轴承知识

轴承钢的冶炼


 电炉流程,即电炉——炉外精炼——连铸或模铸——轧制;
 转炉流程,即高炉——铁水预处理——转炉炉外精炼——连铸——轧制;
 特种冶炼方法,即真空感应炉(VIM)——电渣重熔(ESR)——轧制或锻造。
典型的轴承钢生产流程  
 瑞典SKF:100t EF—ASEA-SKF—IC,生产Ø12-32mm棒线材、外径90-200mm及外径55-110mm钢管;
 日本山阳:废钢预热——90 t EF(偏心底出钢)——LF——RH——CC(立式3流,370mm×470mm)或IC——热轧(材)和冷轧。生产Ø102-600mm棒材等,外径50-180mm热轧钢管,外径22-95mm冷轧钢管;

 日本大同:废钢预热——90tEAF——LF——RH——CC(370mm×480mm);
 日本神户:高炉——铁水预处理——80tLD-OTB顶底复吹转炉——除渣——ASEA-SKF钢包精炼——连铸(2流立弯型,300mm×430mm),生产Ø18-105mm棒线材;
 日本川崎:高炉——铁水预处理——转炉——钢包精炼——真空——连铸(4流400mm×560mm);

 日本住友:高炉——转炉——VAD/RH——连铸/模铸(410mm×560mm),棒线材;
 日本新日铁:高炉——转炉——LD转炉——LF钢包精炼——RH——连铸,生产Ø19-120mm棒线材;
 日本爱知制钢:EAF——钢包精炼——RH——连铸,生产Ø16-100mm棒线材;
 德国克虏伯:110t UHP- EAF——钢包冶金——连铸(6流260mm×330mm),生产Ø28-80mm棒线材。
国外轴承钢的生产工艺特点  
 炉子大型化;无渣出钢;Al脱氧;真空或非真空条件下长时间搅拌;高碱度渣精炼;连铸。
 相关技术体现在:钢包耐火材料的碱性化及钢包和中间薄的高温预热。

 具体精炼技术体现在:初炼钢液的低氧化和低温化;初炼炉出钢的钢渣分离;精炼渣的合成化和液相化以及在线分析化;钢液精炼的模型化(包括吹氩搅拌的流量、时间以及吹氩位置);钢包浇钢的出渣;温度和成分以及铝脱氧工艺的过程控制。

 连铸技术体现在:钢包和中间包的留钢;钢流浇注气氛的惰性化和防堵;中间包钢水的大容量化;中间包钢水流动的最优化;结晶器钢液面的稳定;连铸坯的大型化;二冷喷雾的均匀;电磁搅拌的多极化;轻压下技术。
轴承钢生产的基本条件  
 大容量初炼炉,保证钢水低磷,成份温度合格,实现无渣出钢;
 具备加热、真空、合金微调的精炼装置,最大限度脱除氧、氢等气体。保护浇铸防二次氧化;
 采用多极组合电磁搅拌和轻压下技术,保证钢坯的中心质量,减少中心偏析;
 轧机均为无扭无张力高速轧机轧制,保证轧材尺寸精度和表面质量。

 国产轴承钢精炼比已经达到100%,平均氧含量已达到8×10-4%,好的达到4×10-4%,但是与瑞典SKF、日本山阳等先进的厂家相比,在钢中微量杂质元素含量、表面质量及内部质量稳定性方面仍有差距。如钛含量偏高,普遍在0.003%以上。
 我国棒材比重很大,占80%以上,管材几乎为零,线材、带材比重也较低。
1 电弧炉流程冶炼轴承钢
 UHP EAF-LF-VD-CC或IC为例,工艺流程为:电炉出钢——LF座包工位(底吹氩开始)——测温——供电造渣——脱氧和脱硫——调整成分——测温——VD工位——真空精炼——喂线(铝脱氧或钙处理,底吹氩结束)——连铸平台测温——连铸机浇铸。中心任务:脱氧和非金属夹杂物去除及其控制。
超高功率电弧炉初炼  
 主要任务:熔化废钢、脱碳、脱磷和升温;
 炉料中配碳量可配到1.00%-1.3%,用矿石、氧气脱碳、脱磷、自动流渣,偏心地出钢,留渣留钢。出钢时可以将碳含量控制在高碳铬轴承钢的下限,炉外精炼增碳量很小,方便操作;
 要求初炼炉钢液低氧化合低温化,防止氧化渣入钢包。
LF钢包精炼炉  
 LF精炼目的:脱氧、降硫、合金化、调整成分,控制合适的浇注温度。轴承钢的中心任务:脱氧!
 LF加热前,用铝对钢液沉淀脱氧,然后加热、调整钢液成分、调整精炼渣成分、吹氩搅拌;
 快速造碱性渣——脱氧脱硫;

 底吹氩控制——过大,钢渣反应过分激烈和钢液对耐火材料冲刷严重,氧化物和钛化物进入钢液;过小钢液温度、成分以及钢渣反应都不均匀,不充分,脱氧产物不能充分上浮;
 合适的底吹氩制度:精炼前期以较大的氩气压力搅拌;后期以较小的氩气压力搅拌——使钛含量在精炼过程中基本稳定,同时可使硫含量和氧含量活度不断下降。一般控制在0.2-0.3MPa。
VD真空去气  
 主要目的——真空去氢、真空下碳脱氧继续脱氧、利用氩气搅拌去夹杂,一般脱氮不明显;
 进入VD前,除去炉渣,降低渣碱度,控制吹氩强度,真空前加Al终脱氧,缓吹氩。前期吹氩不大于0.2Mpa,后期在0.1Mpa以下,可使钢液和炉渣充分反应,脱氧产物充分上浮;

 真空时间过短——脱氧产物不能充分上浮;过长——耐火材料表层被钢液长期冲刷而剥落进入钢液,不利于钢中钛含量的控制;
 真空脱气后软吹氩搅拌——控制非金属夹杂含量。结束VD处理前5min,视钢液含铝量补充喂铝线,再进行弱搅拌以清洗钢液;
连铸或铸锭(IC) 
2 转炉炼钢
 原料条件好,铁水的纯净度和质量稳定性均优于废钢;
 采用铁水预处理,进一步提高铁水的纯净度;
 转炉终点碳控制水平高,钢渣反应比电炉更趋于平衡;
 转炉钢气体含量低;
 连铸和炉外精炼和工艺水平与电炉相当。

 日本和德国采用不同的生产工艺,区别——炼钢终点碳的控制;
 日本——“三脱”预处理,少渣冶炼高碳钢技术,生产低磷低氧钢;
 德国——转炉低拉碳工艺,保证转炉后期脱磷效果,依靠出钢是增碳生产轴承钢。

 铁水预处理:镁基脱硫剂处理,入炉铁水w[S]≤0.005%,处理后将渣100%扒除;
  转炉冶炼:采用高拉碳方法,终点碳w[C]≤0.40%,同时控制w[P]≤0.010%。废钢中配入铝锰钛提温剂——补充终点高碳控制是温度不够;出钢温度1700℃,碳含量0.34%,磷含量0.007%;

 出钢过程在包内采用高Cr合金、Si-Mn合金、炭粉进行合金化和增碳,并进行挡渣操作,采用底吹氩搅拌去除钢液中的全氧;
 LF精炼采用低碱度CaO-Al2O3渣系,脱硫率达50%-70%,降低Al类夹杂;与脱氧产物有一致的组分,两者的界面张力小,易于结合成低熔点的化合物——较强的吸收Al2O3夹杂能力,消除含CaO的D类夹杂。同时底吹氩均匀成分、温度;

 吹氩弱搅拌:根据参考样的成分分析,补充高铬、高锰、炭粉进行成分调整满足内控要求,在温度高于吊包温度20-30℃时进行吹氩弱搅拌——夹杂物进一步上浮; 

(来源:中华轴承网)