专利名称：一种轴承钢炼钢过程用精炼渣的制作方法
技术领域：
本发明涉及轴承钢冶炼工艺，特别涉及一种轴承钢炼钢过程用精炼渣。
背景技术：
轴承钢是制造金属轴承的原料，主要用于制造轴承的滚珠和滚圈，它具有很高的硬度、强度和耐磨性。由于轴承在工作时受力的接触面积很小，同时受高速度的反复不断变化的应力，所以对轴承钢的质量要求比较高。一般广泛应用的轴承钢为GCrl5。检验轴承钢质量的主要项目是接触疲劳强度和冲击韧性，对其影响最大的是钢中
、[H]以及夹杂物的种类和数量、尺寸、分布，其中氧化物夹杂Al2O3和点状夹杂物-mCaO · HAl2O3对钢的疲劳强度危害最大.在轴承钢的质量检测中，根据夹杂物的组成和形貌，将钢中夹杂物分为A (硫化物类)、B (Al2O3类)、C (硅酸盐类)、D (钙铝酸盐类)和 Ds (大颗粒夹杂)共五类夹杂，又根据夹杂物的尺寸大小，将A、B、C、D类夹杂分为粗系和细系夹杂。轴承钢对钢中A、B、C、D和Ds类夹杂物都有严格的要求，其夹杂物的检测有严格的标准，这些都是基于对轴承钢质量和性能的保证。轴承钢的冶炼主要采用电炉(EAF)-钢包精炼炉(LF)-真空脱气(VD)-连铸(CC) / 模铸(IC)工艺流程，也有采用转炉和RH真空环流脱气工艺流程生产轴承钢的。无论是哪个工艺流程生产，炼钢过程熔渣组成和性质等的控制是轴承钢炼钢生产的关键技术。主要通过控制熔渣的组成、碱度(即渣中CaO和SiO2的重量百分比值，通常以CaO/SiA表示) 等达到控制钢中夹杂物的的目的。目前轴承钢炼钢过程所采用的熔渣主要有高碱度(CaO/SiA > 3)和低碱度(CaO/ SiO2 ^ 2)两类。高碱度渣对控制轴承钢中A类和C类夹杂物有利，但容易使精炼轴承钢中生成铝酸钙型球状夹杂物，对钢中B类夹杂物的控制效果也不理想，使得轴承钢中B、D类夹杂物超出规定要求，影响了轴承钢的使用性能；低碱度熔渣对钢中氧化铝等B类夹杂物以及铝酸钙型D类夹杂物有良好的控制作用，但其脱硫效果受到影响，钢中A类夹杂(硫化物类)和C类夹杂(硅酸盐类)的控制不理想。本发明提出的中碱度熔渣，控制合适的熔渣碱度和渣中CaCVAl2O3值，克服了低碱度和高碱度熔渣的不足，对轴承钢的夹杂物控制非常理想，取得了良好的效果。
发明内容
本发明的目的在于开发一种轴承钢炼钢过程用精炼渣，可以控制钢中夹杂物以提高轴承钢的质量，满足轴承钢对A、B、C、D和Ds类夹杂物的控制要求。为达到上述目的，本发明的技术方案是一种轴承钢炼钢过程用精炼渣，其成分重量百分比为CaO 45 55% ,Al2O3 14 20%, SiO2 14 18%，MgO 3 12%、金属铝 3 8%，11 彡 0. 15%, P+S 彡 0. 050%，余量为杂质；精炼渣粒度，10-40mm。进一步，Ca0/Si02值范围控制在2. 7 3. 5。
钢中夹杂物的种类和数量、尺寸、分布对轴承钢质量，特别是接触疲劳强度和冲击韧性影响很大。钢中的非金属夹杂物，破坏了金属的连续性和均勻性。在交变应力的作用下，易于引起应力集中，成为疲劳裂纹源，降低钢的疲劳寿命。但是不同的夹杂物类型、形态、数量、尺寸和分布，对钢的疲劳寿命影响是不相同的。脆性夹杂物(如Al2O3夹杂，属于 B类夹杂物)一般沿轧制方向排列成串状或点链状；塑性夹杂物(如硫化物，属于A类夹杂物)呈连续性分布；点状(或球状)夹杂物在热加工时不变形。因此，不同类型的夹杂物， 具有不同的热应力变形能力。硬脆夹杂物不具有塑性，在加工和使用过程中难以变形，构成应力集中，使疲劳裂纹萌生期缩短，影响了疲劳性能的提高。显微观察表明，在点状不变形夹杂物的周围，常常发现有喇叭形的空洞和裂纹。这种空洞引起“划伤”往往就是疲劳破坏的“胚芽”，因此点状夹杂物对轴承钢的危害极大，即D类夹杂物比B类夹杂物的危害大得多。与脆硬性夹杂物相比，塑性夹杂在热变形时，能够与基体协调一致的变形，不会导致严重的局部应力集中，使疲劳裂纹萌生期延长，因而塑性夹杂物对疲劳寿命的影响远远小于脆硬性夹杂物。以上说明，非金属夹杂物对轴承钢性能的有害影响因素分为两个方面，首先是夹杂物的种类和数量，其次是它们的几何性因子(粒度、形状、分布等)。关于夹杂物的几何性因子对滚珠轴承接触疲劳寿命的影响，试验结果和理论分析是一致的，夹杂物的分布越均勻越好。此外，夹杂的几何性因子在某种程度上是由夹杂类型决定的。因此，轴承钢中非金属夹杂物对疲劳寿命的影响包括夹杂物的数量、成份、形貌、尺寸和分布等的影响，为了改善轴承钢的质量，应尽量将钢的各类夹杂物(包括A、B、C、D类等)含量降低，尺寸变小，分布更均勻，最终达到提高轴承寿命的目的。在轴承钢的冶炼过程中，对钢水进行脱氧和合金化操作时，加入到钢液中的脱氧剂被氧化或与钢中硫等结合生成了 Al203、MnS、Mn0、Cr203、Si&以及MgO · Al2O3、Si02_Mn0、 Al2O3-SiO2-MnO等复合脱氧产物；合金元素部分被氧化也形成夹杂。为了使轴承钢中的杂质元素(如硫等)以及夹杂物得到很好的控制，采用本发明的轴承钢精炼渣，配合适当的工艺，可以达到很好的效果。在本发明轴承钢精炼渣中CaO,主要是为了使熔渣具有良好的脱硫能力以及对钢中夹杂物的吸附能力，增强熔渣的脱氧作用，同时起调节精炼渣碱度以及熔渣熔点和流动性的作用。其含量控制在 45%-55% (wt%)，过高的CaO含量会使熔渣熔点升高，流动性降低，不利于渣钢反应的进行，也影响熔渣对钢中夹杂物的吸附；过低的CaO含量会降低熔渣碱度，影响熔渣的脱硫能力，对钢中C类夹杂物的控制也不利。Al2O3，主要是为了使熔渣对钢中夹杂物具有良好的的吸附能力，特别是对脆性夹杂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 % )， 过高的Al2O3含量会使熔渣对夹杂物的吸附能力明显降低，熔渣的流动性降低，不利于渣钢反应的进行，其脱硫能力也降低，也影响熔渣对钢中夹杂物的吸附；过低的Al2O3含量不利于钢中D类夹杂物的控制。金属铝，主要是为了还原渣中的氧化物，如氧化铁和氧化锰等，实现对钢水的扩散脱氧，提高钢水的洁净度。其含量控制在3%-8% (wt%)0过高的Al含量会使钢水脱氧产生的脆性Al2O3夹杂物增多，还会使熔渣中的SiO2被还原进入钢水，影响钢中Si的控制；过低的Al含量则达不到对钢水脱氧的目的，钢水的洁净度以及C类夹杂物的控制均难以达到理想的效果。SiO2,主要是为了调节熔渣的碱度，实现对钢中夹杂物的良好控制，同时使熔渣的流动性控制在合理的范围，促进渣钢反应的动力学。其含量控制在14%-18% (wt%)0过高的SiO2含量会使熔渣的碱度过低，钢水的脱硫效果受到影响，钢中A类夹杂(硫化物类) 和C类夹杂(硅酸盐类)的控制不理想；过低的SiO2含量会使熔渣的碱度过高，虽然对钢水的脱硫以及对控制轴承钢中A类和C类夹杂物有利，但容易使轴承钢中生成铝酸钙型球状夹杂物，对钢中B类夹杂物的控制效果也不理想。MgO，是为了保护钢包内衬的耐火材料，减少钢包渣对钢包耐火材料的侵蚀，同时起调节熔渣物性的作用，其含量控制在3%-12% (wt%)0过高的MgO含量会使熔渣粘度增大，不利于熔渣与钢水之间的反应；过低的MgO含量对钢包耐火材料的保护作用不明显。由于轴承钢中Ti容易形成TiN夹杂，其危害甚至比等粒度的Al2O3更大，严重危害轴承钢的疲劳寿命，在轴承钢冶炼过程中要严格控制钢中的Ti含量，因此，本精炼渣对T^2 含量也提出了严格的控制要求，要求其含量达到< 0. 15%以下。本发明的有益效果与现有技术相比，本发明的轴承钢用精炼渣具有成渣速度要快、脱氧脱硫能力强、 对夹杂物的吸附能力强、能适当控制钢中夹杂物的组成和类型等优势，对改善轴承钢的质量有明显作用。对钢包耐火材料的使用寿命也有利，对环境无不良影响。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步说明。具有CaO、A1203、SiO2, MgO以及Al的成分组成的原料如(高活性冶金石灰、铝酸钙预熔渣、硅灰石、白云石和金属铝)经破碎一配料一混料一成型一烘干等工序后制成 10-40mm尺寸形状，在电炉/转炉出钢和LF精炼过程加入钢包，加入量为15_20kg/t. s。分别采用四种组成的轴承钢用精炼渣进行试验，其组成、使用效果如表1所示。由表可见，采用本发明的轴承钢用精炼渣，可以使得轴承钢的总氧含量和硫含量达到良好的水平。表 权利要求
1.一种轴承钢炼钢过程用精炼渣，其成分重量百分比为CaO 45 55%，Al2O3 14 20%, SiO2 14 18%，MgO 3 12%、金属铝 3 8%，11 彡 0. 15%, P+S 彡 0. 050%，余量为杂质；精炼渣粒度，10-40mm。
2.如权利要求1所述的轴承钢炼钢过程用精炼渣，其特征是，CaCVSiO2值范围控制在 2 · rJ “ 3 · 5 ο
全文摘要
一种轴承钢炼钢过程用精炼渣，其成分重量百分比为CaO 45～55％，Al2O3 14～20％，SiO2 14～18％，MgO 3～12％、金属铝3～8％，TiO2≤0.15％，P+S≤0.050％，余量为杂质；精炼渣粒度，10-40mm。CaO/SiO2值范围控制在2.7～3.5。本发明轴承钢精炼渣能有效控制钢中夹杂物的形貌、组成、尺寸分布等，对改善轴承钢的质量有明显作用。该渣系具有成渣速度要快、脱氧脱硫能力强、对夹杂物的吸附能力强、能适当控制钢中夹杂物的组成和类型等优势。
文档编号C21C7/076GK102409140SQ20101029174
公开日2012年4月11日 申请日期2010年9月26日 优先权日2010年9月26日
发明者万根节, 杨宝权, 柳向椿, 黄宗泽 申请人:宝山钢铁股份有限公司