軸承鋼質量控制工藝實踐

高尚偉　陳鵬飛　任寶祥

軟吹的目的及工藝原理。

目的:進一步去除鋼中的夾雜物、均勻溫度成分,去除有害氣體。

原理:利用氬氣的氣流和鋼液上升過程中,將鋼中夾雜物帶到鋼液表面,讓溶渣吸附夾雜物;夾雜物靠自身的浮力上浮,在尺寸上是有限制的,一般小于30um的小夾雜物是需要長時間的沉淀才能上浮,在生產中是不可取的。通過氬氣氣泡的內真空可以保證這類尺寸夾雜物吸附并很快帶到表面。

軟吹時間與夾雜物的關系:實踐證明軟吹時間太短,不能去除小于30um的夾雜物。一般來講時間越長鋼中的夾雜物尺寸越小,但軟吹時間過長,對于去除夾雜物有利,但對于鋼液吸氣又帶來不利。

氬氣流量的大小也是影響夾雜物上浮的關鍵問題:實踐得出氬氣流量應控制在40~80L/min為宜,而且以不沖破渣面為原則,如果沖破渣面會使鋼水裸露造成二次氧化,會形成大顆粒的夾雜物。如果氬氣太小夾雜物就沒有動力碰撞,它就會彌散在鋼水中就不能充分碰撞長大上浮,不能形成一定體積,(因為夾雜物的受力只有:自身張力、浮力、和粘滯力就是和周圍鋼水的摩擦力)要上浮的話必須相互摩擦碰撞長大后,待浮力大于夾雜物與鋼水之間的粘滯力時,才能上浮到鋼水表面被渣子吸附,所以要有合適的氬氣流量才能達到目的。并且鋼水表面的氬氣蠕動圈應在100~ 150mm為宜。

3.VD爐真空脫氣吹氬攪拌

在VD真空脫氣條件下,吹氬攪拌對爐渣與鋼液之間的反應對非金屬夾雜物的碰撞、長大及上浮的影響更為顯著。實踐證明,VD保壓時間≥15分鐘,真空度≤67Pa,攪拌強度的確定原則是:不使鋼包耐材因過度沖刷而剝落污染鋼液,不使爐渣卷入鋼液中而來不及上浮,所以上VD爐對于進一步去除夾雜物起著至關重要的作用。以下表格對比了上VD與不上VD爐夾雜物含量多少的對比。

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5.耐火材料

冶煉高純凈軸承鋼,全程吹氬攪拌下的高溫摩擦,對于鋼液直接接觸的鋼包、中間包、浸入式水口和塞棒等所用的耐火材料要求很高,其組成及質量會直接影響鋼水的純凈度,應使用耐火度高、抗氧化性強的耐火材料,中間包涂層采用高氧化鎂材料,連鑄水口為含高氧化鋯的材料。

2011年11月上旬與下旬生產的軸承鋼中的夾雜物有了明顯的減少,二煉鋼在工藝上尤其在連鑄的全程保護上下了功夫,嚴格控制ALs比值完善吹氬工藝,采用VD真空精煉等等一系列嚴格的工藝措施,使我公司的軸承鋼夾雜物的水平滿足高純凈軸承鋼技術要求,為本公司產品開發奠定了堅實的基礎。

[1]王雅貞,張巖,劉術國.連續鑄鋼工藝及設備.北京:冶金工業出版社,2005

[2]劉嘉禾,關玉龍.中國金屬學會.特殊鋼雜志社,2008