国外轴承钢的生产及发展概况

国外轴承钢的生产及发展概况

轴承钢精炼与浇铸技术发展概况

徐明华虞明全郭永铭

摘要概述了瑞典、德国、法国、意大利、日本和俄罗斯轴承钢生产工艺流程和设备特点，重点介绍二次精炼和浇铸时对钢中氧含量和夹杂物的控制，讨论轴承钢精炼和连铸技术的发展势。

关键词轴承钢精炼浇铸氧含量夹杂物

近10年来，在国外炼钢工作者的不断努力下，国外轴承钢精炼与浇铸技术取

得了明显进展，轴承钢钢中氧含量不断下降，钢中夹杂物数量和形态得到有效控制。

在国外，生产轴承钢的厂家主要集中在瑞典，日本，德国，法国，意大利，俄罗斯等国家，尤以瑞典和日本的产量最高，前者年产70万t，后者60万t。

国外轴承钢生产的典型厂家的工艺和装备及其特点如表1所示。

表1 轴承钢生产的典型厂家的工艺和装备特点

Table 1 Technology and equipment characteristics of typical works

for bearing

steel production

国名瑞典德国法国意大利日本俄罗斯

Ascome Ascometal 山阳奥斯科公司或厂家 SKF GMH ABS厂 tal/Fos /Dunes 公司尔钢厂

废钢冷料/% 100 100 100 100 100 100 100

熔炼炉形式 AC电炉 DC电炉 AC电炉 AC电炉 AC电炉 AC电炉 AC电炉

出钢量/t 100 122,132 120 95 80 90 150

出钢方式 OBT EBT EBT EBT EBT EBT EBT

钢包精炼方式 ASEA-SKF LF LF LF LF LF

底吹氩底吹氩底吹氩搅拌形式电磁底吹氩底吹氩底吹氩两点或氮或氮

真空形式 VD VD RH RH VD RH DH

连铸和浇注形式模铸连铸模铸连铸连铸连铸模铸

精炼渣料来源合成活性石灰合成合成石灰石合成合成

夹杂物分析在线离线离线离线离线离线

炉渣成分分析在线在线在线在线在线

钢包留钢量/t 有 ?3 有有有

中间包留钢量/t ?3 有

AMEPA AMEPA AMEPA 钢包示渣手段有电磁示渣电磁示渣电磁示渣

钢流保护浇注手段有吹氮吹氩吹氩有有中间包水口防堵手段吹氮

结晶器电磁搅拌有有有有有二冷末端电磁搅拌有有有有

二冷形式喷雾喷雾喷雾喷雾喷雾结晶器液面控制手段钴60 钴60 钴60 钴60 钴60

,1，2,1 瑞典SKF公司的轴承钢生产

1.1轴承钢生产工艺流程

100 t电炉熔炼(100%废钢)?OBT出钢倒入钢包(同时预脱氧)?在扒渣工位最大

限度扒渣?钢包到加热工位?添加合成渣?加热和感应搅拌，加入脱氧剂和合金?钢包到真空工位脱气?加铝和合金?浇铸成钢锭。

1.2 冶金进展

1996年，SKF公司致力于钢包精炼过程中钢液中的夹杂物特性的变化机理研究，并在此基础上，研制成功了夹杂物特性的在线测定方法—光学发射技术。

1.2.1 取样方法和钢中氧含量水平

在钢包精炼过程中，对钢中夹杂的生成情况进行了测试。

每炉钢取4个样，自抵达钢包炉时即出钢后15 min取一个样，在钢液脱氧后3 min时取一个样，真空脱气前后各取一个样。23炉钢各个阶段的氧含量如表2所示。

表2 钢包精炼过程中的氧含量变化

Table 2 Variation of oxygen content in bearing steel during ladle treatment

出钢后脱氧后真空真空取样时间成品 15 min 3 min 脱气前脱气后

钢中平均氧 20.4 19.2 16.4 10.5 5.0 -6含量/×10

-6-6 1996年，平均氧含量已达到5×10，相对应的标准偏差为0.64×10。

1.2.2 钢中夹杂物数量和组分的变化

真空处理前，钢中夹杂物数量多，成品钢中氧含量也高。随着钢包精炼的进行，钢中夹杂物数量与钢中氧含量同步下降。钢中大于5μm的夹杂物在真空处理后大部分被去除。钢中夹杂物数量比真空前少1/3。

SKF发现，钢包精炼过程中，钢中夹杂物的组分会因脱氧剂的不同而发生变,2,化(表3)。

表3 钢包精炼过程中钢中夹杂物的组分变化

Table 3 Variation of inclusion composition during ladle treatment ....O AlOSiOMnO AlOCaO AlOMgO Al232322323取样

时间尺寸/μm 来源尺寸/μm 来源尺寸/μm 来源尺寸/μm 来源出钢后

脱氧 3,40 6,40 脱氧产物 15min 产物

铁合金中钙真空脱氧产物 3,22 加铝 6,40 6,40 与氧化铝作脱气前和铁合金用的产物

铁合金中钙真空 3,22 加铝 6,22 与氧化铝作 ,11 耐火材料脱气后用的产物

。。 SKF认为，出钢后15 min夹杂主要由AlO和AlOSiOMnO组成，来自出23232

。钢预脱氧产物。真空脱气前则多了AlOCaO夹杂，这是AlO和铁合金中的钙的2323

。反应产物。真空脱气后夹杂中的AlOCaO往往包着一层MgS，Mg来自于真空下23

。的耐火材料，并与AlO生成AlOMgO。 2323

1.2.3 工艺参数对钢中夹杂物含量的影响

(1) 电炉出钢温度对钢中夹杂物含量的影响

电炉出钢前，与钢中碳和炉渣形成平衡的钢中氧含量随着钢液温度的上升而增加。需要加入更多的脱氧剂才能使钢液达到平衡。这必然导致预脱氧夹杂增加。数据表明，当钢液温度从1 550 ?上升到1 660 ?时，出钢后15 min每平方毫米夹杂数相应地由0.1增加到0.32。

(2) 搅拌时间对钢中夹杂物含量的影响

真空脱气前，较长的钢液搅拌时间(26,36 min)与较短的钢液搅拌时间(15,23 min)相比，更有利于真空脱气前的夹杂物的减少。这一点特别对大于22 μm的夹杂物有效。显然，较长的钢液搅拌时间有利于夹杂物通过碰撞长大，并上浮到炉渣中去。

(3) 铝脱氧工艺对钢中夹杂物含量的影响