南钢100t UHP EAF-LF(VD)-CC生产GCr15轴承钢的工艺实践

南京钢铁公司采用100 t高阻抗超高功率电弧炉-100 t钢包精炼炉-5流150 mm×150 mm方坯连铸-连轧工艺生产GCr15轴承钢。GCr15轴承钢生产结果统计表明,通过炉料中配入55%～70%铁水,电弧炉出钢时碳含量0.22%～0.24%、磷含量0.004%～0.006%、硫含量0.040%～0.043%;精炼渣成分(%):53～58CaO、13～16SiO₂、15～20Al₂O₃、3～5MgO,碱度2.3～3.3;精炼时全程吹Ar搅拌,67 Pa VD处理≥20min,连铸全程保护浇铸,使真空处理后GCr15轴承钢平均氧含量为10×10^-6,铸坯中最低氧含量为7×10^-6。     

贵阳特钢60t Consteel EAF-LF(VD)-CC流程生产GCr15轴承钢的工艺实践

通过Consteel电弧炉偏心底出钢留渣作业,熔炼过程温度控制为1 560~1 590℃,全程泡沫渣冶炼,出钢时[P]≤0.010%;LF时用低碱度复合精炼渣精炼,VD处理时,真空度≤67 Pa,氩气搅拌20 min;150 mm×150 mm方坯连铸采用全程保护浇铸和结晶器电磁搅拌,使贵阳特钢GCr15轴承钢中的氧含量为(5~11)×10^-6,平均氧含量为9×10^-6。     

高品质GCr15轴承钢80t转炉-钢包炉精炼渣的研究

GCr15轴承钢的冶炼流程为80 t顶底复吹转炉-LF精炼-VD-180 mm×220 mm连铸工艺。研究了碱度3～8的CaO-SiO₂-Al₂O₃-CaF₂-MgO精炼渣系对高品质GCr15轴承钢（/%:0.95～1.05C、0.15～0.35Si、0.25～0.45Mn、1.40～1.65Cr、≤0.025P、≤0.025S、≤0.001 2[O]）冶金质量的影响。生产结果表明,采用碱度5.8的精炼渣（/%:50～55CaO、6～12SiO₂、15Al₂O₃、10CaF₂、≤0.5FeO、≤8MgO）可有效地降低钢中氧含量和夹杂物,GCr15轴承钢的氧含量为（5～9）×10^-6,平均氧含量为5.6×10^-6,硫含量达0.005%～0.009%,夹杂物0～0.5级。     

60 t BOF-LF(VD)-150 mm×150mm连铸生产GCr15轴承钢的工艺实践

济源钢铁公司采用60 t顶底复吹转炉高拉碳操作法,控制转炉终点[C]0.08%～0.20%,出钢过程钢包底吹氩并加铝铁脱氧,LF采用CaO-Al₂O₃-SiO₂高碱度渣精炼,连铸钢水过热度20～30℃,M+F电磁搅拌,全程吹氩保护浇铸,铸坯堆垛缓冷工艺生产150 mm×150 mm GCr15轴承钢铸坯。实践表明,GCr15轴承钢的氧含量为（6.3～11.9）×10^-6,平均氧含量为9×10^-6,连铸坯的低倍组织良好。     

60t转炉-60t LF冶炼GCr15轴承钢氧含量的控制

石钢采用60 t转炉-60 t LF-150 mm×150 mm方坯连铸工艺生产GCr15轴承钢。工艺实践表明,采用高拉碳操作法,转炉平均终点碳含量为0.30%;改进工艺控制转炉出钢下渣量;LF精炼时采用CaO-SiO₂-Al₂O₃高碱度渣;连铸时钢包到中间包采用套管和吹氩保护,中间包水口使用密封垫,有效地控制了钢中的氧含量。统计表明25炉轴承钢氧含量为(6.5~11.9)×10^-6,平均氧含量为10.2×10^-6。     

50 t EBT EAF-LF( VD) -CC流程生产G55SiMoVA轴承钢的工艺实践

石油钻具用轴承钢G55SiMoVA(/%:0.52~0.55C,0.90~1.10Si,0.30~0.50Mn,0.40~0.60Mo,0.20~0.30V,≤0.015P,≤0.015S)的工艺流程为废钢+60%~70%铁水-50 t UHP EBT EAF-60 t LF-VD-260 mm×300 mm连铸。通过采用电弧炉全程泡沫渣埋弧操作,EBT出钢合金化,控制LF二次精炼渣(/%:46~54CaO,10~16SiO₂,11~13Al₂O₃,4.5~7.0MgO)碱度3.2~4.5,SiC扩散脱氧和60~80 L/min流量氩气搅拌,VD 67 Pa真空状态下保持20 min,连铸全程保护浇铸,所生产G55SiMoVA轴承钢轧材中氧含量为9×10^-6~10×10^-6。     

废钢+铁水-50 t EAF-LF-VD流程GCr15轴承钢中的非金属夹杂物行为

通过50 t EAF配加30~40 t铁水和12~16 t优质废钢,EBT无渣出钢,加150~200 kg钢芯铝预脱氧,LF用SiC扩散脱氧,控制精炼渣碱度4.0~5.9, VD前后软吹氩、连铸保护浇铸和电磁搅拌等工艺措施,GCr15轴承钢轧材中的氧含量为8×10^-6~9×10^-6。分析结果表明,LF前至VD后钢中夹杂物尺寸一般≤10μm,最大尺寸40μm,大部分夹杂物尺寸为3~6μm; LF前主要夹杂物为Al₂O₃,镁铝尖晶石,硫化物,Cr₂O₃, TiO₂; VD前后为镁铝尖晶石,CaS和MgO。     

精炼渣对轴承钢中氧含量和夹杂物的影响

采用MoSi₂电阻炉在MgO质坩埚内进行了精炼渣成分(%:47～64CaO、13～23SiO₂、15～25Al₂O₃、5～10MgO、0～8CaF₂;CaO/SiO₂=2.0～4.5)对0.95%C-1.50%Cr GCr15轴承钢中氧含量和夹杂物的影响的实验研究。实验中发现,随精炼渣碱度CaO/SiO₂由2增加至4.5,钢液中的终点全氧含量由20×10^-6降至11×10^-6,夹杂物的总数量、总面积和平均半径减小。适当提高Al₂O₃含量或添加CaF₂,减少MgO含量,可以显著提高炉渣吸附夹杂物的速度和能力。低碱度渣精炼的钢液中夹杂物成分含有≥20%SiO₂,塑性较好,夹杂物的尺寸为15～20μm。高碱度渣精炼的钢液中典型的夹杂物是氧化铝和铝镁尖晶石等脆性夹杂物,尺寸≤5μm。     

低氧含量GCr15轴承钢生产工艺实践

针对石钢60 t LD-LF-VD-CC生产工艺,通过开发高碳低氧出钢、控制LD出钢下渣量、LF到位白渣技术、轴承钢专用精炼造渣工艺、分阶段吹氩工艺、优化连铸工艺等系统控制技术,使GCr15轴承钢平均全氧含量(T[O])明显降低,平均T[O]从原工艺的9.6×10^-6降低到6.34×10^-6,T[O]≤7×10^-6的炉数占到总炉数的82.8%,工艺改进效果显著。     

VD低碱度渣对GCr15轴承钢夹杂物的影响

为了减轻铝脱氧GCr15轴承钢中B类和D类夹杂物的危害,开展了VD低碱度渣和正常碱度渣精炼的对比工业试验研究。结果显示,与正常碱度精炼渣相比,碱度为1.96的精炼渣可使连铸坯中塑性夹杂物比例由14.81%上升为40.65%;同时,全氧(T. O)含量由7.7×10^-6下降至4.9×10^-6,全铝(T. Al)和酸溶铝(AlS)含量由279×10^-6、210×10^-6分别下降至80×10^-6、75×10^-6。热力学计算表明,低碱度精炼渣引起钢液中[Si]活度增大使复合夹杂中Al2O3(inc)含量下降,钢中酸溶铝(AlS)含量落在与塑性夹杂物平衡对应的等铝浓度线范围内,理论计算与试验结果吻合。VD低碱度渣精炼有利于实现轴承钢夹杂物塑性化控制。     

Φ160mm高强韧性非调质钢S38MnSiV的研制

采用30t EBT EAF-40 t LF+VD-3.16 t铸锭-800/650×4轧机流程开发了Φ160mm非调质钢S38MnSiV(%:0.38～0.45C、0.55～0.75Si、1.40～1.55Mn、0.08～0.15V、0.020～0.050S、≤0.025P)。检验结果表明,钢材中氧含量(8～13)×10^-6,氮含量(128～186)×10^-6,氢含量(0.4～1.2)×10^-6;Φ160mm非调质钢S38MnSiV锻成Φ110mm圆钢的组织和机械性能均满足标准要求,用该钢生产的曲轴中值弯曲疲劳极限为3633.3 N·m,安全系数1.771。     

铁路货车制动梁用微合金化钢15Mn2CrVNbE的试制

首钢三炼钢厂采用铁水脱硫-80tLD冶炼-LF(喂丝)精炼-4流方坯连铸工艺生产制动梁用微合金化钢15Mn2CrVNbE(%:0.13～0.17C、1.44～1.59Mn、0.30～0.60Cr、0.02～0.10V、0.02～0.05Nb、0.02～0.05Al)。通过控制钢中Al含量、吹氩、喂硅钙线和全程保护浇铸等工艺措施,149炉生产结果表明,铸坯中氧含量为(7～26)×10^-6,氮含量为(29～79)×10^-6。制动梁成品的力学性能为σ_s465～575MPa,σ_b630～720MPa,δ₅25%～34%,-40℃纵向冲击功36～183J,满足使用要求。     

攀钢120 t转炉-LF+RH流程20CrMnTiH窄淬透性带齿轮钢的试制

攀钢采用120 t转炉-130 t LF+RH-280 mm×380 mm方坯连铸-热轧工艺生产Φ25～160 mm 20CrMnTiH齿轮钢(%:0.20～0.22C、0.25～0.31Si、0,93～1.00Mn、1.03～1.15Cr、0.05～0.08Ti)。检验结果表明,钢中氧含量(10～20)×10^-6(平均14×10^-6),淬透性(J₉,J₁₅)带宽△HRC值≤7,机械性能和组织均符合GB/ T5216-2004标准要求。     

冷镦钢冶炼用新型复合脱氧剂的研究

用1kg MoSi₂炉实验研究了成分(%)为≤0.08C,≤0.06Si,≥0.02Al的SWRM6冷镦钢用2.5kg/t Al块+2.5kg/t 复合脱氧剂包芯线或5.0kg/t AlMgFe块脱氧后钢中溶解氧含量-[O]和夹杂物成分的变化。结果表明,在1873℃钢中初始溶解氧为600×10^-6~850×10^-6时,Al脱氧30min后,[O]为6×10^-6~17×10^-6,再经喂复合脱氧剂包芯线30min后,除喂FeCaAl线的炉次[O]较高为13×10^-6,喂FeSiMgBaCaAl、FeMg-CaAl、FeCa线炉次的[O]均达到3×10^-6~4×10^-6。单用70%~80%Al-10%~15%Mg-Fe合金脱氧30min后的炉次的[O]即达到4×10^-6。典型夹杂物分析表明,用AlMgFe合金脱氧产生较大颗粒夹杂物,易上浮排除。     

氧气顶吹转炉-LF+VD流程生产高碳铬轴承钢的工艺实践

石钢采用60t氧气顶吹转炉-LF+VD-CC流程生产高碳铬轴承钢。602炉次至2449炉次的统计数据表明,转炉冶炼时采用高拉碳操作,平均终点碳为0.15%、[P]0.012%、[S]0.034%。LF+VD精炼后,钢中平均氧含量为9.4×10^-6,Ti含量为52×10^-6,但存在钛、氧含量波动较大,需进一步改善工艺和操作。     

120 t BOF-LF-VD-CC工艺生产GCr15轴承钢的氧含量控制

采用铁水预处理-120 t顶底复吹转炉-LF-VD-φ180 mm连铸工艺生产GCr15轴承钢.统计分析了轴承钢转炉终点[C]对钢水氧活度的影响,LF精炼渣碱度对T[O]的影响,LF末钢中铝含量对VD过程铝损和T[O]的影响.通过控制转炉终点[C]≥0.06％、出钢用铝锰铁强化脱氧;控制LF离位时[Al]0.020％ ～0.040％,( FeO+MnO)≤1％,碱度2.8～4.5;VD软吹时间≥15 min,轴承钢中全氧含量为(6～12) ×10-6.     

40MnB合金钢硼含量的控制

莱钢特钢厂用50 t电弧炉-LF(VD)工艺生产40MnB钢。结果表明,通过保持LF精炼渣的渣碱度3.0～5.5,喂Al线,并在LF精炼末期喂硅钙线,扒渣后50 Pa VD处理35～40 min,VD后喂Al线,再喂钛线,用铝皮包裹FeB₂₀C_0.5-A硼铁插入钢水中,软吹氩,硼铁中硼的回收率为65%～75%,钢中硼含量为0.001 8%～0.002 5%,钢中氧含量≤20×10^-6,氮含量≤80×10^-6。