宣钢高碳铬轴承钢 GCr15 开发生产

宣钢高碳铬轴承钢 GCr15 开发生产

郑抗战

（宣化钢铁集团有限责任公司二钢轧厂，河北宣化 075100）

摘  要:本文主要介绍宣钢公司 KR脱硫站-150t 复吹转炉冶炼—180tLF 炉精炼—180tRH 真空炉—连铸 165×165mm² 铸坯（结晶器电磁搅拌）—三棒轧制的生产流程，以及轴承钢GCr15 的工艺实践, 生产工艺过程为:以 150t 复吹转炉作为轴承钢初炼炉, 优化出钢终点温度和成分，控制下渣量 ，通过合理的吹氩制度去除了更多的夹杂物；LF精炼炉进行进一步去夹杂升温，脱氧、和合金微调 ；RH在真空度＜100pa，氩气环流量≥120m3/h 条件下，纯脱气时间≥20分钟。最终产品质量得到客户认可，我们将进一步优化生产工艺，提高产品质量，实现转炉冶炼轴承钢G Cr15 的优质，低成本生。

关键词：转炉炼钢，脱氧，氮氩切换

1 前言

一般高碳铬轴承钢冶炼原料为废钢铁料或兑入部分铁水,入炉原材料常带入杂质元素(如 Ti 、Ca), 钢的质量不能满足高寿命的使用要求。宣钢采用（铁水+废钢）转炉冶炼工艺生产出轴承钢GCr15。

河钢集团宣钢公司根据自己的设备和工艺特点，生产出了完全符合客户要求的轴承钢，各项性能完全达标实现了转炉冶炼轴承钢的高效、低成本批量生产。

高碳铬轴承钢中碳的质量分数约为 1 .0 %左右 ,宣钢使用顶吹氧气转炉冶炼高碳铬轴承钢面临着如下的困难 :转炉冶炼操作较快;宣钢冶炼GCr15 较多的合金加入量，要求转炉有较高的出钢温度，但是成分要求终点P必须小于 0.015%,所以操作难度大，给转炉操作带来一定技术要求，首先转炉作为第一冶炼环节，下表为转炉主要参数。

表 1 宣钢 150 吨转炉主要技术参数

宣钢 150 吨转炉有国内比较先进的副枪自动炼钢设备，在冶炼过程中，使用副枪可在不中断吹炼或不倒炉的状态下，去获取转炉熔池的各种所需要的信息，例如：温度、碳含

量、氧含量、熔池高度及取出熔池钢样。这样便可以借助转炉计算机对吹炼所需要的氧量和冷却剂的添加量进行计算，调整系统的各种参数，以达到命中终点碳、温度的目标值。转炉控制技术指标如下表。

表 2 转炉终点要求

由于轴承钢GCr15 对成分P要求较低，所以转炉终点出钢挡渣是一项非常重要的举措，宣钢 150 吨转炉使用用无缝式挡渣帽挡前期渣，出钢后期采用自动挡渣塞车，实行精确定位，有效的杜绝了转炉出钢下渣，控制渣层≤50 mm，避免LF精炼炉回P。

3 LF 精炼工艺

表 3 宣钢 LF 炉主要参数

LF 精炼主要靠合适的精炼渣和合理的吹氩制因此,工艺过程中进行了渣系的设计和吹氩制度的优化。

3.1  LF 精炼渣系控制

精炼渣保持FeO 含量低于 1 .0%的前提下提高碱度，确保钢水较低的氧含量和有效地脱硫，LF 终点硫控制在 0.015%以下 ，符合轴承钢关于硫的质量分数在 0 .025 %以下的标准。 精炼前期取第一样控制Al=0.020--0.030%。.LF 铝含量调整次数只允许一次。加强造白渣操作，保证白渣时间≥30 分钟，精炼渣的流动性良好精炼出站前 25min 禁止使用铝粒脱氧，以使钢中铝逐渐降低到出站要求。渣系中保持了较高的 Al2 O3 含量,以保证与脱氧产物有一致的组分 ,易于结合成低熔点的化合物,具有较强的吸收钢液中 Al2 O3 的能力, 起到了较好的脱氧作用。

3.2 钢包氩精炼

LF 钢包精炼吹氩过程氧化夹杂物可以通过二种途径与钢液分离 ：静止钢液中上浮过程，通过氩气泡的浮选作用与钢液分离。然而夹杂物在钢液中上浮，速度慢，时间长、所以合理的吹氩制度是保证 LF 精炼效果和节奏的关键。宣钢目前下 LF 精炼结束后的软吹时间控制以 15 min 左右, 软吹压力控制在 0.2 ～ 0.3 M Pa ,流量 0.10 ～ 0.25 m3 /min ,可达到较好效果。

4 RH真空精炼炉

真空槽下部设有上升管和下降管，当浸渍管插入钢水后，真空泵开始抽真空，大气与真空槽之间形成压差，钢液就从浸渍管上升到与压差相等的高度。与此同时，从上升管下部三分之一处吹入驱动气体（Ar或N2）,该气体由于受热膨胀，气泡体积成倍增加，使钢也比重变小，并驱动钢液上升，使其像喷泉一样向真空槽喷出。随着气泡的破裂，钢水成为细小的液滴，是脱器表面积大大增加（20～30 倍），加速了脱气过程。气体自钢液内析出被抽走，而脱气后的钢水由于重量的差异，经下降管返回钢包。未经脱气的钢液又不断从上升管进入真空槽，从而形成连续循环过程净化钢水。

表4 RH 真空精炼炉冶炼参数

高真空度下，使钢水经过 5～8 次以上的循环约 10～20 分钟。然后经合金微调后结束处理。经过本处理，检验钢中w[H]， 统计炉数 36 炉 RH 处理前钢中w[H]波动范围(3.2～4.6)×10-6，处理后使钢水[H]≤2ppm，RH处理前钢中w[0]波动范围(4～13)×10-6， RH 平均脱氧率 48.23%。经处理后氧含量在 10ppm以下，温降约 30～35℃。

5 连铸控制

宣钢采用了全程保护浇注防止中间包、结晶器钢液面与空气直接接触吸氧，液面卷渣等造成二次氧化。钢包加盖和钢水出站加覆盖剂防止二次氧化，大包长水口采取氩气保护浇注，中间包覆盖剂可以防止钢水在中间包内的二次氧化；浸入式水口和结晶器保护渣可以防止钢水在结晶器内的二次氧化，另外，为了有效控制钢的低倍质量 ,加强了连铸中包过热度的控制，过热度控制在 35 ℃以内，确保恒拉速浇钢。

6 结论

1）宣钢采用副强自动炼钢技术大大提高终点命中率，转炉控制下渣量≤50 mm。

2）LF 采用高碱度CaO-SiO2-A l2O3 渣系进行钢包精炼处理实现了较好的脱硫和脱氧效果，合理的吹氩制度去除更多夹杂物。

3）连铸机采用了全程保护浇注 ,有效地防止了二次氧化,保证钢坯质量。

参考文献

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[2] 张岩张红文.氧气转炉炼钢工艺与设备[M].北京：冶金工业出版社, 2010.1 270～276.

[3] 曹立国李士琦等.石钢轴承钢GCr15 实践[J].钢铁 ：2008.43(6).39-41.