[发明专利]控制轴承钢中脆性夹杂物的精炼方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，尤其是一种控制轴承钢中脆性夹杂物的精炼方法。

背景技术

高碳铬轴承钢常用来制造滚珠、滚柱和轴承套圈等零部件，随着现代科学技术的发展，对轴承的寿命、稳定性和可靠性等提出了更高的要求，然而轴承钢中的夹杂物破坏了基体的连续性并产生应力集中，成为轴承剥落的裂纹源，对轴承的性能尤其是接触疲劳寿命有极大的影响。

依据GB/T 10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》，钢中常见的夹杂物根据其形态和分布，分为A、B、C、D、Ds五大类。其中A类（硫化物类）、C类（硅酸盐类）通常具有高的延展性，而B类（氧化铝类）、D类（球状氧化物类）、Ds类（单颗粒球状类）由于与基体的热膨胀系数差别大，在轧制过程中不变形，这些夹杂物通常称为脆性非金属夹杂物（脆性夹杂物）。在压力加工过程中，这些脆性夹杂物的周围会形成空隙，成为主要的裂纹来源，对钢材疲劳寿命的影响较大。因此要严格控制钢中脆性非金属夹杂物的数量及分布。

钢中脆性夹杂物的类型、尺寸及分布与精炼渣系的组成、造渣工艺制度以及过程操作控制等密切相关。例如，日本山阳特钢为控制钢中脆性非金属夹杂物的数量及尺寸，采用高碱度精炼渣大幅降低钢中氧含量，同时在RH处理过程中采取措施防止钢渣进入真空室，实现了真空室无渣冶炼，使得钢中非金属夹杂物尺寸≤12um；但该方法对精炼过程控制非常严格，国内钢厂采用该工艺无法实现其夹杂物控制效果。

瑞典SKF为控制钢中脆性非金属夹杂物的数量及尺寸，采用低碱度渣精炼，消除了含CaO的Ds类夹杂物，同时对Al₂O₃夹杂也有较强的吸附能力；但其优异的脱氧能力及夹杂物控制能力是在精炼过程采用电磁和吹氩双重搅拌工艺下实现的，国内钢厂精炼过程无法实现钢包电磁搅拌。

公开号CN1621538A公开了一种减少和细化高碳铬轴承钢D类夹杂物的生产方法，其通过在LF工序采用高碱度渣脱氧脱硫，在VD工序采用低碱度渣减少精炼渣中自由CaO含量的变渣精炼工艺，一定程度上减少并细化了钢中的D类夹杂物；但该工艺需在VD工序扒渣处理且需在钢液中加入低碱度合成渣，对过程温度控制带来较大负担，增加了生产成本，并且该工艺不适合RH真空炉设备。

公开号CN101962702A公开了一种控制钢中非金属夹杂物的方法，其在LF精炼结束和RH真空处理结束分别进行钙处理和软吹，以控制铸坯中的非金属夹杂物类型；该方法可大幅降低钢中钙铝酸盐类脆性非金属夹杂物，但该方法需对钢水进行变性处理（钙处理），这在轴承钢生产中是被禁止的。

公开号CN104087719A公开了一种高碳轴承钢的冶炼工艺，其通过调整渣料及脱氧剂加入，得到高精度精炼渣，碱度值6～9。该工艺脱硫、脱氧效果较好，同时通过严格控制过程钢液Al的含量及渣中CaO/Al₂O₃控制钢中D类夹杂物的含量；但该工艺与日本山阳特钢相似，没有严格的控制及RH真空室无渣操作，难易有效控制钢中脆性非金属夹杂物。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、易控的控制轴承钢中脆性夹杂物的精炼方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括LF精炼和RH精炼工序，所述LF精炼工序：包括出钢合金化到LF处理位预脱氧成渣过程和LF处理过程；

所述出钢合金化到LF处理位预脱氧成渣过程：转炉冶炼终点钢水温度1600～1650℃；出钢后期加入精炼渣7～10kg/t，所述精炼渣为高碱度低熔点精炼渣；出钢过程钢包底吹氩气流量控制2.5～3.5NL/min•t；出钢末期进行挡渣操作，加入铝粒20～40kg；出钢结束到LF精炼过程期间控制钢包底吹氩气流量0.15～0.35L/min•t；

所述LF处理过程：LF处理过程控制钢包底吹氩气流量2.5～5.0L/min•t；LF处理前期加入铝粒30～50kg；LF处理中期，加入石英30～50kg和石灰200～400kg；LF处理中后期，采用中低碱度精炼渣。

本发明所述出钢合金化到LF处理位预脱氧成渣过程，高碱度低熔点精炼渣主要成分的重量含量为：CaO 45～60%、SiO₂≤3%、Al₂O₃ 35～45%。

本发明所述出钢合金化到LF处理位预脱氧成渣过程，挡渣操作为使用滑板挡渣控制转炉下渣量≤3kg/t。