宣鋼高碳鉻軸承鋼 GCr15 開發生產

鄭抗戰

（宣化鋼鐵集團有限責任公司二鋼軋廠，河北宣化 075100）

摘  要:本文主要介紹宣鋼公司 KR脫硫站-150t 復吹轉爐冶煉—180tLF 爐精煉—180tRH 真空爐—連鑄 165×165mm² 鑄坯（結晶器電磁攪拌）—三棒軋制的生產流程，以及軸承鋼GCr15 的工藝實踐, 生產工藝過程為:以 150t 復吹轉爐作為軸承鋼初煉爐, 優化出鋼終點溫度和成分，控制下渣量 ，通過合理的吹氬制度去除了更多的夾雜物；LF精煉爐進行進一步去夾雜升溫，脫氧、和合金微調 ；RH在真空度＜100pa，氬氣環流量≥120m3/h 條件下，純脫氣時間≥20分鐘。最終產品質量得到客戶認可，我們將進一步優化生產工藝，提高產品質量，實現轉爐冶煉軸承鋼G Cr15 的優質，低成本生。

關鍵詞：轉爐煉鋼，脫氧，氮氬切換

1 前言

一般高碳鉻軸承鋼冶煉原料為廢鋼鐵料或兌入部分鐵水,入爐原材料常帶入雜質元素(如 Ti 、Ca), 鋼的質量不能滿足高壽命的使用要求。宣鋼采用（鐵水+廢鋼）轉爐冶煉工藝生產出軸承鋼GCr15。

河鋼集團宣鋼公司根據自己的設備和工藝特點，生產出了完全符合客戶要求的軸承鋼，各項性能完全達標實現了轉爐冶煉軸承鋼的高效、低成本批量生產。

高碳鉻軸承鋼中碳的質量分數約為 1 .0 %左右 ,宣鋼使用頂吹氧氣轉爐冶煉高碳鉻軸承鋼面臨著如下的困難 :轉爐冶煉操作較快;宣鋼冶煉GCr15 較多的合金加入量，要求轉爐有較高的出鋼溫度，但是成分要求終點P必須小于 0.015%,所以操作難度大，給轉爐操作帶來一定技術要求，首先轉爐作為第一冶煉環節，下表為轉爐主要參數。

表 1 宣鋼 150 噸轉爐主要技術參數

宣鋼 150 噸轉爐有國內比較先進的副槍自動煉鋼設備，在冶煉過程中，使用副槍可在不中斷吹煉或不倒爐的狀態下，去獲取轉爐熔池的各種所需要的信息，例如：溫度、碳含

量、氧含量、熔池高度及取出熔池鋼樣。這樣便可以借助轉爐計算機對吹煉所需要的氧量和冷卻劑的添加量進行計算，調整系統的各種參數，以達到命中終點碳、溫度的目標值。轉爐控制技術指標如下表。

表 2 轉爐終點要求

由于軸承鋼GCr15 對成分P要求較低，所以轉爐終點出鋼擋渣是一項非常重要的舉措，宣鋼 150 噸轉爐使用用無縫式擋渣帽擋前期渣，出鋼后期采用自動擋渣塞車，實行精確定位，有效的杜絕了轉爐出鋼下渣，控制渣層≤50 mm，避免LF精煉爐回P。

3 LF 精煉工藝

表 3 宣鋼 LF 爐主要參數

LF 精煉主要靠合適的精煉渣和合理的吹氬制因此,工藝過程中進行了渣系的設計和吹氬制度的優化。

3.1  LF 精煉渣系控制

精煉渣保持FeO 含量低于 1 .0%的前提下提高堿度，確保鋼水較低的氧含量和有效地脫硫，LF 終點硫控制在 0.015%以下 ，符合軸承鋼關于硫的質量分數在 0 .025 %以下的標準。 精煉前期取第一樣控制Al=0.020--0.030%。.LF 鋁含量調整次數只允許一次。加強造白渣操作，保證白渣時間≥30 分鐘，精煉渣的流動性良好精煉出站前 25min 禁止使用鋁粒脫氧，以使鋼中鋁逐漸降低到出站要求。渣系中保持了較高的 Al2 O3 含量,以保證與脫氧產物有一致的組分 ,易于結合成低熔點的化合物,具有較強的吸收鋼液中 Al2 O3 的能力, 起到了較好的脫氧作用。

3.2 鋼包氬精煉

LF 鋼包精煉吹氬過程氧化夾雜物可以通過二種途徑與鋼液分離 ：靜止鋼液中上浮過程，通過氬氣泡的浮選作用與鋼液分離。然而夾雜物在鋼液中上浮，速度慢，時間長、所以合理的吹氬制度是保證 LF 精煉效果和節奏的關鍵。宣鋼目前下 LF 精煉結束后的軟吹時間控制以 15 min 左右, 軟吹壓力控制在 0.2 ～ 0.3 M Pa ,流量 0.10 ～ 0.25 m3 /min ,可達到較好效果。

4 RH真空精煉爐

真空槽下部設有上升管和下降管，當浸漬管插入鋼水后，真空泵開始抽真空，大氣與真空槽之間形成壓差，鋼液就從浸漬管上升到與壓差相等的高度。與此同時，從上升管下部三分之一處吹入驅動氣體（Ar或N2）,該氣體由于受熱膨脹，氣泡體積成倍增加，使鋼也比重變小，并驅動鋼液上升，使其像噴泉一樣向真空槽噴出。隨著氣泡的破裂，鋼水成為細小的液滴，是脫器表面積大大增加（20～30 倍），加速了脫氣過程。氣體自鋼液內析出被抽走，而脫氣后的鋼水由于重量的差異，經下降管返回鋼包。未經脫氣的鋼液又不斷從上升管進入真空槽，從而形成連續循環過程凈化鋼水。

表4 RH 真空精煉爐冶煉參數

高真空度下，使鋼水經過 5～8 次以上的循環約 10～20 分鐘。然后經合金微調后結束處理。經過本處理，檢驗鋼中w[H]， 統計爐數 36 爐 RH 處理前鋼中w[H]波動范圍(3.2～4.6)×10-6，處理后使鋼水[H]≤2ppm，RH處理前鋼中w[0]波動范圍(4～13)×10-6， RH 平均脫氧率 48.23%。經處理后氧含量在 10ppm以下，溫降約 30～35℃。

5 連鑄控制

宣鋼采用了全程保護澆注防止中間包、結晶器鋼液面與空氣直接接觸吸氧，液面卷渣等造成二次氧化。鋼包加蓋和鋼水出站加覆蓋劑防止二次氧化，大包長水口采取氬氣保護澆注，中間包覆蓋劑可以防止鋼水在中間包內的二次氧化；浸入式水口和結晶器保護渣可以防止鋼水在結晶器內的二次氧化，另外，為了有效控制鋼的低倍質量 ,加強了連鑄中包過熱度的控制，過熱度控制在 35 ℃以內，確保恒拉速澆鋼。

6 結論

1）宣鋼采用副強自動煉鋼技術大大提高終點命中率，轉爐控制下渣量≤50 mm。

2）LF 采用高堿度CaO-SiO2-A l2O3 渣系進行鋼包精煉處理實現了較好的脫硫和脫氧效果，合理的吹氬制度去除更多夾雜物。

3）連鑄機采用了全程保護澆注 ,有效地防止了二次氧化,保證鋼坯質量。

參考文獻

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