连铸轴承钢管坯的研究与开发.doc

连铸轴承钢管坯的研究与开发

1前言宝钢集团上海五钢有限公司(以下简称上海五钢)自上世纪80年代以来一直跟踪世界轴承钢连铸技术动态。1997年，上海五钢100t直流电炉―100t钢包炉―100t真空炉―5流连铸机生产线和相应的加热―轧制生产线上成功地开发了轴承钢的小方坯连铸―加热轧制技术。2000年，为了进一步调整轴承钢品种结构和降低生产成本，充分发挥该生产线的产能，开发了连铸轴承钢管坯的工艺流程，并围绕该工艺流程进行研究，提高了轴承钢的纯净度，并使连铸轴承钢的碳化物的纵向弥散度优于模铸轴承钢材，取得显著的经济效益。2连铸轴承钢管坯的工艺流程及其主要装备连铸轴承钢管坯的工艺流程如下：100t直流电炉―100t钢包炉―100t真空炉―5流连铸机浇注220amm×220mm方坯―三段推钢连续式加热炉―横列式500轧机轧制φ55-75mm轴承钢管坯；或5流连铸机浇注140mmxl40mm方坯―梁式全步进三段加热炉―17机架半连续式轧机轧制950mm以下成品材。炼钢―连铸的主要设备参数如下：(1)电炉。公称容量：100t；最大电压：840V；最大电流：92kA；出钢：EBT。(2)钢包炉。变压器容量：18MVA；二次电压：320V(最大)；二次电流：38000A(最大)；吹氩流量：500NL/min(最大)。(3)真空炉。结构型式：罐式；喷射泵数量：6+3级；极限真空度：26Pa。(4)连铸机。中间罐容量：20t；浇铸半径：10.25m；浇铸断面：220×220mm或140×140mm；电磁搅拌：结晶器和凝固末端。(5)三段推钢连续式加热炉。炉型：三段推钢连续式；炉底有效面积：长26m，宽2.2m；轨距：800mm；燃料：煤气；最高炉气温度：≤1350℃。(6)500三辊横列式轧机。轧制力矩：294kN；辊身长度：1500mm；轧辊直径：530~580mm；机架形式：半闭口式加强型轧机；主电机功率：1700kW。3炼钢―连铸轴承钢管坯的工艺研究3．1钢液纯净度对连铸坯质量的影响对比试验证实，连铸材的材料疲劳寿命大于模铸材的根本原因是连铸材的纯净度要明显优于模铸材。因此，在现有装备条件下，尽可能改善连铸材质量，应强调钢中磷、硫、氧含量和夹杂物的控制。(1)钢中磷含量的控制。由于强调了钢液纯净度，电炉的去磷和出钢挡渣操作水平有了相当的改善。磷含量在0.010％以下的比例从试验前期的40％提高到试验中后期的83％。(2)钢中硫含量的控制。钢中硫含量不仅对钢液的可浇性有重要影响，而且对连铸坯或连铸材的中心疏松和中心偏析也有影响。因此，连铸轴承钢管坯的硫含量一般控制在0.010％以下。试验炉号的硫含量在0.010％以下的比例已达100％；最低的硫含量可达0.004％。(3)钢中氧含量的控制。钢中氧含量综合反映了钢液纯净度的总量水平。因此，在公司企标中明确规定钢中氧含量应在10×10-6（-6上标）以下。试验炉号的氧含量在5×10-6（-6上标）~9×10-6（-6上标）。(4)钢中点状夹杂的控制。连铸轴承钢工艺决定了精炼工艺必须高效和受控，而且希望在有限的精炼时间内尽可能降低钢中硫和氧含量。因此，常用的精炼炉渣的CaO/SiO2（2下标）>5.0。但其副作用是，这种渣系在缺乏有效的控制手段或经验的条件下，易使钢中产生级别较高的点状夹杂物。为此，对试验炉号的连铸轴承钢，进行精炼渣系、脱氧制度和供氩制度调整，调整后的复合工艺可使风中点状夹杂物(包括细系和粗系)严格控制在1.0级以下。3．2过热度对连铸坯质量的影响通过分析过热度对220×220mm连铸坯缩孔评级的影响，可知，随着过热度的下降，连铸坯低倍的缩孔情况明显改善。只要过热度≤30℃，连铸坯低倍的缩孔评级组织可达到2.0以下。目前，中间罐钢水过热度波动范围已控制在8.5℃。3．3电磁搅拌对连铸坯质量的影响为了使电磁搅拌工艺参数达到最优，进行凝固末端电磁搅拌单向或双向以及搅拌工艺可使碳偏析指数波动范围从0.88~1.49缩小到1.03―1.20。4轧钢工艺和压缩比对连铸材质量的影响4．1加热炉加热温度对连铸材质量的影响根据高碳铬轴承钢的固相线和液相线之间的范围较大以及钢中碳化物的溶解特点，采用通过控制炉气温度以达到控制料温的方法，使炉气均热温度控制在1150―1180℃，从而在确保钢中碳化物，尤其是液析基本消除的前提下，尽可能减少脱碳量。4．2加热炉加热时间对连铸材质量的影响根据加热炉加热时间对连铸材的脱碳、带状、液析和中松评级范围的影响，可知，适当增加加热时间，可使脱碳平均增加0.01mm；但带状级别下降了0.2级，中松评级合格率显著增加。4．3压缩比对连铸材质量的影响通过分析压缩比对连铸材质量的影响，可知，提高压缩比，可改善成品材的中松评级。5连铸材料