回收軸承軸承鋼冶煉工藝的完善
上傳更新：2014/4/23
以軸承鋼為傳統(tǒng)類型產(chǎn)品的第聶伯特殊鋼廠開發(fā)電弧爐冶煉、電渣重熔和真空電弧重熔各種類型軸承鋼工藝,例如:GCr15、GCr15SiMn、GCr20SiMn、GCr4、GCr15V、55SiMo5VA、95Cr18、ЭИ347等。
軸承鋼的規(guī)格品種包括φ8～220mm熱軋棒材和φ2～40mm精鍛冷拔材，φ8～13mm熱軋盤條和φ2～12.5mm冷軋盤條，表面特殊精整棒材。隨著客戶需求的增長和由于開發(fā)新工藝流程和設(shè)備，軸承鋼的生產(chǎn)工藝得以完善�？蛻羰紫葘ξ床捎秒娫厝酆驼婵针娀≈厝垡睙掍摰奈廴径取⒎墙饘賷A雜含量和使用ГОСТ801-78后的氧含量提出了要求。在持續(xù)冶煉期間分階段完善工藝，以提高未采用特{TodayHot}殊電冶金方法冶煉鋼水的純凈度。
第一個(gè)工藝流程包括在60t堿性電弧爐內(nèi)冶煉鋼水，精煉和放鋼到高堿度渣鋼包內(nèi)，將鋼水澆鑄成2.8～3.6t鋼錠.。鋼具有氧化物，特別是點(diǎn)狀非金屬夾雜含量高的特點(diǎn)，氧含量處于(25～40)ppm水平上。
70～80年代，為了提高鋼的純凈度和降低氧含量，公司曾試驗(yàn)過采用CaO-Al2O3 系液態(tài)合成渣處理出鋼鋼水，以及采用真空渣處理裝置。這種處理方法保證降低氧化物和硫化物夾雜含量，同時(shí)將氧含量降至(15～25)ppm。但是因鋼水的點(diǎn)狀?yuàn)A雜污染度高，該工藝未被采納。
第二個(gè)完善軸承鋼生產(chǎn)工藝的方法是采用石灰和螢石固態(tài)造渣材料冶煉和處理出鋼鋼水。該工藝可提高產(chǎn)品合格率，特別是在生產(chǎn)斷面＜40鋼時(shí)，但是氧含量仍很高(達(dá)30ppm)，不符合ГОСТ801-78的要求(≤20ppm)。80年代采用的爐外處理方法提高了鋼的純凈度和降低了包括氧在內(nèi)的氣體含量。199１年使用了本廠設(shè)計(jì)的鋼包爐，而在1996年則采用了達(dá)涅利公司的鋼包爐。
用固態(tài)造渣材料處理出鋼鋼水、與鋼包爐內(nèi)高堿度渣處理鋼水相匹配提高了鋼水純潔度，降低氧化物、硫化物和點(diǎn)狀?yuàn)A雜含量，同時(shí)使鋼中氧含量平均降低到18ppm。
1999年投入使用曼內(nèi)斯曼·德馬克公司的鋼包型真空裝置后，能夠達(dá)到世界市場根據(jù)ASTM和DIN標(biāo)準(zhǔn)評定非金屬夾雜污染度和氧含量的要求。完成了以下綜合工作：明確了對出爐半成品的要求；試驗(yàn)過不同的出鋼方案；用{HotTag}固態(tài)造渣材料處理鋼水和出鋼時(shí)脫氧；制定鋼包扒渣和鋼包爐造新渣工藝；完善在鋼包爐和真空裝置處理過程中的鋼水脫氧過程；鋼水“輕微”吹氬工藝被作為關(guān)鍵因素；澆鑄過程中吹氬保護(hù)鋼流；制定從鋼水中取氧氣樣方法；完善氧含量的確定方法。
完善后的工藝流程包括在60t堿性電弧爐內(nèi)冶煉半成品；放鋼到(氧化期或短時(shí)間精煉后)Mgo基主襯或復(fù)合襯(渣帶由方鎂石碳磚構(gòu)成，其余部分為高鋁粘土澆注襯)鋼包內(nèi)。放鋼時(shí)包內(nèi)加入脫氧劑、增碳劑、合金元素和固態(tài)造渣材料。此時(shí)確保鋼水脫氧和精煉，以便脫硫(脫硫率達(dá)60％)和去除非金屬夾雜。扒鋼包渣后在鋼包爐內(nèi)造新高堿度渣，鋼水爐外脫氧精煉達(dá)到規(guī)定化學(xué)成份和溫度。鋼水經(jīng)鋼包爐爐底透氣磚的整個(gè)吹氬時(shí)間為40～50min,用高堿度渣處理鋼水過程中保證爐外精煉鋼水，脫硫、脫氧和去除非金屬夾雜。鋼包爐內(nèi)鋼水經(jīng)處理后硫含量為0.005％,氧含量為12ppm。包內(nèi)渣上浮后進(jìn)行真空處理，以保證包內(nèi)渣層厚度為60～70mm。高真空度(100Pa)時(shí)真空處理10～15min同時(shí)鋼水吹氬。
真空處理過程中繼續(xù)精煉鋼水去除有害雜質(zhì)和氣體。此時(shí)的鋼水脫硫率為50～80％，最低含硫量0.003％。真空處理時(shí)氫(平均2ppm)、氮(平均75ppm)和氧(平均0.2ppm)含量明顯降低。氧樣取自于真空處理后的鋼水。
研制的整個(gè)氧含量確定方法可消除與生產(chǎn)試樣時(shí)試樣表面氧化相關(guān)的偏差。采用不同的方法，即根據(jù)前蘇聯(lián)ГОСТ801-78、美國標(biāo)準(zhǔn)ASTME-45-95、德國DIN標(biāo)準(zhǔn)50602-85評定污染度時(shí)，完善的冶煉、爐外處理和澆鑄工藝大大提高了鋼水的純凈度。根據(jù)DIN標(biāo)準(zhǔn)評定時(shí)，真空處理鋼水純潔度高(標(biāo)準(zhǔn)≤12時(shí)K3=0，標(biāo)準(zhǔn)≤13時(shí)K4=0.12)。根據(jù)ГОСТ801-78評定時(shí)，約2％爐次偏離最初檢測標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)電弧爐－固態(tài)造渣材料－鋼包爐工藝冶煉時(shí)，19％爐次偏離標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)ASTME標(biāo)準(zhǔn)評定時(shí)，較之非真空處理鋼軋材的73％硫化物、65％氧化物和85％粗系點(diǎn)狀?yuàn)A雜，真空鋼具有100％細(xì)系夾雜合格爐次和93％粗系氧化物夾雜合格爐次。
根據(jù)ASTME-45的評定，基于評定300～500個(gè)試場全部夾雜的D法，將對真空處理鋼水質(zhì)量問題作出最準(zhǔn)確的解釋。由表中看出，全部類型細(xì)系夾雜標(biāo)準(zhǔn)范圍較大(5～140倍)，而粗系夾雜接近于要求的零位值。采用研制的工藝可為國外用戶提供嚴(yán)格要求氧含量達(dá)(達(dá)12ppm)和非金屬雜質(zhì)含量的真空處理鋼。
因此，第聶伯特殊鋼廠開發(fā)了優(yōu)質(zhì)軸承鋼生產(chǎn)工藝流程，該工藝較之非真空處理鋼水保證爐外精煉鋼水，脫硫、去氫、脫氧和去除非金屬夾雜。
軸承鋼的規(guī)格品種包括φ8～220mm熱軋棒材和φ2～40mm精鍛冷拔材，φ8～13mm熱軋盤條和φ2～12.5mm冷軋盤條，表面特殊精整棒材。隨著客戶需求的增長和由于開發(fā)新工藝流程和設(shè)備，軸承鋼的生產(chǎn)工藝得以完善�？蛻羰紫葘ξ床捎秒娫厝酆驼婵针娀≈厝垡睙掍摰奈廴径取⒎墙饘賷A雜含量和使用ГОСТ801-78后的氧含量提出了要求。在持續(xù)冶煉期間分階段完善工藝，以提高未采用特{TodayHot}殊電冶金方法冶煉鋼水的純凈度。
第一個(gè)工藝流程包括在60t堿性電弧爐內(nèi)冶煉鋼水，精煉和放鋼到高堿度渣鋼包內(nèi)，將鋼水澆鑄成2.8～3.6t鋼錠.。鋼具有氧化物，特別是點(diǎn)狀非金屬夾雜含量高的特點(diǎn)，氧含量處于(25～40)ppm水平上。
70～80年代，為了提高鋼的純凈度和降低氧含量，公司曾試驗(yàn)過采用CaO-Al2O3 系液態(tài)合成渣處理出鋼鋼水，以及采用真空渣處理裝置。這種處理方法保證降低氧化物和硫化物夾雜含量，同時(shí)將氧含量降至(15～25)ppm。但是因鋼水的點(diǎn)狀?yuàn)A雜污染度高，該工藝未被采納。
第二個(gè)完善軸承鋼生產(chǎn)工藝的方法是采用石灰和螢石固態(tài)造渣材料冶煉和處理出鋼鋼水。該工藝可提高產(chǎn)品合格率，特別是在生產(chǎn)斷面＜40鋼時(shí)，但是氧含量仍很高(達(dá)30ppm)，不符合ГОСТ801-78的要求(≤20ppm)。80年代采用的爐外處理方法提高了鋼的純凈度和降低了包括氧在內(nèi)的氣體含量。199１年使用了本廠設(shè)計(jì)的鋼包爐，而在1996年則采用了達(dá)涅利公司的鋼包爐。
用固態(tài)造渣材料處理出鋼鋼水、與鋼包爐內(nèi)高堿度渣處理鋼水相匹配提高了鋼水純潔度，降低氧化物、硫化物和點(diǎn)狀?yuàn)A雜含量，同時(shí)使鋼中氧含量平均降低到18ppm。
1999年投入使用曼內(nèi)斯曼·德馬克公司的鋼包型真空裝置后，能夠達(dá)到世界市場根據(jù)ASTM和DIN標(biāo)準(zhǔn)評定非金屬夾雜污染度和氧含量的要求。完成了以下綜合工作：明確了對出爐半成品的要求；試驗(yàn)過不同的出鋼方案；用{HotTag}固態(tài)造渣材料處理鋼水和出鋼時(shí)脫氧；制定鋼包扒渣和鋼包爐造新渣工藝；完善在鋼包爐和真空裝置處理過程中的鋼水脫氧過程；鋼水“輕微”吹氬工藝被作為關(guān)鍵因素；澆鑄過程中吹氬保護(hù)鋼流；制定從鋼水中取氧氣樣方法；完善氧含量的確定方法。
完善后的工藝流程包括在60t堿性電弧爐內(nèi)冶煉半成品；放鋼到(氧化期或短時(shí)間精煉后)Mgo基主襯或復(fù)合襯(渣帶由方鎂石碳磚構(gòu)成，其余部分為高鋁粘土澆注襯)鋼包內(nèi)。放鋼時(shí)包內(nèi)加入脫氧劑、增碳劑、合金元素和固態(tài)造渣材料。此時(shí)確保鋼水脫氧和精煉，以便脫硫(脫硫率達(dá)60％)和去除非金屬夾雜。扒鋼包渣后在鋼包爐內(nèi)造新高堿度渣，鋼水爐外脫氧精煉達(dá)到規(guī)定化學(xué)成份和溫度。鋼水經(jīng)鋼包爐爐底透氣磚的整個(gè)吹氬時(shí)間為40～50min,用高堿度渣處理鋼水過程中保證爐外精煉鋼水，脫硫、脫氧和去除非金屬夾雜。鋼包爐內(nèi)鋼水經(jīng)處理后硫含量為0.005％,氧含量為12ppm。包內(nèi)渣上浮后進(jìn)行真空處理，以保證包內(nèi)渣層厚度為60～70mm。高真空度(100Pa)時(shí)真空處理10～15min同時(shí)鋼水吹氬。
真空處理過程中繼續(xù)精煉鋼水去除有害雜質(zhì)和氣體。此時(shí)的鋼水脫硫率為50～80％，最低含硫量0.003％。真空處理時(shí)氫(平均2ppm)、氮(平均75ppm)和氧(平均0.2ppm)含量明顯降低。氧樣取自于真空處理后的鋼水。
研制的整個(gè)氧含量確定方法可消除與生產(chǎn)試樣時(shí)試樣表面氧化相關(guān)的偏差。采用不同的方法，即根據(jù)前蘇聯(lián)ГОСТ801-78、美國標(biāo)準(zhǔn)ASTME-45-95、德國DIN標(biāo)準(zhǔn)50602-85評定污染度時(shí)，完善的冶煉、爐外處理和澆鑄工藝大大提高了鋼水的純凈度。根據(jù)DIN標(biāo)準(zhǔn)評定時(shí)，真空處理鋼水純潔度高(標(biāo)準(zhǔn)≤12時(shí)K3=0，標(biāo)準(zhǔn)≤13時(shí)K4=0.12)。根據(jù)ГОСТ801-78評定時(shí)，約2％爐次偏離最初檢測標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)電弧爐－固態(tài)造渣材料－鋼包爐工藝冶煉時(shí)，19％爐次偏離標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)ASTME標(biāo)準(zhǔn)評定時(shí)，較之非真空處理鋼軋材的73％硫化物、65％氧化物和85％粗系點(diǎn)狀?yuàn)A雜，真空鋼具有100％細(xì)系夾雜合格爐次和93％粗系氧化物夾雜合格爐次。
根據(jù)ASTME-45的評定，基于評定300～500個(gè)試場全部夾雜的D法，將對真空處理鋼水質(zhì)量問題作出最準(zhǔn)確的解釋。由表中看出，全部類型細(xì)系夾雜標(biāo)準(zhǔn)范圍較大(5～140倍)，而粗系夾雜接近于要求的零位值。采用研制的工藝可為國外用戶提供嚴(yán)格要求氧含量達(dá)(達(dá)12ppm)和非金屬雜質(zhì)含量的真空處理鋼。
因此，第聶伯特殊鋼廠開發(fā)了優(yōu)質(zhì)軸承鋼生產(chǎn)工藝流程，該工藝較之非真空處理鋼水保證爐外精煉鋼水，脫硫、去氫、脫氧和去除非金屬夾雜。