電爐流程,即電爐——爐外精煉——連鑄或模鑄——軋制;
轉(zhuǎn)爐流程,即高爐——鐵水預(yù)處理——轉(zhuǎn)爐爐外精煉——連鑄——軋制;
特種冶煉方法,即真空感應(yīng)爐(vim)——電渣重熔(esr)——軋制或鍛造。
典型的軸承鋼生產(chǎn)流程
瑞典skf:100t ef—asea-skf—ic,生產(chǎn)Ø12-32mm棒線(xiàn)材、外徑90-200mm及外徑55-110mm鋼管;
日本山陽(yáng):廢鋼預(yù)熱——90 t ef(偏心底出鋼)——lf——rh——cc(立式3流,370mm×470mm)或ic——熱軋(材)和冷軋。生產(chǎn)Ø102-600mm棒材等,外徑50-180mm熱軋鋼管,外徑22-95mm冷軋鋼管;
日本大同:廢鋼預(yù)熱——90teaf——lf——rh——cc(370mm×480mm);
日本神戶(hù):高爐——鐵水預(yù)處理——80tld-otb頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐——除渣——asea-skf鋼包精煉——連鑄(2流立彎型,300mm×430mm),生產(chǎn)Ø18-105mm棒線(xiàn)材;
日本川崎:高爐——鐵水預(yù)處理——轉(zhuǎn)爐——鋼包精煉——真空——連鑄(4流400mm×560mm);
日本住友:高爐——轉(zhuǎn)爐——vad/rh——連鑄/模鑄(410mm×560mm),棒線(xiàn)材;
日本新日鐵:高爐——轉(zhuǎn)爐——ld轉(zhuǎn)爐——lf鋼包精煉——rh——連鑄,生產(chǎn)Ø19-120mm棒線(xiàn)材;
日本愛(ài)知制鋼:eaf——鋼包精煉——rh——連鑄,生產(chǎn)Ø16-100mm棒線(xiàn)材;
德國(guó)克虜伯:110t uhp- eaf——鋼包冶金——連鑄(6流260mm×330mm),生產(chǎn)Ø28-80mm棒線(xiàn)材。
國(guó)外軸承鋼的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)
爐子大型化;無(wú)渣出鋼;al脫氧;真空或非真空條件下長(zhǎng)時(shí)間攪拌;高堿度渣精煉;連鑄。
相關(guān)技術(shù)體現(xiàn)在:鋼包耐火材料的堿性化及鋼包和中間薄的高溫預(yù)熱。
具體精煉技術(shù)體現(xiàn)在:初煉鋼液的低氧化和低溫化;初煉爐出鋼的鋼渣分離;精煉渣的合成化和液相化以及在線(xiàn)分析化;鋼液精煉的模型化(包括吹氬攪拌的流量、時(shí)間以及吹氬位置);鋼包澆鋼的出渣;溫度和成分以及鋁脫氧工藝的過(guò)程控制。
連鑄技術(shù)體現(xiàn)在:鋼包和中間包的留鋼;鋼流澆注氣氛的惰性化和防堵;中間包鋼水的大容量化;中間包鋼水流動(dòng)的化;結(jié)晶器鋼液面的穩(wěn)定;連鑄坯的大型化;二冷噴霧的均勻;電磁攪拌的多極化;輕壓下技術(shù)。
軸承鋼生產(chǎn)的基本條件
大容量初煉爐,保證鋼水低磷,成份溫度合格,實(shí)現(xiàn)無(wú)渣出鋼;
具備加熱、真空、合金微調(diào)的精煉裝置,限度脫除氧、氫等氣體。保護(hù)澆鑄防二次氧化;
采用多極組合電磁攪拌和輕壓下技術(shù),保證鋼坯的中心質(zhì)量,減少中心偏析;
軋機(jī)均為無(wú)扭無(wú)張力高速軋機(jī)軋制,保證軋材尺寸精度和表面質(zhì)量。
國(guó)產(chǎn)軸承鋼精煉比已經(jīng)達(dá)到99%,平均氧含量已達(dá)到8×10-4%,好的達(dá)到4×10-4%,但是與瑞典skf、日本山陽(yáng)等*的廠家相比,在鋼中微量雜質(zhì)元素含量、表面質(zhì)量及內(nèi)部質(zhì)量穩(wěn)定性方面仍有差距。如鈦含量偏高,普遍在0.003%以上。
我國(guó)棒材比重很大,占80%以上,管材幾乎為零,線(xiàn)材、帶材比重也較低。
1 電弧爐流程冶煉軸承鋼
uhp eaf-lf-vd-cc或ic為例,工藝流程為:電爐出鋼——lf座包工位(底吹氬開(kāi)始)——測(cè)溫——供電造渣——脫氧和脫硫——調(diào)整成分——測(cè)溫——vd工位——真空精煉——喂線(xiàn)(鋁脫氧或鈣處理,底吹氬結(jié)束)——連鑄平臺(tái)測(cè)溫——連鑄機(jī)澆鑄。中心任務(wù):脫氧和非金屬夾雜物去除及其控制。
超高功率電弧爐初煉
主要任務(wù):熔化廢鋼、脫碳、脫磷和升溫;
爐料中配碳量可配到1.00%-1.3%,用礦石、氧氣脫碳、脫磷、自動(dòng)流渣,偏心地出鋼,留渣留鋼。出鋼時(shí)可以將碳含量控制在高碳鉻軸承鋼的下限,爐外精煉增碳量很小,方便操作;
要求初煉爐鋼液低氧化合低溫化,防止氧化渣入鋼包。
lf鋼包精煉爐
lf精煉目的:脫氧、降硫、合金化、調(diào)整成分,控制合適的澆注溫度。軸承鋼的中心任務(wù):脫氧!
lf加熱前,用鋁對(duì)鋼液沉淀脫氧,然后加熱、調(diào)整鋼液成分、調(diào)整精煉渣成分、吹氬攪拌;
快速造堿性渣——脫氧脫硫;
底吹氬控制——過(guò)大,鋼渣反應(yīng)過(guò)分激烈和鋼液對(duì)耐火材料沖刷嚴(yán)重,氧化物和鈦化物進(jìn)入鋼液;過(guò)小鋼液溫度、成分以及鋼渣反應(yīng)都不均勻,不充分,脫氧產(chǎn)物不能充分上??;
合適的底吹氬制度:精煉前期以較大的氬氣壓力攪拌;后期以較小的氬氣壓力攪拌——使鈦含量在精煉過(guò)程中基本穩(wěn)定,同時(shí)可使硫含量和氧含量活度不斷下降。一般控制在0.2-0.3mpa。
vd真空去氣
主要目的——真空去氫、真空下碳脫氧繼續(xù)脫氧、利用氬氣攪拌去夾雜,一般脫氮不明顯;
進(jìn)入vd前,除去爐渣,降低渣堿度,控制吹氬強(qiáng)度,真加al終脫氧,緩吹氬。前期吹氬不大于0.2mpa,后期在0.1mpa以下,可使鋼液和爐渣充分反應(yīng),脫氧產(chǎn)物充分上??;
真空時(shí)間過(guò)短——脫氧產(chǎn)物不能充分上??;過(guò)長(zhǎng)——耐火材料表層被鋼液長(zhǎng)期沖刷而剝落進(jìn)入鋼液,不利于鋼中鈦含量的控制;
真空脫氣后軟吹氬攪拌——控制非金屬夾雜含量。結(jié)束vd處理前5min,視鋼液含鋁量補(bǔ)充喂鋁線(xiàn),再進(jìn)行弱攪拌以清洗鋼液;
連鑄或鑄錠(ic)
2 轉(zhuǎn)爐煉鋼
原料條件好,鐵水的純凈度和質(zhì)量穩(wěn)定性均優(yōu)于廢鋼;
采用鐵水預(yù)處理,進(jìn)一步提高鐵水的純凈度;
轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳控制水平高,鋼渣反應(yīng)比電爐更趨于平衡;
轉(zhuǎn)爐鋼氣體含量低;
連鑄和爐外精煉和工藝水平與電爐相當(dāng)。
日本和德國(guó)采用不同的生產(chǎn)工藝,區(qū)別——煉鋼終點(diǎn)碳的控制;
日本——“三脫”預(yù)處理,少渣冶煉高碳鋼技術(shù),生產(chǎn)低磷低氧鋼;
德國(guó)——轉(zhuǎn)爐低拉碳工藝,保證轉(zhuǎn)爐后期脫磷效果,依靠出鋼是增碳生產(chǎn)軸承鋼。
鐵水預(yù)處理:鎂基脫硫劑處理,入爐鐵水w[s]≤0.005%,處理后將渣99%扒除;
轉(zhuǎn)爐冶煉:采用高拉碳方法,終點(diǎn)碳w[c]≤0.40%,同時(shí)控制w[p]≤0.010%。廢鋼中配入鋁錳鈦提溫劑——補(bǔ)充終點(diǎn)高碳控制是溫度不夠;出鋼溫度1700℃,碳含量0.34%,磷含量0.007%;
出鋼過(guò)程在包內(nèi)采用高cr合金、si-mn合金、炭粉進(jìn)行合金化和增碳,并進(jìn)行擋渣操作,采用底吹氬攪拌去除鋼液中的全氧;
lf精煉采用低堿度cao-al2o3渣系,脫硫率達(dá)50%-70%,降低al類(lèi)夾雜;與脫氧產(chǎn)物有一致的組分,兩者的界面張力小,易于結(jié)合成低熔點(diǎn)的化合物——較強(qiáng)的吸收al2o3夾雜能力,消除含cao的d類(lèi)夾雜。同時(shí)底吹氬均勻成分、溫度;
吹氬弱攪拌:根據(jù)參考樣的成分分析,補(bǔ)充高鉻、高錳、炭粉進(jìn)行成分調(diào)整滿(mǎn)足內(nèi)控要求,在溫度高于吊包溫度20-30℃時(shí)進(jìn)行吹氬弱攪拌——夾雜物進(jìn)一步上?。?
連鑄