GCr15轴承钢小方坯连铸低倍缺陷分析与控制

刘宪民^1，2　成国光¹　郝增林³

（1.北京科技大学冶金与生态工程学院，北京　100083；2.石家庄钢铁公司技术中心，河北石家庄　050031；3.石家庄钢铁公司炼钢厂，河北石家庄　050031）

　　摘　要：介绍了GCr15轴承钢150mm×150mm连铸坯低倍缩孔等缺陷的形成原因及控制措施，认为降低连铸拉速和浇铸温度能够有效改善GCr15铸坯缩孔等缺陷，改善钢水流动性有利于钢水的补缩，缩孔和疏松显著降低。

　　关键词：轴承钢；方坯；低倍缺陷

　　石钢公司自2003年4月开始生产轴承钢，2004年转炉工序共生产GCr15轴承钢约3万t，2005年生产GCr15轴承钢约6万t，其工艺流程为：60t氧气顶吹转炉-60t LF精炼炉-60t VD炉真空处理-CC-轧制。其中小规格GCr15钢材采用连铸机为四机四流渐进矫直R6/10m小方坯连铸机，浇铸断面为150mm×150mm；连铸过程中采用全程保护浇铸技术、结晶器电磁搅拌技术、液面自动控制技术，全连铸生产GCr15轴承钢。尽管石钢生产的轴承钢已经取得了一定效果，但其产品质量还不能满足高端用户的需要。目前存在的主要问题是：钢材上存在低倍残余缩孔、中心疏松、中心偏析以及高倍组织碳化物液析级别较高，本文针对钢材上出现的低倍缺陷进行分析。

　　1　钢材缺陷形成及连铸坯低倍对应性分析

　　钢材低倍不合炉数统计见表1，缩孔残余炉次连铸坯低倍统计（因有些连铸坯未进行低倍试样分析，现取对应炉次）见表2。钢材中心疏松2级炉次对应连铸坯低倍统计见表3，钢材缩孔残余与铸坯低倍对比统计见表4。

　　从上述对比可以发现，钢材上的低倍缺陷与连铸坯上的低倍缺陷相关性较大，即钢材上具有缩孔残余或中心疏松缺陷的炉次在连铸坯上也能找到对应的缺陷存在。钢坯低倍缺陷级别越高，钢材缺陷级别越高。由于受设备条件限制，轧钢加热炉温度控制偏低，这对疏松、缩孔、碳化物偏析等缺陷消除有一定不利影响，现有轧制装备（小方坯对应的第三轧钢厂）对连铸坯缺陷消除能力受到限制。

　　因此，炼钢方面必须采取有效措施，才能改进连铸坯质量，减少缩孔、疏松等缺陷，从而Z大限度地满足用户要求。

　　2　连铸坯低倍缺陷的形成分析与改进

　　2.1 GCr15轴承钢凝固时的收缩

　　钢水在凝固时由于体积收缩导致产生缩孔，随着碳含量的升高，钢的总体积收缩率升高（表5）。

　　由表5可以看出，GCr15钢在钢液凝固时产生的凝固收缩远远大于中碳钢。由于GCr15钢水在连铸凝固过程中体积收缩大，而固液两相区宽，造成钢水在凝固过程中不易补缩，因而易形成中心缩孔和分散缩孔（疏松）造成铸坯质量缺陷。降低缩孔需要降低钢水过热度，减少柱状枝晶搭桥和进一步改善钢水的流动性使钢水能够很好地补缩。

　　2 2 现场连铸工艺参数

　　考虑喷嘴能力及稳定参数的要求，二冷配水未作变动。

　　（1）从现场工艺来看，影响GCr15钢铸坯质量的主要工艺参数是拉速，对GCr15轴承钢连铸坯低倍检验缩孔和连铸拉速的关系进行了对比分析，见图1。由图1可知，随拉速的增加连铸坯中心缩孔明显增加，150mm×150mmGCr15连铸坯轴承钢拉速控制在1.6m/min以下为宜，1.5m/min为Z佳，拉速超过1.65m/min后方坯中心缩孔严重。由此可以看出，拉速对疏松的影响相对较弱。

　　（2）钢水流动性。从连铸统计的钢水流动性情况来看钢水流动性对缩孔和疏松有一定影响，钢水流动性变差，铸坯缩孔和疏松趋势加重。

　　（3）浇注温度。因实际操作中连铸拉速随温度提高而降低，实际对应参数温度对连铸坯低倍缩孔影响不如拉速明显，对疏松影响也不明显。

　　2.3 改进措施

　　（1）强化精炼效果，改善钢水流动性。适当控制连铸拉速，Z好控制在1.5～1.6m/min。降低连铸中包过热度，Z好控制在15～25℃；加强了电磁搅拌，电磁搅拌参数由300A、4Hz增大为350A、4Hz。对连铸配水进行优化，改进前后的工艺情况及铸坯低倍统计分别见表6和表7。

　　通过工艺改进铸坯低倍质量有了明显改善，钢材低倍合格率也有了较大提高。

　　3　结论

　　（1）降低连铸拉速和浇铸温度能够有效改善GCr15铸坯缩孔等缺陷。

　　（2）改善钢水流动性有利于钢水的补缩，能显著降低连铸坯的缩孔和疏松。
 

来源：《河北冶金》2006年第1期