石钢GCr15SiMn轴承钢的开发

介绍了石钢开发GCr15SiMn轴承钢的生产工艺控制,首次生产的GCr15SiMn轴承钢的产品质量、性能指标,均满足用户的要求。     

石钢转炉GCr15轴承钢生产实践

石钢采用60t转炉-60tLF-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0．2％、LF精炼时造高碱度渣、VD控制合理的真空时间和氩气流量、连铸时采用全程保护,能够满足轴承钢的质量要求。     

石钢GCr15轴承钢实践

介绍了石钢采用60 t BOF-LF-VD-CC流程生产GCr15轴承钢的工艺实践,重点研究了工艺过程中氧含量的控制,工艺过程为:以60 t氧气转炉作为轴承钢初炼炉,终点高拉碳,控制下渣量≤50 mm;采用高碱度(R≥3.5)CaO-SiO2-Al2O3渣系进行钢包精炼处理,实现了较好的脱硫和脱氧效果,通过合理的吹氩制度去除了更多的夹杂物;VD处理时真空度控制在67 Pa以下,保持真空时间为10～20 min,VD处理结束后进行吹氩弱搅拌4 min以上,去除了更多的夹杂物,保证了较低的氧含量;石钢施行全流程保护浇注,有效地防止了钢液的二次氧化.最终成材氧的质量分数平均为9.5×10-6,最低达7×10-6,达到了国内先进水平,实现了转炉冶炼GCr15轴承钢的高效、高质、低成本生产.     

石家庄钢铁公司成功开发GCr15SiMn轴承钢

GCr15SiMn钢要求超低氧、高纯净度、耐磨、疲劳寿命高，低倍、高倍、带状、液析要求严格。由于GCr15SiMn轴承钢较GCr15轴承钢Si和Mn含量更高，更容易引起铸坯成分偏析，因此，在冶炼过程中要采取有效措施控制偏析。     

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。     

GCr15SiMn轴承钢铸锭的原位统计分布分析

对真空感应炉熔炼后浇注的GCr15SiMn轴承钢铸锭进行原位统计分布分析,研究过热度对铸锭C、Si、Mn、Cr元素偏析以及疏松的影响。研究表明:过热度较低时(25 ℃),受溶质元素在凝固前端大量形核以及钢液热对流差等影响,铸锭的凝固末端出现明显的偏析和缩孔,C元素的统计偏析度达7.83%,统计疏松度为1.76%;随着过热度的进一步提高(55 ℃),钢液的热对流有所加强,各元素的偏析情况得到一定的改善,C元素的统计偏析度和疏松度均达到最低,分别为4.06%和1.34%;当过热度较高时(75 ℃和105 ℃),钢液的热对流较为强烈,溶质元素上浮,使得铸锭凝固末端的偏析以及疏松情况又有所恶化。因此,通过铸锭偏析和疏松的定量分析可知,过热度55 ℃为最佳浇注工艺参数。     

精炼GCr15钢氧含量的影响因素及控制

本文以生产实践为依据，分析讨论了ＬＦ＋ＶＤ＋喂铝线工艺精炼ＧＣｒ１５钢氧含量的影响因素，并提出了合理的控制参数。     

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。     

莱钢50t EBT EAF-LF(VD)-CC生产GCr15轴承钢的工艺实践

莱钢采用EAF全程泡沫渣埋弧操作,EBT出钢合金化,LF 2次精炼渣碱度4.0~5.0,精炼渣的主要成分(%)为:45~50CaO,9~13SiO₂,9~13Al₂O₃,7~8MgO,SiC扩散脱氧和40~60 L/min流量氩气搅拌,VD处理时间≥15 min,连铸全程保护浇铸生产GCr15轴承钢。GCr15轴承钢中的平均氧含量为7.9×10^-6,最高氧含量为10×10^-6。     

过热度对GCr15SiMn轴承钢钢锭宏观偏析的影响

针对GCr15SiMn钢锭易出现宏观偏析凝固缺陷的问题,研究了过热度对GCr15SiMn钢锭宏观偏析的影响规律,使用真空感应炉冶炼1 kg的GCr15SiMn钢锭,通过酸侵试验与OPA技术分别测定了钢锭的凝固组织与宏观偏析,并结合ProCAST软件分析了钢液流动的规律。结果表明,高过热度(70 ℃)时,中心下部出现一定程度的负偏析,中心上部形成了较严重的正偏析同时伴随疏松;中过热度(50 ℃)时,疏松范围较小,碳元素分布较均匀;低过热度(20 ℃)与极低过热度(-20 ℃)时,疏松范围扩大,凝固初期是严重负偏析,凝固末期是严重正偏析。过热度影响偏析的机理为,高过热度时,凝固过程热对流较强,溶质上浮,钢锭上部的正偏析严重;当过热度过低时,初期凝固大量形核并保留在钢锭底部,在底部形成严重的负偏析。     

90tLF(VD)精炼工艺对 GCr15 轴承钢氧含量的影响

北满特钢用90tEBT 电弧炉-LF(VD)-240mm×240mm方坯连铸生产CCr15轴承钢。GCr15轴承 钢钢包精炼时采用碱度为4.46的高碱度渣系,用含32.8%Al的脱氧剂,并进行25 min VD真空处理,保持 [Als]≤0.030%,统计结果表明GCr15轴承钢的氧含量≤8×10-⁶     

GCr15SiMn轴承钢中大尺寸TiN生成与控制

 以西宁特钢EAF→LF→VD→IC工艺路线生产GCr15SiMn轴承钢为研究背景,采用矿物解离分析仪、夹杂物自动分析系统、化学分析及X射线荧光光谱仪等检测手段与热力学计算相结合的方法,研究了铸锭中大尺寸TiN夹杂物的析出机理,分析了冶炼阶段钢液中钛含量增加的原因,并提出了相应的改进工艺。通过对轴承钢中残余钛、氮含量的热力学计算,发现大尺寸TiN主要是在凝固过程中析出和长大,降低冶炼过程中钛含量是控制TiN生成的主要途径。对原工艺冶炼过程钛含量变化进行分析,钢液中钛增量主要发生在EAF出钢→LF结束阶段,其中52%钛增量来自于炉渣。为了避免炉渣中钛进入钢液,借助于七元炉渣CaO-SiO₂-MgO-FeO-Al₂O₃-MnO-TiO₂与钢液之间平衡的钛分配比(LTi)模型,计算了铝含量和炉渣中CaO含量对LTi 的影响,预测了最佳的平衡炉渣成分。结果表明,适当降低铝含量和炉渣中CaO含量可以提高渣-钢之间的钛分配比,降低钢液的钛含量;当铝质量分数为0.015%～0.025%、CaO质量分数为50%～55%时,其他炉渣组元的最佳成分(质量分数)为18%～24% Al₂O₃和12%～17% SiO₂。此外,定量描述了不同LTi条件下EAF下渣量与LF终点钛含量的关系。最后,采用“低炉渣碱度、低铝含量以及严格控制电炉下渣量”的改进措施进行了优化试验,优化后冶炼终点钛质量分数可控制在小于0.002 0%,铸锭TiN平均数密度可由原工艺的2.09个/mm2降低至0.73个/mm2,且TiN尺寸几乎都小于10 μm。     

形变温度对GCr15SiMn钢网状碳化物演化行为的影响

 在Gleeble-1500D热模拟试验机上进行单轴热压缩试验,研究了形变温度对GCr15SiMn钢的组织尤其是网状碳化物的影响。利用连续度系数来定量表征网状碳化物的连续程度。综合分析了形变温度对晶粒尺寸以及网状碳化物的连续度系数的影响。结果表明：随形变温度的升高,网状碳化物的连续性与晶粒尺寸的变化规律保持较好的一致性。网状碳化物的破碎程度随形变温度的降低而增大。综合考虑网状碳化物连续程度、晶粒尺寸以及变形抗力等因素,在轧后不控冷的条件下,GCr15SiMn的终轧温度宜定在800～850 ℃,其中以850 ℃为最佳。     

改善轴承钢GCr15矩形坯缩孔的生产实践

通过对本钢矩形坯生产GCr15铸坯缩孔的成因分析,同时对GCr15的浇铸工艺进行了大量的生产试验研究工作,提出了采用合适的二冷制度、轻压下制度和拉速,以及严格控制过热度等改善矩形坯缩孔缺陷的措施。实践表明:采用改进工艺后铸坯质量得到了明显改善,不大于1.0级的铸坯缩孔比例提高到95%以上。     

大规格轴承钢GCr15SiMn的试制开发

莱钢特钢事业部采用热装铁水+废钢→100 t电炉冶炼→LF精炼→VD真空脱气→连铸(Φ500 mm)→入坑缓冷→加热→Φ1350×1+Φ950×4+Φ800×2轧制→入坑缓冷→精整的工艺流程生产Φ120 mm GCr15Si Mn轴承钢,通过优化冶炼工艺、保护浇注、弱二冷、控制加热、大压缩比轧制等措施,开发的GCr15Si Mn轴承钢成分均匀,纯净度高,氧含量控制在(9~10)×10-6,碳化物带状级别均在1.5以下,液析0.5级,各项指标完全达到技术标准要求。     

GCr15轴承钢中TiN(C)析出行为热力学分析和研究

通过对TiN(C)生成热力学和动力学计算,分析研究了GCr15轴承钢(0.97％C、1.45％ Cr)凝固过程中TiN(C)夹杂的析出规律以及夹杂物长大的影响因素.研究表明,液相线温度以上,TiN不会析出,只有在液相线至固相线温度之间,当凝固百分数fs≥0.4～0.5,1694～1703 K时TiN析出;整个凝固过程中,TiC在凝固末端有少量析出,当fs≥0.87 ～0.92,1 633～1 643 K时,降低Ti、N含量能够显著降低TiN的析出温度和尺寸.冷却速率不会影响TiN的析出温度,但对夹杂长大也有较为明显的影响.控制析出TiN夹杂的条件为:[Ti]/％≤0.006、[N]/％≤0.004和较大冷却速率.     

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。