專利名稱：一種軸承鋼煉鋼過程用精煉渣的制作方法
技術領域：
本發明涉及軸承鋼冶煉工藝，特別涉及一種軸承鋼煉鋼過程用精煉渣。
背景技術：
軸承鋼是制造金屬軸承的原料，主要用于制造軸承的滾珠和滾圈，它具有很高的硬度、強度和耐磨性。由于軸承在工作時受力的接觸面積很小，同時受高速度的反復不斷變化的應力，所以對軸承鋼的質量要求比較高。一般廣泛應用的軸承鋼為GCrl5。檢驗軸承鋼質量的主要項目是接觸疲勞強度和沖擊韌性，對其影響最大的是鋼中
、[H]以及夾雜物的種類和數量、尺寸、分布，其中氧化物夾雜Al2O3和點狀夾雜物-mCaO · HAl2O3對鋼的疲勞強度危害最大.在軸承鋼的質量檢測中，根據夾雜物的組成和形貌，將鋼中夾雜物分為A (硫化物類)、B (Al2O3類)、C (硅酸鹽類)、D (鈣鋁酸鹽類)和 Ds (大顆粒夾雜)共五類夾雜，又根據夾雜物的尺寸大小，將A、B、C、D類夾雜分為粗系和細系夾雜。軸承鋼對鋼中A、B、C、D和Ds類夾雜物都有嚴格的要求，其夾雜物的檢測有嚴格的標準，這些都是基于對軸承鋼質量和性能的保證。軸承鋼的冶煉主要采用電爐(EAF)-鋼包精煉爐(LF)-真空脫氣(VD)-連鑄(CC) / 模鑄(IC)工藝流程，也有采用轉爐和RH真空環流脫氣工藝流程生產軸承鋼的。無論是哪個工藝流程生產，煉鋼過程熔渣組成和性質等的控制是軸承鋼煉鋼生產的關鍵技術。主要通過控制熔渣的組成、堿度(即渣中CaO和SiO2的重量百分比值，通常以CaO/SiA表示) 等達到控制鋼中夾雜物的的目的。目前軸承鋼煉鋼過程所采用的熔渣主要有高堿度(CaO/SiA > 3)和低堿度(CaO/ SiO2 ^ 2)兩類。高堿度渣對控制軸承鋼中A類和C類夾雜物有利，但容易使精煉軸承鋼中生成鋁酸鈣型球狀夾雜物，對鋼中B類夾雜物的控制效果也不理想，使得軸承鋼中B、D類夾雜物超出規定要求，影響了軸承鋼的使用性能；低堿度熔渣對鋼中氧化鋁等B類夾雜物以及鋁酸鈣型D類夾雜物有良好的控制作用，但其脫硫效果受到影響，鋼中A類夾雜(硫化物類)和C類夾雜(硅酸鹽類)的控制不理想。本發明提出的中堿度熔渣，控制合適的熔渣堿度和渣中CaCVAl2O3值，克服了低堿度和高堿度熔渣的不足，對軸承鋼的夾雜物控制非常理想，取得了良好的效果。
發明內容
本發明的目的在于開發一種軸承鋼煉鋼過程用精煉渣，可以控制鋼中夾雜物以提高軸承鋼的質量，滿足軸承鋼對A、B、C、D和Ds類夾雜物的控制要求。為達到上述目的，本發明的技術方案是一種軸承鋼煉鋼過程用精煉渣，其成分重量百分比為CaO 45 55% ,Al2O3 14 20%, SiO2 14 18%，MgO 3 12%、金屬鋁 3 8%，11 彡 0. 15%, P+S 彡 0. 050%，余量為雜質；精煉渣粒度，10-40mm。進一步，Ca0/Si02值范圍控制在2. 7 3. 5。
鋼中夾雜物的種類和數量、尺寸、分布對軸承鋼質量，特別是接觸疲勞強度和沖擊韌性影響很大。鋼中的非金屬夾雜物，破壞了金屬的連續性和均勻性。在交變應力的作用下，易于引起應力集中，成為疲勞裂紋源，降低鋼的疲勞壽命。但是不同的夾雜物類型、形態、數量、尺寸和分布，對鋼的疲勞壽命影響是不相同的。脆性夾雜物(如Al2O3夾雜，屬于 B類夾雜物)一般沿軋制方向排列成串狀或點鏈狀；塑性夾雜物(如硫化物，屬于A類夾雜物)呈連續性分布；點狀(或球狀)夾雜物在熱加工時不變形。因此，不同類型的夾雜物， 具有不同的熱應力變形能力。硬脆夾雜物不具有塑性，在加工和使用過程中難以變形，構成應力集中，使疲勞裂紋萌生期縮短，影響了疲勞性能的提高。顯微觀察表明，在點狀不變形夾雜物的周圍，常常發現有喇叭形的空洞和裂紋。這種空洞引起“劃傷”往往就是疲勞破壞的“胚芽”，因此點狀夾雜物對軸承鋼的危害極大，即D類夾雜物比B類夾雜物的危害大得多。與脆硬性夾雜物相比，塑性夾雜在熱變形時，能夠與基體協調一致的變形，不會導致嚴重的局部應力集中，使疲勞裂紋萌生期延長，因而塑性夾雜物對疲勞壽命的影響遠遠小于脆硬性夾雜物。以上說明，非金屬夾雜物對軸承鋼性能的有害影響因素分為兩個方面，首先是夾雜物的種類和數量，其次是它們的幾何性因子(粒度、形狀、分布等)。關于夾雜物的幾何性因子對滾珠軸承接觸疲勞壽命的影響，試驗結果和理論分析是一致的，夾雜物的分布越均勻越好。此外，夾雜的幾何性因子在某種程度上是由夾雜類型決定的。因此，軸承鋼中非金屬夾雜物對疲勞壽命的影響包括夾雜物的數量、成份、形貌、尺寸和分布等的影響，為了改善軸承鋼的質量，應盡量將鋼的各類夾雜物(包括A、B、C、D類等)含量降低，尺寸變小，分布更均勻，最終達到提高軸承壽命的目的。在軸承鋼的冶煉過程中，對鋼水進行脫氧和合金化操作時，加入到鋼液中的脫氧劑被氧化或與鋼中硫等結合生成了 Al203、MnS、Mn0、Cr203、Si&以及MgO · Al2O3、Si02_Mn0、 Al2O3-SiO2-MnO等復合脫氧產物；合金元素部分被氧化也形成夾雜。為了使軸承鋼中的雜質元素(如硫等)以及夾雜物得到很好的控制，采用本發明的軸承鋼精煉渣，配合適當的工藝，可以達到很好的效果。在本發明軸承鋼精煉渣中CaO,主要是為了使熔渣具有良好的脫硫能力以及對鋼中夾雜物的吸附能力，增強熔渣的脫氧作用，同時起調節精煉渣堿度以及熔渣熔點和流動性的作用。其含量控制在 45%-55% (wt%)，過高的CaO含量會使熔渣熔點升高，流動性降低，不利于渣鋼反應的進行，也影響熔渣對鋼中夾雜物的吸附；過低的CaO含量會降低熔渣堿度，影響熔渣的脫硫能力，對鋼中C類夾雜物的控制也不利。Al2O3，主要是為了使熔渣對鋼中夾雜物具有良好的的吸附能力，特別是對脆性夾雜物的吸附作用需要控制好渣中Al2O3含量。熔渣中的Al2O3含量控制在14 % -20 % (wt % )， 過高的Al2O3含量會使熔渣對夾雜物的吸附能力明顯降低，熔渣的流動性降低，不利于渣鋼反應的進行，其脫硫能力也降低，也影響熔渣對鋼中夾雜物的吸附；過低的Al2O3含量不利于鋼中D類夾雜物的控制。金屬鋁，主要是為了還原渣中的氧化物，如氧化鐵和氧化錳等，實現對鋼水的擴散脫氧，提高鋼水的潔凈度。其含量控制在3%-8% (wt%)0過高的Al含量會使鋼水脫氧產生的脆性Al2O3夾雜物增多，還會使熔渣中的SiO2被還原進入鋼水，影響鋼中Si的控制；過低的Al含量則達不到對鋼水脫氧的目的，鋼水的潔凈度以及C類夾雜物的控制均難以達到理想的效果。SiO2,主要是為了調節熔渣的堿度，實現對鋼中夾雜物的良好控制，同時使熔渣的流動性控制在合理的范圍，促進渣鋼反應的動力學。其含量控制在14%-18% (wt%)0過高的SiO2含量會使熔渣的堿度過低，鋼水的脫硫效果受到影響，鋼中A類夾雜(硫化物類) 和C類夾雜(硅酸鹽類)的控制不理想；過低的SiO2含量會使熔渣的堿度過高，雖然對鋼水的脫硫以及對控制軸承鋼中A類和C類夾雜物有利，但容易使軸承鋼中生成鋁酸鈣型球狀夾雜物，對鋼中B類夾雜物的控制效果也不理想。MgO，是為了保護鋼包內襯的耐火材料，減少鋼包渣對鋼包耐火材料的侵蝕，同時起調節熔渣物性的作用，其含量控制在3%-12% (wt%)0過高的MgO含量會使熔渣粘度增大，不利于熔渣與鋼水之間的反應；過低的MgO含量對鋼包耐火材料的保護作用不明顯。由于軸承鋼中Ti容易形成TiN夾雜，其危害甚至比等粒度的Al2O3更大，嚴重危害軸承鋼的疲勞壽命，在軸承鋼冶煉過程中要嚴格控制鋼中的Ti含量，因此，本精煉渣對T^2 含量也提出了嚴格的控制要求，要求其含量達到< 0. 15%以下。本發明的有益效果與現有技術相比，本發明的軸承鋼用精煉渣具有成渣速度要快、脫氧脫硫能力強、 對夾雜物的吸附能力強、能適當控制鋼中夾雜物的組成和類型等優勢，對改善軸承鋼的質量有明顯作用。對鋼包耐火材料的使用壽命也有利，對環境無不良影響。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步說明。具有CaO、A1203、SiO2, MgO以及Al的成分組成的原料如(高活性冶金石灰、鋁酸鈣預熔渣、硅灰石、白云石和金屬鋁)經破碎一配料一混料一成型一烘干等工序后制成 10-40mm尺寸形狀，在電爐/轉爐出鋼和LF精煉過程加入鋼包，加入量為15_20kg/t. s。分別采用四種組成的軸承鋼用精煉渣進行試驗，其組成、使用效果如表1所示。由表可見，采用本發明的軸承鋼用精煉渣，可以使得軸承鋼的總氧含量和硫含量達到良好的水平。表 權利要求
1.一種軸承鋼煉鋼過程用精煉渣，其成分重量百分比為CaO 45 55%，Al2O3 14 20%, SiO2 14 18%，MgO 3 12%、金屬鋁 3 8%，11 彡 0. 15%, P+S 彡 0. 050%，余量為雜質；精煉渣粒度，10-40mm。
2.如權利要求1所述的軸承鋼煉鋼過程用精煉渣，其特征是，CaCVSiO2值范圍控制在 2 · rJ “ 3 · 5 ο
全文摘要
一種軸承鋼煉鋼過程用精煉渣，其成分重量百分比為CaO 45～55％，Al2O3 14～20％，SiO2 14～18％，MgO 3～12％、金屬鋁3～8％，TiO2≤0.15％，P+S≤0.050％，余量為雜質；精煉渣粒度，10-40mm。CaO/SiO2值范圍控制在2.7～3.5。本發明軸承鋼精煉渣能有效控制鋼中夾雜物的形貌、組成、尺寸分布等，對改善軸承鋼的質量有明顯作用。該渣系具有成渣速度要快、脫氧脫硫能力強、對夾雜物的吸附能力強、能適當控制鋼中夾雜物的組成和類型等優勢。
文檔編號C21C7/076GK102409140SQ20101029174
公開日2012年4月11日 申請日期2010年9月26日 優先權日2010年9月26日
發明者萬根節, 楊寶權, 柳向椿, 黃宗澤 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司