石钢GCr15SiMn轴承钢的开发

发布时间：2015-09-07

黄永建^1,2　刘才¹　李会林²

（1.燕山大学机械工程学院，秦皇岛　066004；2.石家庄钢铁公司安全清洁生产部，石家庄　050031）

　　摘　要：石钢通过60t电弧炉-LF（VD）精炼-300mmx360mm矩坯连铸一连轧工艺生产φ90mm、φl00mm、φ105mm轴承钢GCr15SiMn（％：1.00C、0.5Si、1.0Mn、1.45Cr、0.02A1）。通过电弧炉无渣出钢、LF精炼渣碱度≥3.5，VD处理和全程保护浇铸，低拉速（0.40-0.55m/min），弱二冷（0.18-0.25L/kg），电磁搅拌等工艺措施，使[O]≤8×10^-6，钢中非金属夹杂物总级别2.5-3.0级，无发纹，疏松和偏析≤1.0级，碳化物不均匀性均满足标准要求。

　　关键词：电弧炉；LF（VD）；GCr15SiMn轴承钢

　　GCr15SiMn钢要求超低氧、高纯净度、耐磨、疲劳寿命高，低倍、高倍、带状、液析要求严格^[1]。由于GCr15SiMn轴承钢较GCr15轴承钢si和Mn含量更高，更容易引起铸坯成分偏析^[2-3]，因此在冶炼过程中要采取有效措施控制偏析。

　　1　冶炼工艺及主要设备技术参数

　　GCr15SiMn轴承钢工艺流程：60t电弧炉冶炼→LF→VD→300mm×360mm矩坯连铸→连轧线轧制→缓冷。

　　1.1 电弧炉冶炼工艺

　　60t EBT高阻抗电弧炉，炉壳直径4800mm，变压器功率32.5MVA。冶炼时兑入铁水比例60％，采用熔氧结合，加强前期的脱磷工作；终点高拉碳[c]≥0.20％、终点[P]≤0.015％、出钢温度≥1620℃，出钢过程加入合金达到工艺标准要求的下限、钢心铝2～3kg/t；采用全部留渣，部分留钢操作，其中留钢量为10～15t，为了降低钢中初始氧含量，出钢过程全程吹氩并加入渣料。生产的3炉钢终点[c]为0.27％-0.61％；终点[P]0.004％～0.006％；终点温度1660～1669℃。

　　1.2 LF/VD工艺

　　钢包到精炼工位后，接通氩气，通电化渣采用SiC扩散脱氧造白渣，升温速度为3～5℃/min，当终点[S]≤0.010％、精炼时间≥50min，白渣时间≥25min后，将钢包运送到VD站，在真空度达到67Pa时，调节好供氩强度，67Pa以下保持8～20min，完成真空精炼后，进行取样，弱搅拌23min后，温度1535～1555℃吊包连铸。

　　精炼渣系组成见表1，精炼脱硫率达到了80％左右，钢中的S含量基本控制在0.007％以下。3炉钢实际白渣时间为61～100min。

　　在VD结束以后进行吹氩弱搅拌以保证夹杂物的Z终上浮是非常必要的，软吹时间要大于20min^[4-6]。3炉钢实际软吹时间23～36min。

　　在连铸浇铸过程中要加强以下几方面的控制：

　　（1）为了保证钢中氧含量≤10×10^-6，连铸过程采用无氧化浇铸；钢包至中间包使用长水口，中间包至结晶器采用浸入式水口，水口连接处充氩密封，防止钢水二次污染。

　　（2）石钢通过实践将过热度控制在23-30℃，可以达到理想的效果，连铸中间包温度和拉速控制见表2。

　　（3）为了Z大限度地减轻铸坯的偏析，连铸采用低拉速（0.40-0.55m/min）、弱冷工艺（0.18-0.25L/kg）并且加强电磁搅拌控制（M-EMS控制在220A、2.2Hz；F-EMS控制在450A、8Hz）。

　　（4）为了提高连铸坯质量，连铸坯要进行堆冷（或缓冷），堆冷时间要大于36h。

　　2　生产结果与分析

　　由表3可以看出，此次冶炼成品成分中的C、酸溶铝（Als）控制稍高，其它几个元素控制较好，与目标值十分接近，P、S控制很低，钢材的氧含量≤0.0008％，均满足控制计划的控制要求。

　　φ90mm、φ100mm和φ105mm钢材的低倍组织为一般疏松0.5级，中心疏松1.0级，偏析1.0级。钢材低倍组织满足用户的要求。

　　由表4可见，夹杂物级别和碳化物不均匀性满足用户要求；钢材的碳化物带状组织1.0～1.5级，碳化物液析0级。

　　3　结语

　　（1）通过60t电弧炉.LF（VD）精炼-300mm×360mm矩坯连铸.连轧工艺生产GCr15SiMn轴承钢（％：1.00C、0.5Si、1.0Mn、1.45Cr、0.02A1），钢中的气体含量、非金属夹杂物总级别、低倍组织、发纹、碳化物偏析均满足标准要求，可以进行批量生产。

　　（2）连铸拉速为0.40-0.55m/min、弱冷工艺为0.18～0.25L/kg，并且加强电磁搅拌控制可以减轻铸坯的偏析。

　　（3）连铸中问包过热度控制在23～30℃，可以有效控制钢的低倍质量和减少缩孔。

　　参考文献

　　[1]王文明.新型高淬透性轴承钢GCrl5SiMo的应用.轴承，1999(2)：12

　　[2]周德光，傅杰，王平，等.高质量轴承钢的生产技术.中国冶金，2000(6)：14
　　[3]郝旭明，刘玉敏.GCr15SiMn钢制成型滚轮的热处理.轴承，2003(8)：14

　　[4]刘跃，吴伟，刘测，等.100t转炉-LF(VD)工艺冶炼轴承钢的含氧量控制.特殊钢，2005，26(6)：47

　　[5]刘浏，曾加庆.纯净钢及其生产工艺的发展.钢铁，2003，35(3)：68

　　[6]徐明华，虞明全，郭永铭.轴承钢精炼与浇铸技术发展概况.特殊钢，1999，20(6)：1

　　[7]周德光，傅杰，王平，等.超纯轴承钢的生产工艺及质量进展.钢铁，2000，35(12)：19

来源：《特殊钢》2009年8月