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。     

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。     

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。     

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。     

70 t BOF-LF-VD-CC流程转炉钢氮含量控制的工艺实践

炼钢厂冶炼20CrMnTi,45,40Cr,GCr15钢的生产流程为70 t BOF-LF-VD-220 mm×220 mm CC工艺。由22炉20CrMnTi,40Cr和45钢中氮含量分析得出转炉出钢后钢中平均氮含量-[N]为21.70×10^-6,LF精炼后平均[N]48.95×10^-6,中间包平均[N]63.62×10^-6。通过将铁水比从85%提高到92.3%,控制转炉终点[P]≤0.008%,出钢前钢包充氩,LF精炼快速形成泡沫渣,渣层厚100~120 mm,防止钢水吸氮,连铸时采用长水口控制吹氩量等措施,6炉GCr15钢冶炼结果表明,LF精炼后[N]为51.8×10^-6~60.2×10^-6,VD后[N]29.1×10^-6~33.9×10^-6,钢材中氮含量为31.8×10^-6~40.0×10^-6,满足用户对钢材冷加工的需要。     

高品质轴承钢超低氧含量和非金属夹杂物控制的进展

超低氧含量和低夹杂物级别是高品质轴承钢的重要指标。分析了高品质轴承钢中超低氧含量和非金属夹杂物控制的影响因素,如出钢除渣、铝脱氧、高碱度精炼渣、真空或非真空条件下的长时间搅拌和合理的生产工艺流程等。得出生产5×10^-6[O]、≤1×10^-6[H]和≤12×10^-6[Ti]的超纯净高品质轴承钢的关键是对各冶炼工序的严格控制。文中分析了国内轴承钢的质量并提出了研究方向。     

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。     

100 t EAF-LF-VD-CC流程生产非调质钢的工艺实践

非调质钢S38MnSiV(/%:0.41～0.45C、0.55～0.70Si、1.40～1.55Mn、≤0.025P、≤0.025S、0.10～0.20Cr、0.11～0.15V、0.012 0～0.020 0N)的生产流程为40%铁水+废钢-100 t EAF-LF-VD-160 mm×160 mm～260mm×340 mm CC工艺。通过控制电弧炉出钢终点[C] 0.15%～0.30%,出钢[P]≤0.012%,出钢温度1 640～1 680℃,高碱度渣精炼,控制钢液铝含量,VD后喂氮化锰线控制钢液中氮含量等工艺措施,8炉生产结果表明,钢中氧含量-[O]5×10^-6～11×10^-6,[H]1.2×10^-6～1.5×10^-6,[N]135×10^-6～180×10^-6;260 mm×340 mm铸坯热孔成Φ140 mm棒材经880℃ 120 min正火风冷,580℃ 240 min回火空冷后的抗拉强度Rm为870～925 MPa,屈服强度Rel为560～605 MPa,其冶金质量满足标准要求。     

80t BOF-LF-VD-CC流程生产GCr15轴承钢控氧的工艺实践

分析了BOF终点[C]对终点[O]的影响,LF精炼渣（FeO+MnO）和[Als]对钢水[O]和钢材T[O]的影响。通过控制BOF终点[C]0.12%~0.15%,下渣量＜0.10%,LF精炼控制[Als]0.015%~0.025%,采用高碱度中间包覆盖剂和专用GCr15钢连铸保护渣等工艺措施,在稳定工艺控制的条件下,可使钢中T[O]≤10×10^-6,平均T[O]为6.62×10^-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。     

120 t转炉-LF-RH-CC流程生产GCr15轴承钢的工艺和冶金质量

攀钢采用铁水预处理-120 t顶底复吹转炉-LF-RH-280 mm×380 mm连铸工艺生产GCr15轴承钢。通过转炉采用挡渣技术和增碳法操作工艺,转炉终点碳0.03%～0.07%,出钢时加入含CaC₂脱氧剂预脱氧,出钢后进行铝脱氧,LF精炼渣碱度CaO/SiO₂3.0～5.0,中间包平均钢水过热度为26.5℃。检验结果表明,铸坯的碳偏析指数为1.08,平均[O]为8×10^-6,[P]≤0.015%,[S]≤0.011%,夹杂物级别满足标准要求。     

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。     

100t DC EAF-LF-VD-CC流程硫易切削钢SAE1144的生产实践

中碳硫系易切削钢SAE1144（/%:0.42~0.47C,0.15~0.30Si,1.45~1.65Mn,0.24~0.30S,≤0.025P）采用100t DC EAF-LF-VD-280 mm×320 mm坯连铸工艺流程生产。通过控制出钢钢包温度≥1000℃,出钢时加入200 kg硅铁,钢包底吹氩搅拌;LF采用专用精炼渣系（/%:45~55CaO,15~25Al₂O₃,15~25SiO₂）,喂硫线,≥15 min VD处理后控制钢水过热度20~35℃,二冷比水量0.18 L/kg,拉速0.45~0.55 m/min等工艺措施,可稳定控制钢水硫含量和钢水的可浇性,铸坯中心疏松和缩孔级别≤1.5;[O]为14×10^-6~15×10^-6,[H]1.3×10^-6~1.5×10^-6,非金属夹杂物满足质量要求。     

35 t三流不对称中间包流场的物理数学模拟和应用

以钢厂三流不对称GCr15钢320 mm×480 mm方坯连铸35 t中间包为研究原型,采用1:3水模型试验和数值模拟相结合的方法研究不同控流装置对中间包内流场的影响,优化中间包内流场,并得到最优的导流墙结构。结果表明,原型中间包各水口滞止时间很小,死区比例达到39.68%;增加优化后的Y型导流墙后,滞止时间增大了29.51 s,死区比例减小了15.54%,且各水口一致性较好。通过GCr15轴承钢现场试验发现,中间包优化后钢水T[O]由优化前的19.3×10^-6~26.3×10^-6平均值22.7×10^-6降低至9.5×10^-6~17.2×10^-6,平均12.3×10^-6;铸坯中夹杂物由12.0~15.3个/mm²降低到6.8~8.4个/mm²,>1.25μm夹杂物明显降低。     

100t转炉-LF(VD)工艺冶炼轴承钢的氧含量控制

通过铁水预脱硫-100 t顶底复吹转炉-吹Ar-LF(VD)-方坯连铸工艺生产轴承钢的实践,得出冶炼终点钢水碳含量为0.2%~0.6%时,钢水氧含量在50×10^-6到150×10^-6之间;经出钢时脱氧、吹氩、LF(VD)精炼后,中间包钢水中的全氧含量为(14~16)×10^-6,铸坯中的全氧量<12×10^-6。分析表明,加强熔池搅拌,使钢渣充分反应,控制转炉下渣量<5 kg/t钢,加强吹氩搅拌,控制LF顶渣碱度在2.0~2.5之间,(FeO)+(MnO)小于0.5%,可使轴承钢中全氧量进一步降低。     

限制淬透性GCr4轴承钢的组织和性能

试验研究了成分为:1.00%C、0.40%Cr、0.03%Mo、0.034%Al、10×10^-6[O]的GCr4轴承钢经感应穿透加热-表面淬火(840±10)℃+回火150～160℃后的组织和性能。结果表明,热处理后GCr4钢表面层由孪晶马氏体和位错马氏体组成,心部组织为屈氏体+索氏体。GCr4钢的淬透性(J60,3.0 mm)明显低于GCr15钢(1.01%C、1.52%Cr、11×10^-6[O])的淬透性(J60,4.5 mm);其感应加热淬火+回火的冲击韧性和断裂韧性KIC分别比(840±10)℃淬火+(150～160)℃回火的GCr15钢提高66%～104%和67%。GCr4钢接触疲劳寿命较GCr15钢提高12%～26%。     

100 t EAF-LF-VDΦ500 mm连铸坯流程高压锅炉用钢SA-210A1生产实践

生产的高压锅炉用钢SA-210A1（/%:0.08～0.11C,0.22～0.24Si,0.72～0.74Mn,0.007～0.010P,0.004～0.005S,0.010～0.015V,0.025～0.035Ti,0.012～0.018Alt）的冶金工艺流程为55%铁水+废钢-100 t EAFLF-VDΦ500 mm坯连铸-轧制成Φ130mm圆钢。通过低铝脱氧工艺-EAF终点控制[C]≤0.06%,[P]0.006%～0.010%,出钢加石灰12 kg/t,AD粉（/%:10～13A1,55～60Al₂O₃,5～8SiO₂, 5～8Mg0）3 kg/t,700%Al钢芯铝3 kg/t预脱氧;LF采用5.76～6.06高碱度Al₂O₃渣系,LF终点喂0.40 kg/t钙线,软吹≥10 min;中间包钢水过热度15～25℃连铸结晶器和末端电磁搅拌,拉速0.31～0.32 m/min,铸坯缓冷≥48 h等工艺措施,SA-210A1钢中的[O]16×10^-6~ 24×10^-6,[N]65×10^-6～80×10^-6,[Alt]≤0.020%,铸坯和热轧圆钢低倍组织和非金属夹杂物均满足要求     

120 t BOF-LF-RH-CC流程冶炼石油套管钢时TiN的析出和控制

石油套管用钢(/%:0.26~0.29C,0.25~0.35Si,0.40~0.50Mn,≤0.009P,≤0.004S,0.95~1.05Cr,0.09~0.11V,0.02~0.04Al,0.015~0.020Ti,≤0.0060N)的生产流程为铁水预处理-120 t BOF-吹氩-LF-喂CaSi线-RH-合金化-喂CaSi线-软吹氩-Φ220 mm圆坯连铸工艺。通过热力学分析得出钢中N含量超过50×10^-6以及工业试验得出生产的圆铸坯中的N含量为67×10^-6时,在铸坯中易形成2μm以上的TiN夹杂。通过控制BOF终点[N]≤30×10^-6,LF终点[S]≤25×10^-6,[O]≤25×10^-6,[N]≤35×10^-6,RH合金化后终点[N]≤35×10^-6,[H]≤1.5×10^-6,稳定喂CaSi线速度300~400 m/min,控制中间包[N]≤40×10^-6,严格连铸保护浇铸工艺,则铸坯中的N含量≤50×10^-6,钢中TiN夹杂数量显著下降,未发现大尺寸TiN夹杂物。     

150t转炉-LF＋RH流程生产GCr15轴承钢的有害元素控制

本钢炼钢厂采用铁水脱硫-150 t转炉-LF+RH-TB精炼-350 mm×470 mm坯连铸流程生产GCr15轴承钢.通过使用优质铁水(%:0.000 2Ca、0.002 7Cu、≤0.001As、≤O.001Sn、≤0.001Sb、0.002Pb),控制铁水中[P]≤0.040%,[S]≤0.003%,转炉出钢合金化后[Ti]为12×10-6,控制LF+RH精炼过程增[Ti],LF末期[Als]0.04%等工艺措施,有效地控制GCr15轴承钢的有害元素,使成品钢[Ti]≤30×10-6,[Ca]≤8×10-6,[0]≤8×10-6,[N]≤38×10-6,[H]≤0.8×10-6,轧材低倍、夹杂物等指标均达到标准要求.     

80 t转炉-LF-VD-CC流程冶炼N80-1石油套管钢的工艺实践

N80-1石油套管钢36Mn2V(%):0.34～0.38C、0.25～0.40Si、1.45～1.70Mn、≤0.020P、≤0.015S、0.01～0.04Al、0.11～0.16V,(Sn+Sb+As+Pb+Bi)≤0.035,[O]≤35×10^-6,[N]≤80×10^-6,[H]≤2.5×10^-6由80 t顶底复吹转炉-LF-VD-Φ210～270 mm圆坯连铸工艺冶炼。通过高拉碳补吹氧、控制终点[C],控制出钢回磷≤0.008%,使用碱度3.2～4.0的精炼渣系等工艺措施,使该钢P为0.012%～0.019%,S为0.003%～0.005%,[O](11～22)×10^-6,[N](39～76)×10^-6,[H](1.5～2.1)×10^-6,其成分、组织和性能均达到用户以及API Spec5CT标准要求。