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軸承鋼的冶煉

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Tips:軸承鋼，軸承質量，軸承鋼冶煉

軸承鋼直接決定著軸承質量，而軸承鋼的冶煉，直接決定著軸承鋼的質量，因此，如果想提高軸承質量，必須嚴格按照軸承鋼冶煉軸承進行冶煉。

? 電爐流程，即電爐——爐外精煉——連鑄或模鑄——軋制；

? 轉爐流程，即高爐——鐵水預處理——轉爐爐外精煉——連鑄——軋制；

? 特種冶煉方法，即真空感應爐（VIM）——電渣重熔（ESR）——軋制或鍛造。

典型的軸承鋼生產流程

? 瑞典SKF：100t EF—ASEA-SKF—IC，生產Ø12-32mm棒線材、外徑90-200mm及外徑55-110mm鋼管；

? 日本山陽：廢鋼預熱——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：廢鋼預熱——90tEAF——LF——RH——CC（370mm×480mm）；

? 日本神戶：高爐——鐵水預處理——80tLD-OTB頂底復吹轉爐——除渣——ASEA-SKF鋼包精煉——連鑄（2流立彎型，300mm×430mm），生產Ø18-105mm棒線材；

? 日本川崎：高爐——鐵水預處理——轉爐——鋼包精煉——真空——連鑄（4流400mm×560mm）；

? 日本住友：高爐——轉爐——VAD/RH——連鑄/模鑄（410mm×560mm），棒線材；

? 日本新日鐵：高爐——轉爐——LD轉爐——LF鋼包精煉——RH——連鑄，生產Ø19-120mm棒線材；

? 日本愛知制鋼：EAF——鋼包精煉——RH——連鑄，生產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Ø28-80mm棒線材。

國外軸承鋼的生產工藝特點

? 爐子大型化；無渣出鋼；Al脫氧；真空或非真空條件下長時間攪拌；高堿度渣精煉；連鑄。

? 相關技術體現在：鋼包耐火材料的堿性化及鋼包和中間薄的高溫預熱。

? 具體精煉技術體現在：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。

? 連鑄技術體現在：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；中間包鋼水流動的最優化；結晶器鋼液面的穩定；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。

軸承鋼生產的基本條件

? 大容量初煉爐，保證鋼水低磷，成份溫度合格，實現無渣出鋼；

? 具備加熱、真空、合金微調的精煉裝置，最大限度脫除氧、氫等氣體。保護澆鑄防二次氧化；

? 采用多極組合電磁攪拌和輕壓下技術，保證鋼坯的中心質量，減少中心偏析；

? 軋機均為無扭無張力高速軋機軋制，保證軋材尺寸精度和表面質量。

? 國產軸承鋼精煉比已經達到100%，平均氧含量已達到8×10-4%，好的達到4×10-4%，但是與瑞典SKF、日本山陽等先進的廠家相比，在鋼中微量雜質元素含量、表面質量及內部質量穩定性方面仍有差距。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，底吹氬結束）——連鑄平臺測溫——連鑄機澆鑄。中心任務：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：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、自動流渣，偏心地出鋼，留渣留鋼。出鋼時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、調整成分，控制合適的澆注溫度。軸承鋼的中心任務：脫氧！

? LF加熱前，用鋁對鋼液沉淀脫氧，然后加熱、調整鋼液成分、調整精煉渣成分、吹氬攪拌；

? 快速造堿性渣——脫氧脫硫；

? 底吹氬控制——過大，鋼渣反應過分激烈和鋼液對耐火材料沖刷嚴重，氧化物和鈦化物進入鋼液；過小鋼液溫度、成分以及鋼渣反應都不均勻，不充分，脫氧產物不能充分上浮；

? 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定，同時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、真空下碳脫氧繼續脫氧、利用氬氣攪拌去夾雜，一般脫氮不明顯；

? 進入VD前，除去爐渣，降低渣堿度，控制吹氬強度，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，脫氧產物充分上浮；

? 真空時間過短——脫氧產物不能充分上浮；過長——耐火材料表層被鋼液長期沖刷而剝落進入鋼液，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。結束VD處理前5min，視鋼液含鋁量補充喂鋁線，再進行弱攪拌以清洗鋼液；

連鑄或鑄錠（IC）

2 轉爐煉鋼

? 原料條件好，鐵水的純凈度和質量穩定性均優于廢鋼；

? 采用鐵水預處理，進一步提高鐵水的純凈度；

? 轉爐終點碳控制水平高，鋼渣反應比電爐更趨于平衡；

? 轉爐鋼氣體含量低；

? 連鑄和爐外精煉和工藝水平與電爐相當。

? 日本和德國采用不同的生產工藝，區別——煉鋼終點碳的控制；

? 日本——“三脫”預處理，少渣冶煉高碳鋼技術，生產低磷低氧鋼；

? 德國——轉爐低拉碳工藝，保證轉爐后期脫磷效果，依靠出鋼是增碳生產軸承鋼。

? 鐵水預處理：鎂基脫硫劑處理，入爐鐵水w[S]≤0.005%，處理后將渣100%扒除；

? 轉爐冶煉：采用高拉碳方法，終點碳w[C]≤0.40%，同時控制w[P]≤0.010%。廢鋼中配入鋁錳鈦提溫劑——補充終點高碳控制是溫度不夠；出鋼溫度1700℃，碳含量0.34%，磷含量0.007%；

? 出鋼過程在包內采用高Cr合金、Si-Mn合金、炭粉進行合金化和增碳，并進行擋渣操作，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50%-70%，降低Al類夾雜；與脫氧產物有一致的組分，兩者的界面張力小，易于結合成低熔點的化合物——較強的吸收Al2O3夾雜能力，消除含CaO的D類夾雜。同時底吹氬均勻成分、溫度；

? 吹氬弱攪拌：根據參考樣的成分分析，補充高鉻、高錳、炭粉進行成分調整滿足內控要求，在溫度高于吊包溫度20-30℃時進行吹氬弱攪拌——夾雜物進一步上浮；

? 連鑄

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