gcr15simn轴承钢连铸坯及其冶炼连铸工艺
技术领域
1.本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种使用立式连铸生产的gcr15simn轴承钢连铸坯及其冶炼连铸工艺。
背景技术：
2.gcr15simn是一种常用的轴承钢，因[o]、[ti]、[ca]含量控制严格，多采用高炉冶炼、弧形连铸生产。随着废钢产出的不断增加、废钢进口的恢复，以废钢为主要原料的电炉炼钢产业日益扩大，高炉冶炼生产的长流程工艺与电炉冶炼生产的短流程工艺技术逐步融合发展，开发出gcr15simn高碳轴承钢电炉短流程工艺技术标志着电炉冶炼技术水平的突破性提升。
[0003]
电炉采用全废钢冶炼技术难点为难以满足轴承钢低[o]、低[ti]、低[ca]含量的控制，另外因gcr15simn碳含量高，冷却制度控制不当、弧形连铸被拉矫机矫直存在压应力，铸坯表面容易出现裂纹。
技术实现要素：
[0004]
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种使用电炉全废钢冶炼、立式连铸生的gcr15simn轴承钢连铸坯及其冶炼连铸工艺。
[0005]
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006]
一种gcr15simn轴承钢连铸坯，采用eaf～lf～vd～cc立式连铸工艺路线按照重量百分比生产的gcr15simn的成分如下：[c]:0.95～1.05％，[si]:0.45～0.75％，[mn]:0.95～1.25％，[p]≤0.020％，[s]≤0.020％，[cr]:1.45～1.65％，[mo]≤0.10％，[ni]≤0.25％，[cu]≤0.25％，[al]≤0.050％，[ti]≤0.005％，[ca]≤0.001％，[as]≤0.020％、[pb]≤0.002％，铸坯[h]≤1.5ppm、铸坯[o]≤12ppm，[as]+[sn]+[pb]≤0.025％。
[0007]
一种上述的gcr15simn轴承钢连铸坯的冶炼连铸工艺，按照如下工艺步骤进行：
[0008]
步骤1)、在eaf炉内加入废钢、钢屑、生铁或碳料头作为钢铁料送电熔化，熔化期间加入增碳剂15～25kg/t，熔清后加入白灰15～25kg/t吹氧，吹氧量达到20m3/t流渣，温度≥1580℃取样，出钢控制[c]≤0.70％，[p]≤0.010％，[mo]≤0.10％，[ni]≤0.25％，[cu]≤0.25％，[ti]≤0.001％，[pb]≤0.002％，[as]≤0.010％，[sn]≤0.008％，控制出钢温度在1630～1660℃之间，出钢过程中向钢包内加入铝块1～3kg/t、石灰4～7kg/t，出钢后转入lf炉；
[0009]
步骤2)、lf就位接通氩气透气塞，调整氩气流量20～200nl/min，加入白灰4～7kg/t、电石1～2kg/t、碳粉和硅铁粉2～4kg/t，送电20min取样，根据第一次取样结果，加入6～10kg/t硅铁调整si含量，加入15～19kg/t高碳锰铁调整mn含量，加入26～31kg/t低钛高碳铬铁调整cr含量，加入0.6kg/t铝块调整al含量；合金加入完毕，加入碳粉1～2kg/t、硅铁粉1～2kg/t，送电20min取样，根据取样成分，微调[c]、[si]、[mn]、[cr]，控制[c]:0.95～1.00％，[si]:0.50～0.60％，[mn]:1.05～1.15％，[p]≤0.015％，[s]≤0.010％，[cr]:
1.45～1.55％，[mo]≤0.10％，[ni]≤0.25％，[cu]≤0.25％，[al]:0.020～0.035％，[ti]≤0.005％，[ca]≤0.001％，控制温度在1570～1600℃转入vd抽气，抽气不再加白灰；
[0010]
步骤3)、vd就位后接通氩气透气塞，调整氩气流量20～50nl/min、测温1570～1600℃、扣vd罐盖，启动一级泵，间隔时间2～4min逐级启动二级泵、三级泵，真空度达到0.7mbar调整氩气流量100～150nl/min，在0.7mbar下保持时间≥20min后破空、抬盖，取样、定[h]、定[o]，控制[c]:0.95～1.00％，[si]:0.50～0.60％，[mn]:1.05～1.15％，[p]≤0.015％，[s]≤0.010％，[cr]:1.45～1.55％，[mo]≤0.10％，[ni]≤0.25％，[cu]≤0.25％，[al]：0.010～0.030％，[ti]≤0.005％，[ca]≤0.001％，[as]≤0.010％、[pb]≤0.002％，[sn]≤0.008％，定[h]≤1.5ppm、定[o]≤5ppm，弱搅拌时间≥15min，首炉出钢温度控制在1502～1512℃，连浇炉次出钢温度1497～1507℃，转立式连铸浇钢；
[0011]
步骤4)、立式连铸浇钢，连铸中间包过热度15～25℃，设定拉速0.50m/min，结晶器水量2500l/min，二冷制度采用强冷，结晶器电搅参数：电流600a、频率5hz，铸流电搅参数：电流300a、频率4hz，使用h-4保护渣；
[0012]
步骤5)、出坯冷却，采用退火冷却制度。
[0013]
在步骤1)中，所使用的废钢、钢屑、生铁、碳料头为无油污、无严重锈蚀的钢铁料。
[0014]
本发明的技术方案产生的积极效果如下：本发明涉及一种采用电炉短流程+立式连铸生产φ400mm规格的gcr15simn轴承钢连铸坯及其冶炼连铸工艺，采用eaf～lf～vd～cc立式连铸的工艺路线，原料由废钢、钢屑、生铁、碳料头等钢铁料及低钛高碳铬铁、高碳锰铁、硅铁组成，电炉熔化钢铁料得到[c]≤0.70％，[p]≤0.010％，[mo]≤0.10％，[ni]≤0.25％，[cu]≤0.25％，[ti]≤0.001％，[pb]≤0.002％，[as]≤0.010％，[sn]≤0.008％的初炼钢水，转精炼之后造渣、脱氧、脱硫、调整合金元素、调整温度，得到成分符合[c]:0.95～1.00％，[si]:0.50～0.60％，[mn]:1.05～1.15％，[p]≤0.015％，[s]≤0.010％，[cr]:1.45～1.55％，[mo]≤0.10％，[ni]≤0.25％，[cu]≤0.25％，[al]:0.020～0.035％，[ti]≤0.005％，[ca]≤0.001％的钢水，经vd脱气，去除钢液中的气体，最终得到成分符合[c]:0.95～1.00％，[si]:0.50～0.60％，[mn]:1.05～1.15％，[p]≤0.015％，[s]≤0.010％，[cr]:1.45～1.55％，[mo]≤0.10％，[ni]≤0.25％，[cu]≤0.25％，[al]：0.010～0.030％，[ti]≤0.005％，[ca]≤0.001％，[as]≤0.010％、[pb]≤0.002％，[sn]≤0.008％，定[h]≤1.5ppm、定[o]≤5ppm的终炼钢水，采用立式连铸成型，控制连铸中间包过热度15～25℃，设定拉速0.50m/min，结晶器水量2500l/min，二冷制度采用强冷，结晶器电搅参数：电流600a、频率5hz，铸流电搅参数：电流300a、频率4hz，使用h-4保护渣、退火处理，最终得到成分、表面质量合格的连铸坯。本冶炼工艺适用立式连铸生产φ400mm规格gcr15simn，具有如下优点：
[0015]
(1)控制较低的[o]、[ti]、[ca]含量；
[0016]
(2)立式连铸有利于钢液夹杂物上浮，有利于提升连铸坯内部质量；
[0017]
(3)避免弧形连铸经拉矫机矫直产生矫直裂纹，可实现低拉速拉钢，更有利于连铸坯心部质量提升。
具体实施方式
[0018]
实施例1：一种采用立式连铸生产φ400mm规格的gcr15simn轴承钢连铸坯及其冶
炼连铸工艺，采用eaf～lf～vd～cc立式连铸工艺路线，gcr15simn的成分如下：[c]:0.95～1.05％，[si]:0.45～0.75％，[mn]:0.95～1.25％，[p]≤0.020％，[s]≤0.020％，[cr]:1.45～1.65％，[mo]≤0.10％，[ni]≤0.25％，[cu]≤0.25％，[al]≤0.050％，[ti]≤0.005％，[ca]≤0.001％，[as]≤0.020％、[pb]≤0.002％，铸坯[h]≤1.5ppm、铸坯[o]≤12ppm，[as]+[sn]+[pb]≤0.025％。
[0019]
冶炼工艺包括如下步骤：
[0020]
步骤1)、在eaf炉内加入废钢320～360kg/t、钢屑400～450kg/t、生铁200～240kg/t、碳料头140～200kg/t等钢铁料送电熔化，熔化期间加入增碳剂15～25kg/t，熔清后加入白灰15～25kg/t吹氧，吹氧量达到20m3/t流渣，温度≥1580℃取样，出钢控制[c]≤0.70％，[p]≤0.010％，[mo]≤0.10％，[ni]≤0.25％，[cu]≤0.25％，[ti]≤0.001％，[pb]≤0.002％，[as]≤0.010％，[sn]≤0.008％，控制出钢温度1630～1660℃，出钢过程中向钢包内加入铝块1～3kg/t、石灰4～7kg/t，出钢后转入lf炉。
[0021]
步骤2)、lf就位接通氩气透气塞，调整氩气流量20～200nl/min，加入白灰4～7kg/t、电石1～2kg/t、碳粉和硅铁粉2～4kg/t，送电20min取样，根据第一次取样结果，加入6～10kg/t硅铁调整si含量，加入15～19kg/t高碳锰铁调整mn含量，加入26～31kg/t低钛高碳铬铁调整cr含量，加入0.6kg/t铝块调整al含量。合金加入完毕，加入碳粉1～2kg/t、硅铁粉1～2kg/t，送电20min取样，根据取样成分，微调[c]、[si]、[mn]、[cr]，控制[c]:0.95～1.00％，[si]:0.50～0.60％，[mn]:1.05～1.15％，[p]≤0.015％，[s]≤0.010％，[cr]:1.45～1.55％，[mo]≤0.10％，[ni]≤0.25％，[cu]≤0.25％，[al]:0.020～0.035％，[ti]≤0.005％，[ca]≤0.001％，温度1570～1600℃转入vd抽气，抽气不再加白灰。
[0022]
步骤3)、vd就位后接通氩气透气塞，调整氩气流量20～50nl/min、测温1570～1600℃、扣vd罐盖，启动一级泵，间隔时间2～4min逐级启动二级泵、三级泵，真空度达到0.7mbar调整氩气流量100～150nl/min，0.7mbar下保持时间≥20min后破空、抬盖，取样、定[h]、定[o]，控制[c]:0.95～1.00％，[si]:0.50～0.60％，[mn]:1.05～1.15％，[p]≤0.015％，[s]≤0.010％，[cr]:1.45～1.55％，[mo]≤0.10％，[ni]≤0.25％，[cu]≤0.25％，[al]：0.010～0.030％，[ti]≤0.005％，[ca]≤0.001％，[as]≤0.010％、[pb]≤0.002％，[sn]≤0.008％，定[h]≤1.5ppm、定[o]≤5ppm，弱搅拌时间≥15min，首炉出钢温度1502～1512℃，连浇炉次出钢温度1497～1507℃，转立式连铸浇钢。
[0023]
步骤4)、立式连铸浇钢，连铸中间包过热度15～25℃，设定拉速0.50m/min，结晶器水量2500l/min，二冷制度采用强冷，结晶器电搅参数：电流600a、频率5hz，铸流电搅参数：电流300a、频率4hz，使用h-4保护渣。
[0024]
步骤5)、出坯冷却，采用退火冷却制度。
[0025]
根据本实施例的冶炼工艺进行了两炉冶炼，两炉实施例冶炼得到的产品的化学成分含量表1中，均符合目标要求：
[0026]
表1化学成分m％
[0027]
元素目标成分本实施例1本实施例2c0.95～1.05％0.99％0.98％si0.45～0.75％0.53％0.53％mn0.95～1.25％1.10％1.06％
p≤0.020％0.015％0.015％s≤0.020％0.002％0.002％cr1.45～1.65％1.54％1.50％mo≤0.10％0.05％0.05％ni≤0.25％0.11％0.13％cu≤0.25％0.08％0.08％al≤0.050％0.019％0.017％ti≤0.005％0.003％0.003％ca≤0.001％0.0007％0.001％as≤0.020％0.009％0.009％pb≤0.002％0.0005％0.0008％vd定h≤1.5ppm1.1ppm0.9ppmvd定o≤5ppm2.2ppm2.6ppm成品h≤1.5ppm1.02ppm0.67ppm成品o≤12ppm6.50ppm5.47ppmas+sn+pb≤0.025％0.015％0.015％
[0028]
本冶炼工艺适用于立式连铸生产φ400mm规格gcr15simn冶炼。