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軸承鋼的冶煉

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Tips:軸承鋼，軸承質(zhì)量，軸承鋼冶煉
軸承鋼直接決定著軸承質(zhì)量，而軸承鋼的冶煉，直接決定著軸承鋼的質(zhì)量，因此，如果想提高軸承質(zhì)量，必須嚴(yán)格按照軸承鋼冶煉軸承進(jìn)行冶煉。
? 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棒線材、外徑90-200mm及外徑55-110mm鋼管；
? 日本山陽：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：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棒線材；
? 日本愛知制鋼：EAF——鋼包精煉——RH——連鑄，生產(chǎn)Ø16-100mm棒線材；
? 德國克虜伯：110t UHP- EAF——鋼包冶金——連鑄（6流260mm×330mm），生產(chǎn)Ø28-80mm棒線材。
國外軸承鋼的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)  
? 爐子大型化；無渣出鋼；Al脫氧；真空或非真空條件下長時(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)的最優(yōu)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)無渣出鋼；
? 具備加熱、真空、合金微調(diào)的精煉裝置，最大限度脫除氧、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)均為無扭無張力高速軋機(jī)軋制，保證軋材尺寸精度和表面質(zhì)量。
? 國產(chǎn)軸承鋼精煉比已經(jīng)達(dá)到100%，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、日本山陽等先進(jìn)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。
? 我國棒材比重很大，占80%以上，管材幾乎為零，線材、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（底吹氬開始）——測溫——供電造渣——脫氧和脫硫——調(diào)整成分——測溫——VD工位——真空精煉——喂線（鋁脫氧或鈣處理，底吹氬結(jié)束）——連鑄平臺(tái)測溫——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——過大，鋼渣反應(yīng)過分激烈和鋼液對(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?。?/div>
? 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，真空前加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)間過短——脫氧產(chǎn)物不能充分上?。贿^長——耐火材料表層被鋼液長期沖刷而剝落進(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，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——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100%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 

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