发明对10炉SUJ 2钢进行W-RH处理+高温出钢操作的一个例子。
表B3
○良好表B4示出根据本发明对10炉SCM 435钢进行W-RH处理+高温出钢操作的一个例子。
表B4
○良好表B5示出根据本发明对10炉SUJ 2钢进行W-RH处理+短LF、长RH操作的一个例子。
表B5
◎优秀表B6示出根据本发明对10炉SCM 435钢进行W-RH处理+短LF、长RH操作的一个例子。
表B6
◎优秀表B7示出根据本发明对10炉SUJ 2钢进行W-RH处理+高温出钢+短LF、长RH操作的一个例子。
表B7
◎优秀表B8示出根据本发明对10炉SCM 435钢进行W-RH处理+高温出钢+短LF、长RH操作的一个例子。
表B8
◎优秀为了与本发明对比，表B9示出根据现有技术对SUJ 2钢进行操作的一个例子，表B10示出根据现有技术对SCM435钢进行操作的一个例子表B9
×差表B10
×差从表B1-B8可以清楚地看出对于根据本发明进行W-RH处理生产的钢产品，其中，对电弧熔化炉或转炉中生成的钢水进行预脱气，然后转移到钢包炉中进行精炼，然后将钢水通过循环式真空脱气装置循环脱气，在高于传统操作温度(即，熔点+至少100℃)下采用W-RH处理+高温出钢组合操作时，采用缩短钢包炉中的操作时间的W-RH处理+短LF、长RH处理的组合操作时，并且在循环脱气过程中增加循环RH的量(即，循环钢水量/钢水总量)进行令人满意地长时间脱气时，及采用所有上述处理步骤的组合，即，W-RH处理+高温出钢+短LF、长RH处理时，无论是SUJ 2钢还是SCM 435钢，都能够降低产品的氧含量，还能够大幅减少粒度不小于20μm的夹杂体数目。从表B1-B8还可以看出至于洁净度，对于本发明的例子来说，所有的钢产品都被评价为良好(○)和优秀(◎)，即，都是优秀的高洁净度钢。相反，从表B9和B10可以看出对于所有传统的例子，其洁净度被评价为差(×)，传统的钢产品不能说成是洁净钢。
对于进行了W-RH处理的各炉钢产品，氧含量和最大夹杂体直径的预测值都因TSH[(钢水转移至钢包炉时的温度)-(钢水的熔点)＝TSH]的增加而降低，从而改进了钢的洁净度。对于进行了W-RH处理的钢产品，钢包炉内的精炼时间与氧含量和最大夹杂体直径的预测值之间的关系是当精炼时间不小于约25分钟时，氧含量和最大夹杂体直径的预测值都能令人满意地降低。但是最大夹杂体直径的预测值却随着精炼时间的增加而增加。可以认为其原因如下随着时间的延长，钢包精炼炉内耐火材料的熔化损失量增加，矿渣系统的平衡被打破，例如，这是因为和空气接触而产生的氧化反应和溶解的氧量超过了溶解氧的最小值。另外，在循环式真空脱气装置中循环钢水量/钢水总量与氧含量和最大夹杂体直径的预测值之间的关系是洁净度的提高效应随循环钢水量的增加而增加，当循环钢水量/钢水总量不小于15时，这种效应基本上达到饱和状态。
已经证明降低氧含量和最大夹杂体直径的预测值能够改进L10寿命。这意味着用本发明的方法生产的氧含量和最大夹杂体直径的预测值都降低了的钢具有优秀的疲劳强度性能如优秀的滚动疲劳寿命。
图B1是示出在本发明的生产方法中进行W-RH处理的10炉钢产品的氧含量的折线图，在对SUJ 2钢水进行处理的过程中，在钢包精炼前预脱气，在钢包精炼后将钢水进行再脱气，图B1还示出在传统方法中不进行预脱氧的10炉SUJ 2钢产品的氧含量。在图B1、B3和B5中，A1示出只采用根据本发明权利要求8定义的W-RH处理时的数据，A2示出根据本发明权利要求9定义的W-RH处理+高温出钢时的数据，A3示出根据本发明权利要求10定义的W-RH处理+短时间LF、长时间RH处理时的数据，A4示出根据本发明权利要求10定义的W-RH处理+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理时的数据，这些图中还示出现有技术中不进行预脱气的传统数据。
图B2是示出在本发明的生产方法中进行W-RH处理的10炉钢产品的氧含量的折线图，在对SCM 435钢水进行处理的过程中，在钢包精炼前预脱气，在钢包精炼后将钢水进行再脱气，图B2还示出在传统方法中不进行预脱氧的10炉SCM 435钢产品的氧含量。在图B2、B4和B6中，B1示出只采用根据本发明权利要求8定义的W-RH处理时的数据，B2示出根据本发明权利要求9定义的W-RH处理+高温出钢时的数据，B3示出根据本发明权利要求10定义的W-RH处理+短时间LF、长时间RH处理时的数据，B4示出根据本发明权利要求10定义的W-RH处理+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理时的数据，这些图中还示出现有技术中不进行预脱气的传统数据。
图B3是示出在本发明的生产方法中进行W-RH处理的10炉钢产品中根据这些极值统计得到的最大预测夹杂体直径的折线图，在对SUJ 2钢水进行处理的过程中，在钢包精炼前预脱气，在钢包精炼后将钢水进行再脱气，图B3还示出根据传统方法不进行脱氧的10炉SUJ 2钢产品中的最大预测夹杂体直径。
图B4是示出在本发明的生产方法中进行W-RH处理的10炉钢产品中根据这些极值统计得到的最大预测夹杂体直径的折线图，在对SCM 435钢水进行处理的过程中，在钢包精炼前预脱气，在钢包精炼后将钢水进行再脱气，图B4还示出根据传统方法不进行脱氧的10炉SCM 435钢产品中的最大预测夹杂体直径。
图B5是示出在本发明的生产方法中进行W-RH处理的10炉钢产品的根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命的折线图，在对SUJ 2钢水进行处理的过程中，在钢包精炼前预脱气，在钢包精炼后将钢水进行再脱气，图B5还示出根据传统方法不进行脱氧的10炉SUJ 2钢产品的L10寿命。
图B6是示出在本发明的生产方法中进行W-RH处理的10炉钢产品的根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命的折线图，在对SCM 435钢水进行处理的过程中，在钢包精炼前预脱气，在钢包精炼后将钢水进行再脱气，图B6还示出根据传统方法不进行脱氧的10炉SCM 435钢产品的L10寿命。
由这些实验结果可以充分证明根据本发明的生产方法，W-RH处理，其中在钢包精炼前进行预脱气并且在钢包精炼后将钢水进行再脱气无论对SUJ 2钢还是对SCM 435钢都能大幅降低产品的氧含量和最大夹杂体直径的预测值，能够大幅提高其洁净度，能够大幅改进根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命。在钢的生产方法中加上这些处理步骤，即，只加上根据本发明权利要求8定义的W-RH处理步骤、加上根据本发明权利要求9定义的W-RH处理+高温出钢步骤、加上根据本发明权利要求10定义的W-RH处理+短时间LF、长时间RH处理步骤、或加上W-RH处理+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理步骤能够大幅改进所有产品的氧含量、最大夹杂体直径的预测值和根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命。
从上述说明可以清楚地看出根据本发明可以大量生产洁净度非常高的钢产品，并且不必使用成本非常高的重熔工艺。这样就可以提供高洁净度钢，其适用作要求具有疲劳强度、疲劳寿命的机械零件用钢，特别适用作如滚动轴承用钢、恒速结头用钢、齿轮用钢、环形连续变速传动用钢、用于冷锻的机械结构用钢、工具钢和弹簧钢，还能够提供高洁净度钢的生产方法，即，本发明具有预想不到的优点。
实施例C在电弧熔化炉中氧化精炼钢水。然后在同一个炉子中向精炼后的钢水中加入脱氧剂如铝和硅，使钢水脱氧。将预脱氧的钢水转移到钢包炉中进行钢包精炼。精炼后的钢水在循环式真空脱气装置中脱气，然后用浇铸法进行钢锭生产工艺。对这样得到的10炉JIS SUJ 2和SCM 435钢产品进行检测，测定产品中的氧含量、根据极值的统计学计算得到的最大夹杂体直径的预测值和根据止推辊使用寿命实验测定的L10使用寿命。在测定最大夹杂体直径的预测值时，从φ65锻材上取下一个实验片，对30个实验片进行100mm2的观察，根据这些极值的统计学原理预测30000mm2中的最大夹杂体直径。在止推辊使用寿命实验中，首先将尺寸为φ60×φ20×8.3T的实验片进行渗碳、淬火硬化和回火，然后在4900MPa的最大赫兹应力Pmax下进行实验，然后通过计算确定L10使用寿命。
表C1示出根据本发明对10炉SUJ 2钢在电弧熔化炉或转炉中氧化精炼然后在同一个炉子中进行脱氧操作(下面将其称为“炉内脱氧”)，即，只进行炉内脱氧的一个例子。
表C1
△一般表C2示出根据本发明对10炉SCM 435钢只进行炉内脱氧操作的一个例子。
表C2
△一般表C3示出根据本发明对10炉SUJ 2钢进行炉内脱氧+高温出钢操作的一个例子。
表C3
○良好表C4示出根据本发明对10炉SCM 435钢进行炉内脱氧+高温出钢操作的一个例子。
表C4
○良好表C5示出根据本发明对10炉SUJ 2钢进行炉内脱氧+短LF、长RH操作的一个例子。
表C5
○良好表C6示出根据本发明对10炉SCM 435钢进行炉内脱氧+短LF、长RH操作的一个例子。
表C6
○良好表C7示出根据本发明对10炉SUJ 2钢进行炉内脱氧+高温出钢+短LF、长RH操作的一个例子。
表C7
◎优秀表C8示出根据本发明对10炉SCM 435钢进行炉内脱氧+高温出钢+短LF、长RH操作的一个例子。
表C8
◎优秀为了与本发明对比，表C9示出根据现有技术对SUJ 2钢进行操作的一个例子，表C10示出根据现有技术对SCM435钢进行操作的一个例子表C9
×差表C10
×差从表C1-C8可以清楚地看出对于根据本发明生产的钢产品，其中，在电弧熔化炉或转炉中生成的钢水在同一个炉子中进行炉内脱氧，然后转移到钢包炉中进行精炼，然后通过循环式真空脱气装置循环以使钢水脱气，在高于传统操作温度(即，熔点+至少100℃)下采用炉内脱氧+高温出钢组合操作时，采用缩短钢包炉中的操作时间的炉内脱氧+短LF、长RH处理的组合操作时，并且在循环脱气过程中增加循环RH的量(即，循环钢水量/钢水总量)进行令人满意地长时间脱气时，及采用所有上述处理步骤的组合，即，炉内脱氧+高温出钢+短LF、长RH处理时，无论是SUJ 2钢还是SCM 435钢，都能够降低产品的氧含量，还能够大幅减少粒度不小于20μm的夹杂体数目。从表C1-C8还可以看出至于洁净度，对于本发明的例子来说，所有的钢产品都被评价为一般(△)、良好(○)或优秀(◎)，即，都是优秀的高洁净度钢。相反，从表C9和C10可以看出对于所有传统的例子，其洁净度被评价为差(×)，传统的钢产品不能说成是洁净钢。在这一点上应当注意一般(△)是与良好(○)和优秀(◎)相比较而言，如果与根据现有技术方法不进行出钢脱氧而被评价为差(×)的钢相比，这些被评价为一般(△)的钢则具有更高的洁净度。
对于进行了炉内脱氧的钢产品，氧含量和最大夹杂体直径的预测值都因TSH[(钢水转移至钢包炉时的温度)-(钢水的熔点)＝TSH]的增加而降低，从而改进了钢的洁净度。对于进行了炉内脱氧的钢产品，钢包炉内的精炼时间与氧含量和最大夹杂体直径的预测值之间的关系是当精炼时间不小于约25分钟时，氧含量和最大夹杂体直径的预测值都能令人满意地降低。但是最大夹杂体直径的预测值却随着精炼时间的增加而增加。可以认为其原因如下随着时间的延长，钢包精炼炉内耐火材料的熔化损失量增加，矿渣系统的平衡被打破，例如，这是因为和空气接触而产生的氧化反应和溶解的氧量超过了溶解氧的最小值。另外，在循环式真空脱气装置中循环钢水量/钢水总量与氧含量和最大夹杂体直径的预测值之间的关系是洁净度的提高效应随循环钢水量的增加而增加，当循环钢水量/钢水总量不小于15时，这种效应基本上达到饱和状态。
已经证明降低氧含量和最大夹杂体直径的预测值能够改进L10寿命。这意味着用本发明的方法生产的氧含量和最大夹杂体直径的预测值都降低了的钢具有优秀的疲劳强度性能如优秀的滚动疲劳寿命。
图C1是示出根据本发明的生产方法生产的10炉钢产品的氧含量的折线图，在对SUJ 2钢水进行处理的过程中，在电弧熔化炉或转炉中氧化精炼钢水，然后在出钢前在同一个炉子中加入脱氧剂，使钢水脱氧，将预脱氧的钢水转移到钢包炉中进行钢包精炼，然后通过循环式真空脱气装置进行循环以将钢水脱气，图C1还示出在传统方法中不进行炉内脱氧的10炉SUJ 2钢产品的氧含量。在图C1、C3和C5中，A1示出只采用根据本发明权利要求15定义的炉内脱氧时的数据，A2示出根据本发明权利要求16定义的炉内脱氧+高温出钢时的数据，A3示出根据本发明权利要求17定义的炉内脱氧+短时间LF、长时间RH处理时的数据，A4示出根据本发明权利要求17定义的炉内脱氧+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理时的数据，这些图中还示出现有技术中的传统数据。
图C2是示出根据本发明的生产方法生产的10炉钢产品的氧含量的折线图，在对SCM 435钢水进行处理的过程中，在电弧熔化炉或转炉中氧化精炼钢水，然后在出钢前在同一个炉子中加入脱氧剂，使钢水脱氧，将预脱氧的钢水转移到钢包炉中进行钢包精炼，然后在循环式真空脱气装置中将钢水脱气，图C2还示出在传统方法中不进行炉内脱氧的10炉SCM 435钢产品的氧含量。在图3D、3F和4B中，B1示出只采用根据本发明权利要求15定义的炉内脱氧时的数据，B2示出根据本发明权利要求16定义的炉内脱氧+高温出钢时的数据，B3示出根据本发明权利要求17定义的炉内脱氧+短时间LF、长时间RH处理时的数据，B4示出根据本发明权利要求17定义的炉内脱氧+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理时的数据，这些图中还示出现有技术中不进行炉内脱氧的传统数据。
图C3是示出在本发明的生产方法中根据权利要求15-17对SUJ 2钢水进行炉内脱氧处理的10炉钢产品中根据这些极值统计得到的最大预测夹杂体直径的折线图，图C3还示出根据传统方法不进行炉内脱氧的10炉SUJ 2钢产品中的最大预测夹杂体直径。
图C4是示出在本发明的生产方法中根据权利要求15-17对SCM 435钢水进行炉内脱氧处理的10炉钢产品中根据这些极值统计得到的最大预测夹杂体直径的折线图，图C4还示出根据传统方法不进行炉内脱氧的10炉SCM 435钢产品中的最大预测夹杂体直径。
图C5是示出在本发明的生产方法中根据权利要求15-17对SUJ 2钢水进行炉内脱氧处理的10炉钢产品的根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命的折线图，图C5还示出根据传统方法不进行炉内脱氧的10炉SUJ 2钢产品的L10寿命。
图C6是示出在本发明的生产方法中根据权利要求15-17对SCM 435钢水进行炉内脱氧处理的10炉钢产品的根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命的折线图，图C6还示出根据传统方法不进行炉内脱氧的10炉SCM435钢产品的L10寿命。
由这些实验结果可以充分证明根据本发明的生产方法，在电弧熔化炉或转炉中氧化精炼钢水，然后在出钢前在同一个炉子中加入脱氧剂，使钢水脱氧，将预脱氧的钢水转移到钢包炉中进行钢包精炼，然后在循环式真空脱气装置中将钢水脱气，无论对SUJ 2钢还是对SCM 435钢都能大幅降低产品的氧含量和最大夹杂体直径的预测值，能够大幅提高其洁净度，能够大幅改进根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命。在钢的生产方法中加上这些处理步骤，即，只加上根据本发明权利要求15定义的炉内脱氧步骤、加上根据本发明权利要求16定义的炉内脱氧+高温出钢步骤、加上根据本发明权利要求17定义的炉内脱氧+短时间LF、长时间RH处理步骤、或加上根据本发明权利要求17定义的炉内脱氧+高温出钢+短时间LF、长时间RH处理步骤能够大幅改进所有钢的氧含量、最大夹杂体直径的预测值和根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命。
从上述说明可以清楚地看出根据本发明可以大量生产洁净度非常高的钢产品，并且不必使用成本非常高的重熔工艺。这样就可以提供高洁净度钢，其适用作要求具有疲劳强度和疲劳寿命的机械零件用钢，特别适用作如滚动轴承用钢、恒速结头用钢、齿轮用钢、环形连续变速传动用钢，即，本发明具有预想不到的前所未有的优点。
实施例D在电弧熔化炉中通过熔化法生成并氧化熔炼钢水，然后将钢水转移到钢包炉中进行钢包精炼，钢包精炼时间很短，不超过60分钟。然后进行不少于25分钟的脱气，具体来说，在循环式真空脱气装置中进行脱气的条件是循环钢水量不小于钢水总量的8倍，然后用浇铸法进行钢锭生产工艺。对这样得到的10炉JIS SUJ 2和SCM 435钢产品进行检测，测定产品中的氧含量、根据极值的统计学计算得到的最大夹杂体直径的预测值和根据止推辊使用寿命实验测定的L10使用寿命。在测定最大夹杂体直径的预测值时，从φ65锻材上取下一个实验片，对30个实验片进行100mm2的观察，根据这些极值的统计学原理预测30000mm2中的最大夹杂体直径。在止推辊使用寿命实验中，首先将尺寸为φ60×φ20×8.3T的实验片进行渗碳、淬火硬化和回火，然后在4900MPa的最大赫兹应力Pmax下进行实验，然后通过计算确定L10使用寿命。
表D1示出对10炉SUJ 2钢进行下述操作的一个例子，在电弧熔化炉或转炉中氧化精炼钢水，然后将钢水转移到钢包炉中进行不超过60分钟的钢包精炼，然后在循环式真空脱气装置中进行不少于25分钟的脱气处理(在本申请中称为“短时间LF、长时间RH或短LF或长RH”)，即，进行短时间LF、长时间RH处理。
表D1
○良好表D2示出对10炉SCM 435钢进行下述操作的一个例子，在电弧熔化炉或转炉中氧化精炼钢水，然后将钢水转移到钢包炉中进行不超过60分钟的钢包精炼，然后在循环式真空脱气装置中进行不少于25分钟的脱气处理，即，进行短时间LF、长时间RH处理。
表D2
○良好表D3示出对10炉SUJ 2钢进行下述操作的一个例子，在电弧熔化炉或转炉中氧化精炼钢水，然后在至少比钢水熔点高100℃的高温下出钢(在本申请的说明书中称为“高温出钢”)，将钢水转移到钢包炉中进行不超过60分钟的钢包精炼，然后在循环式真空脱气装置中进行不少于25分钟的脱气处理，即，进行短时间LF、长时间RH处理+高温出钢。
表D3
◎优秀表D4示出对10炉SCM 435钢进行下述操作的一个例子，在电弧熔化炉或转炉中氧化精炼钢水，然后在至少比钢水熔点高100℃的高温下出钢，将钢水转移到钢包炉中进行不超过60分钟的钢包精炼，然后在循环式真空脱气装置中进行不少于25分钟的脱气处理，即，进行短时间LF、长时间RH处理+高温出钢。
表D4
◎优秀为了与本发明对比，表D5示出根据现有技术对SUJ 2钢进行操作的一个例子，表D6示出根据现有技术对SCM435钢进行操作的一个例子。
表D5
×差表D6
×差从表D1-D4可以清楚地看出对于根据本发明用短LF、长RH处理生产的钢产品，其中，在电弧熔化炉或转炉中生成的钢水转移到钢包炉中进行短时间(即，不超过60分钟)的钢包精炼，然后通过循环式真空脱气装置循环钢水，增加RH循环量(即，循环钢水量/钢水总量)并进行长时间(即，不少于25分钟)脱气，在高于传统操作温度(即，熔点+至少100℃)下采用短LF、长RH处理+高温出钢组合操作生产的钢，无论是SUJ 2钢还是SCM435钢，其氧含量都很低，这样还能够大幅减少粒度不小于20μm的夹杂体数目。从表D1-D4还可以看出对于本发明的例子来说，所有的钢产品都被评价为良好(○)或优秀(◎)，即，都是优秀的高洁净度钢。相反，从表D5和D6可以看出对于所有传统的例子，其洁净度被评价为差(×)，传统的钢产品不能说成是洁净钢。
对于在电弧熔化炉或转炉中氧化熔炼钢水的钢来说，氧含量和最大夹杂体直径的预测值都因TSH[(钢水转移至钢包炉时的温度)-(钢水的熔点)＝TSH]的增加而降低，从而改进了钢的洁净度。对于这些钢产品来说，钢包炉内的精炼时间与氧含量和最大夹杂体直径的预测值之间的关系是当精炼时间不大于60分钟，如小于或等于约25分钟时，氧含量和最大夹杂体直径的预测值都能令人满意地降低。但是最大夹杂体直径的预测值却随着精炼时间的增加而增加。可以认为其原因如下随着时间的延长，钢包精炼炉内耐火材料的熔化损失量增加，矿渣系统的平衡被打破，例如，这是因为和空气接触而产生的氧化反应和溶解的氧量超过了溶解氧的最小值。另外，在循环式真空脱气装置中循环钢水量/钢水总量与氧含量和最大夹杂体直径的预测值之间的关系是洁净度的提高效应随循环钢水量的增加而增加，当循环钢水量/钢水总量不小于15时，这种效应基本上达到饱和状态。
已经证明降低氧含量和最大夹杂体直径的预测值能够改进L10寿命。这意味着用本发明的方法生产的氧含量和最大夹杂体直径的预测值都降低了的钢具有优秀的疲劳强度性能如优秀的滚动疲劳寿命。
图D1是示出根据本发明的生产方法生产的10炉钢产品的氧含量的折线图，在对SUJ 2钢水进行处理的过程中，在电弧熔化炉或转炉中通过熔化法生成并氧化精炼钢水，然后将钢水转移到钢包炉中进行短时间的钢包精炼，然后进行长时间的循环式真空脱气，图D1还示出在传统方法中生产的10炉SUJ 2钢产品的氧含量，在传统方法中，在电弧熔化炉或转炉中通过熔化法生成并氧化精炼钢水，然后将钢水转移到钢包炉中进行长时间的钢包精炼，然后进行短时间的循环式真空脱气。在图D1、D3和D5中，A1示出采用根据本发明权利要求22定义的短时间LF、长时间RH处理时的数据，A2示出根据本发明权利要求23定义的高温出钢+短时间LF、长时间RH处理组合时的数据，这些图中还示出根据传统方法的传统数据。
图D2是示出根据本发明的生产方法生产的10炉钢产品的氧含量的折线图，在对SCM 435钢水进行处理的过程中，在电弧熔化炉或转炉中通过熔化法生成并氧化精炼钢水，然后将钢水转移到钢包炉中进行短时间的钢包精炼，然后进行长时间的循环式真空脱气，图D2还示出在传统方法中生产的10炉SCM 435钢产品的氧含量，在传统方法中，在电弧熔化炉或转炉中通过熔化法生成并氧化精炼钢水，然后将钢水转移到钢包炉中进行长时间的钢包精炼，然后进行短时间的循环式真空脱气。在图D1、D3和D5中，A1示出采用根据本发明权利要求22定义的短时间LF、长时间RH处理时的数据，A2示出根据本发明权利要求23定义的高温出钢+短时间LF、长时间RH处理组合时的数据，这些图中还示出根据传统方法的传统数据。
图D3是示出在本发明的生产方法中根据权利要求22或23的方法对SUJ 2钢水进行处理的10炉钢产品中根据极值统计得到的最大预测夹杂体直径的折线图，图D3还示出根据传统方法生产的10炉SUJ 2钢产品中根据这些极值统计得到的最大预测夹杂体直径，在传统处理SUJ 2钢水的方法中，进行长时间LF、短时间RH处理。
图D4是示出在本发明的生产方法中根据权利要求22或23的方法对SCM 435钢水进行处理的10炉钢产品中根据极值统计得到的最大预测夹杂体直径的折线图，图D4还示出根据传统方法生产的10炉SCM 435钢产品中根据这些极值统计得到的最大预测夹杂体直径，在传统处理SCM 435钢水的方法中，进行长时间LF、短时间RH处理。
图D5是示出在本发明的生产方法中根据权利要求22或23对SUJ 2钢水进行处理的10炉钢产品的根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命的折线图，图D5还示出根据传统方法生产的10炉SUJ 2钢产品的根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命，在传统处理SUJ 2钢水的方法中，进行长时间LF、短时间RH处理。
图D6是示出在本发明的生产方法中根据权利要求22或23对SCM 435钢水进行处理的10炉钢产品的根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命的数据，图D6还示出根据传统方法生产的10炉SCM 435钢产品的根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命，在传统处理SCM 435钢水的方法中，进行长时间LF、短时间RH处理。
由这些实验结果可以充分证明根据本发明的生产方法，在电弧熔化炉或转炉中通过熔化法生成并氧化精炼钢水，然后将钢水转移到钢包炉中进行短时间的钢包精炼，然后通过循环式真空脱气装置循环钢水进行长时间的脱气，无论对SUJ 2钢还是对SCM 435钢都能大幅降低产品的氧含量和最大夹杂体直径的预测值，能够大幅提高其洁净度，能够大幅改进根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命。在钢的生产方法中加上这些处理步骤，即，加上根据本发明权利要求22定义的短时间LF、长时间RH处理步骤，或加上根据本发明权利要求23定义的高温出钢+短时间LF、长时间RH处理步骤能够大幅改进所有钢的氧含量、最大夹杂体直径的预测值和根据止推辊使用寿命实验测定的L10寿命。
从上述说明可以清楚地看出根据本发明可以大量生产洁净度非常高的钢产品，并且不必使用成本非常高的重熔工艺。这样就可以提供高洁净度钢，其适用作要求具有疲劳强度、疲劳寿命和镇静度的机械零件用钢，特别适用作如滚动轴承用钢、恒速结头用钢、齿轮用钢、环形连续变速传动用钢、用于冷锻的机械结构用钢、工具钢和弹簧钢，还能够提供高洁净度钢的生产方法，即，本发明具有预想不到的前所未有的优点。
实施例E在电弧炉中通过熔化法生成并氧化精炼JIS SCM 435钢水，然后将钢水转移到安装有电磁感应搅拌器的钢包炉中，总共进行50-80分钟的钢包精炼(在惰性气氛下的短时间气体搅拌+电磁搅拌)，然后将钢水脱气20-30分钟。具体来说，在循环式真空脱气装置中进行脱气的条件是循环钢水量不小于钢水总量的12倍，然后通过使用浇铸法的钢锭生产工艺生产10炉SCM 435钢产品。为了对比，在电弧炉中通过传统操作按照上述相同的方式用熔化法生成并氧化精炼JIS SCM 435钢水，然后将钢水转移到钢包炉中，用气体搅拌钢水35-50分钟以进行钢包精炼，然后将钢水进行不超过25分钟的循环式脱气，然后通过使用浇铸法的钢锭生产工艺生产10炉SCM435钢产品。对这样得到的这些钢产品进行检测，测定产品中的氧含量、根据极值的统计学计算得到的最大夹杂体直径的预测值和根据止推辊使用寿命实验测定的L10使用寿命。在测定最大夹杂体直径的预测值时，从φ65锻材上取下一个实验片，对30个实验片进行100mm2的观察，根据这些极值的统计学原理预测30000mm2中的最大夹杂体直径。在止推辊使用寿命实验中，首先将尺寸为φ60×φ20×8.3T的实验片进行渗碳、淬火硬化和回火，然后在4900MPa的最大赫兹应力Pmax下进行实验，然后通过计算确定L10使用寿命。
表E1示出进行本发明操作的一个例子及其实验结果，表E2示出进行传统操作的一个对比例及其实验结果。
表E1
◎优秀表E2
×差从表E1可以清楚地看出对于根据本发明的生产方法生产的10炉SCM435钢产品，即，在电弧炉中通过熔化法生成并氧化精炼JIS SCM 435钢水，然后将钢水转移到安装有电磁感应搅拌器的钢包炉中，总共进行50-80分钟的钢包精炼(在惰性气氛下的短时间气体搅拌+电磁搅拌)，然后将钢水脱气20-30分钟。具体来说，在循环式真空脱气装置中进行脱气的条件是循环钢水量不小于钢水总量的12倍，然后通过使用浇铸法的钢锭生产工艺生产的10种编号为1-10的钢产品。其氧含量为5.4-6.6ppm，在100g钢产品中粒度不小于20μm的夹杂体数目是5-14，最大预测夹杂体直径是30.6μm。即，这些产品是非常洁净的钢。例如，这些产品的L10寿命有非常大的提高。在总体评价方面，这些产品都被评价为优秀(◎)。
相反，从表E2可以看出对于根据对比用传统生产方法生产的10炉SCM 435钢产品，即，在电弧炉中通过熔化法生成并氧化精炼JIS SCM 435钢水，然后将钢水转移到钢包炉中，用气体搅拌钢水35-50分钟以进行钢包精炼，然后将钢水进行不超过25分钟的循环式脱气，然后通过使用浇铸法的钢锭生产工艺生产10炉SCM 435钢产品。尽管这些产品的氧含量比较低，但是仍然略高于本发明的钢产品。另外，在100g钢产品中粒度不小于20μm的夹杂体数目是42-59，最大预测夹杂体直径也比本发明的大，为55.2-91.0μm。另外，这些产品的L10寿命也比本发明的低，是本发明钢产品的1/10-1/5。所有这些对比钢产品都被评价为差(×)。
上述实施例说明本发明的生产方法能够降低氧含量和最大夹杂体直径的预测值，能够改善L10寿命。这意味着根据本发明的生产方法生产的氧含量和最大夹杂体直径的预测值都降低了的钢具有优秀的疲劳强度性能如优秀的滚动疲劳寿命。
从上述说明可以清楚地看出根据本发明可以大量生产洁净度非常高的钢产品，并且不必使用成本非常高的重熔工艺。这样就可以提供高洁净度钢，其适用作要求具有疲劳强度、疲劳寿命和镇静度的机械零件用钢，特别适用作如滚动轴承用钢、恒速结头用钢、齿轮用钢、环形连续变速传动用钢、用于冷锻的机械结构用钢、工具钢和弹簧钢，本发明还能够提供高洁净度钢的生产方法，即，本发明具有预想不到的前所未有的优点。
权利要求
1.一种高洁净度钢的生产方法，其包括下述步骤在电弧熔化炉或转炉中氧化精炼钢水；在钢水出钢前向炉子中的钢水中加入脱氧剂，使钢水脱氧；将脱氧后的钢水转移到钢包炉中进行钢包精炼；然后通过循环式真空脱气装置循环精炼后的钢水，将钢水脱气。
2.根据权利要求1的方法，其中，钢水转移到钢包炉中的方式是钢水的出炉温度至少比钢的熔点高100℃。
3.根据权利要求1的方法，其中，在钢包炉中的精炼时间不超过60分钟，在循环式真空脱气装置中进行脱气的时间不少于25分钟。
4.一种高洁净度钢，它是用权利要求1-3中任一项的方法生产的。
5.根据权利要求4的高洁净度钢，其中，钢的氧含量不大于10ppm。
6.根据权利要求4的高洁净度钢，其中，通过将钢产品溶解在酸中检测的粒度不小于20μm的氧化物夹杂体的数量在每100g钢产品中不大于40。
7.根据权利要求4的高洁净度钢，其中，根据极值的统计学计算得到的30000mm2中最大夹杂体直径的预测值不大于60μm。
全文摘要
提供了一种能够生产高洁净度钢的方法，该方法无需进行成本高昂的重熔工艺，得到的钢产品具有足够高的洁净度，从而满足在更加恶劣的环境条件下使用的机械构件的性能的需要。该生产方法包括如下步骤将电弧熔化炉或转炉中生成的钢水转移到钢包炉中以精炼钢水；将钢水循环脱气；然后将钢水浇铸成钢锭，其中在将钢水向钢包炉中转移时，向钢水中加入包括锰、铝和硅的脱氧剂以预先脱氧，即，在钢包精炼炉中精炼之前进行出钢脱氧。
文档编号B22D11/115GK1966732SQ20061009581
公开日2007年5月23日 申请日期2001年6月5日 优先权日2000年6月5日
发明者佐藤一郎, 石堂嘉一郎, 森知巳, 入江敏弘, 儿玉和哉, 川上洁, 北野修平 申请人:山阳特殊制钢株式会社