专利名称:一种高纯度轴承钢炉外精炼方法
本发明属于高质量钢生产领域。特别适用于常压下生产高纯度轴承钢，也可以用于生产其他高质量钢种。
轴承钢是用来制造轴承滚动体以及轴承内外套的专用材料，由于其工作条件恶劣，对轴承钢的质量要求严格。瑞典SKF公司，为保证质量，长期用酸性法冶炼，对原材料要求极为苛刻，生产效率很低。为了克服以上缺点，瑞典发明了ASEA-SKF桶炉精炼用铝脱氧的碱性钢液，其质量可达到酸性钢的水平。
目前，工业发达国家已基本淘汰了碱性电弧炉常压下冶炼轴承钢的工艺。在我国，由于多数炼钢车间没有真空设备，有三分之二的轴承钢仍采用碱性电弧炉大气下的双渣法冶炼，炉渣碱度(CaO/SiO2)一般为3～4。用这种工艺生产的轴承钢，氧含量高(30ppm左右)，钢中夹杂物的数量多、尺寸大、分布不均匀，且以不易变形的脆性夹杂物-三氧化二铝为主。脆性夹杂物的含量占钢中夹杂物总量的60%以上，其中不变形的点状夹杂物出现率高，尺寸大。轴承材料的疲劳寿命一般比真空下的炉外精炼工艺低50%以上。
国内外都在研究一种常压下生产高纯度轴承钢的炉外精炼方法，例如西德的2406845专利，日本的CAB法。虽然它们都有一定的效果，但它们或只能使钢中夹杂物的形态发生变化，由原来不易变形的三氧化二铝为主的脆性夹杂物，变成塑性夹杂物;或只能在一些非大截面产品上，降低钢中氧的含量，减少夹杂物的数量，改善其分布。其效果不能满足生产高纯度轴承钢的综合性能要求。
本发明的目的在于，提供一种在常压下具有设备简单，操作方便，质量稳定等特点的生产高纯度轴承钢的炉外精炼方法。
本发明所指的在常压下生产高纯度轴承钢的炉外精炼方法是对经初炼冶炼的钢液，熔渣为低碱度(或酸性渣)，浇铸前在钢包加盖状态下，包底吹入惰性气体或氮气净化处理。达到降低钢中氢、氧、氮含量，减少夹杂物的数量，改变其形态、性质和分布，以提高材质的疲劳寿命。
本发明所指的常压下生产高纯度轴承钢的炉外精炼方法是指初炼炉是一座碱性耐火材料炉衬的炼钢炉，铁合金的全部或部分在初炼炉中加入，(亦可在精炼炉-钢包中加入)，撇除初炼炉渣，将初炼钢液倒入装有透气砖导入吹气装置的精炼炉-普通钢包，加入预先配制的碱度(CaO/SiO2)≤2.5，渣量为1.5～3%的精炼渣料，扣上精炼包盖，精炼包盖上有电弧加热装置，进行加热提温，(若初炼炉钢液温度足够，也可不用电弧加热)，同时吹入氩气(或氮气)搅拌。供气压力为1～3公斤/厘米2。吹氩(氮)结束前5分钟，加铝(0.5公斤/吨钢)终脱氧，然后浇铸。精炼期可视需要进行成份调整。
将本发明用于18吨碱性电弧炉(作初炼炉)生产高碳轴承钢(达1000炉)，获得了显著的效果1.气体含量(ppm)
2.钢中稳定夹杂物含量及其在夹杂物中所占的比例
3、材质疲劳寿命
4、经济效益显著。
实施例采用“高纯度轴承钢炉外精炼方法”生产GCr15、GCr15SiMn，生产量均超过1000吨，按轴承钢yJz-84标准检验，全部合格。各阶段的控制如下1、初炼炉钢液的熔炼在18吨碱性电弧炉中进行初炼，氧化完毕，扒除氧化渣，向熔池插铝1.0公斤/吨钢，造稀薄渣，加入部份或全部铁合金，造渣脱硫，提温。当初炼钢液温度≥1600℃时(精炼炉不加热的情况下)，即可扒除部份初炼炉渣，加入矽石调整炉渣碱度后出钢。如果在精炼炉中采用电弧加热，初炼炉出钢温度可小于1600℃。
2、精炼炉渣碱度的控制翻炉前，将初炼炉渣扒除三分之一至三分之二，向熔池加入矽石，其数量根据初炼炉钢液含硫量高低而定。当硫大于0.020%时，炉渣碱度控制在2～2.5范围内;当硫≤0.020%时，碱度控制在＜2.0。精炼炉渣碱度与脱硫效率的关系见表1及(1)式。可根据(1)式的计算，通过精炼炉渣的碱度控制钢中的硫含量。
表1 精炼炉渣碱度与脱硫效率的关系
ηS＝-57.3+56.6R……(1)式中ηS……脱硫效率(1)R……精炼渣的碱度(R＝CaO/SiO2)
3 精炼钢液温度的控制初炼钢液进入精炼包后，测温。当钢液温度＜1570℃时，必须采用电弧加热，将钢液升温到1570～1600℃，当钢液温度≥1570℃时，勿需采用电弧加热，直接扣盖吹氩(氮)。在吹氩(氮)过程中，每间隔5分钟测温一次。当精炼钢液温度达到下列要求时，停止吹氩(氮)，吊包浇铸。停吹前5分钟加入终脱氧铝，0.5公斤/吨钢。
GCr151480～1500℃GCr15SiMn 1470～1490℃4 吹氩(氮)参数的控制18吨精炼钢包，透气砖安装在包底中心部位。进入钢包的氩(氮)气压力控制在1～3公斤/厘米2，流量因砖的透气度不同，波动在80～400升/分钟之间。
吹气量的增加，钢中氧含量降低。有如下列的经验关系式1/(∑0) ＝0.0665-0.00086× 1/(Q气) ……(2)式中∑0……钢中全氧含量，ppmQ气……氩(氮)气耗量，米3/吨钢当供气量≥0.1米3/吨钢，钢中全氧含量能稳定地降到20ppm以下。
权利要求
1.一种高纯度轴承钢炉外精炼方法，其特征是浇铸前在钢包加盖状态下，对经初炼炉冶炼的钢液，熔渣为低碱度(或酸性渣)，包底吹入惰性气体或氮气净化处理。
2.根据权利要求
1所述的高纯度轴承钢炉外精炼方法，其特征是熔渣碱度(CaO/SiO2)≤2.5，渣量1.5～3%。
3.根据权利要求
1或2所述的高纯度轴承钢炉外精炼方法，其特征是所用的惰性气体为氩气。
4.根据权利要求
1或2所述的高纯度轴承钢炉外精炼方法，其特征是钢包盖上具有电弧加热装置。
5.根据权利要求
3所述的高纯度轴承钢炉外精炼方法，其特征是钢包盖上具有电弧加热装置。
专利摘要
一种炉外精炼方法，特别适用于常压下生产高纯度轴承钢。本发明将钢液温度、熔渣碱度的控制和气体净化钢液工艺有机地结合在钢包加盖状态下，操作简便，能够在常压下稳定地生产出氧含量≤20ppm的高纯度的轴承钢。高碳轴承钢质量可全部满足YJZ-84标准的要求，达到了国内外单一的炉外精炼钢的水平。
文档编号C21C7/072GK86107281SQ86107281
公开日1987年7月22日 申请日期1986年7月22日
发明者王昌生, 刘德金, 李永恩, 皇甫庆茹, 何俊 申请人:大冶钢厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan