軸承鋼的生產(chǎn)與發(fā)展(已改無(wú)錯(cuò)字)
2022-07-27 07:03:00 本頁(yè)面
【正文】 包，不加鋁脫氧，在真空下進(jìn)行電磁攪拌，利用鋼液中的碳含量在真空下脫氧，精煉結(jié)束前加鋁補(bǔ)充脫氧，然后加熱將鋼液調(diào)整到澆鑄要求溫度。經(jīng)過(guò)研究，SKF公司發(fā)現(xiàn)，真空碳脫氧工藝時(shí)間長(zhǎng)，效率不高。于是他們著手進(jìn)行將初煉鋼液先用鋁沉淀脫氧，再在非真空下進(jìn)行電磁攪拌去除夾雜的試驗(yàn)工作，為了比較真空脫氣和非真空精煉的SKF－MR鋼的純凈度，他們對(duì)SKF3鋼(相當(dāng)于我國(guó)GCr15)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。結(jié)果表明，在桶爐內(nèi)事先用鋁沉淀脫氧比真空碳脫氧獲得更一致的氧含量和夾雜物含量，因此，SKF公司自80年代以來(lái)，SKF3鋼一般情況都用非真空精煉，這是SKF工藝的一大顯著特點(diǎn)。圖8是SKF公司從60年代中期酸性平爐工藝過(guò)渡到堿性電弧爐的各個(gè)階段SKF3鋼氧含量的變化。從圖8中可以看出，由于脫氧制度的改進(jìn)，即由真空下的碳脫氧制度改為在非真空下事先用鋁沉淀脫氧，然后進(jìn)行強(qiáng)烈的電磁攪拌精煉，氧含量由2010－6左右降到1010－6左右。在80年代中后期，SKF公司還進(jìn)行過(guò)電磁攪拌與氬氣攪拌對(duì)比試驗(yàn)，~1210－6，~1510－6之間，因此，他們認(rèn)為電磁攪拌方式優(yōu)于氬氣攪拌方式。到目前為止，SKF公司軸承鋼生產(chǎn)工藝采用以下模式：BEA(堿性電弧爐)－除渣－加Al脫氧－合金化－加熱－脫硫－真空或非真空下電磁攪拌＋吹氬攪拌－鋼錠模鑄()。所謂優(yōu)化工藝，那就是由原來(lái)的真空碳脫氧制度改為鋁脫氧加電磁攪拌和吹氬攪拌，使脫氧產(chǎn)物(主要是Al2O3及其它夾雜物)充分上浮，80年代中后期以來(lái)，SKF公司生產(chǎn)的高碳鉻軸承鋼氧含量已基本上穩(wěn)定在1010－6以下。研究SKF公司軸承鋼生產(chǎn)工藝的演變，發(fā)現(xiàn)它有一個(gè)并非鮮為人知的特點(diǎn)，那就是SKF工藝是由酸性平爐過(guò)渡到今天的堿性電弧爐加上爐外精煉。而堿性電弧爐，經(jīng)爐外精煉與酸性平爐冶煉的軸承鋼一樣完全不出現(xiàn)含CaO的球狀不變形夾雜物，這是SKF工藝的最大特點(diǎn)(見(jiàn)表2~3)。從60年代以來(lái)，特別是近十幾年以來(lái)，日本各個(gè)軸承鋼生產(chǎn)廠家廣泛采用新工藝、新技術(shù)和新裝備，軸承鋼質(zhì)量已躋身于世界先進(jìn)水平。近十年來(lái)日本軸承鋼的產(chǎn)量一直保持在600,000t左右，成為軸承鋼生產(chǎn)大國(guó)。山陽(yáng)軸承鋼的質(zhì)量居日本之首，106，下面就其生產(chǎn)工藝和質(zhì)量水平作一簡(jiǎn)介。日本山陽(yáng)特殊鋼公司是世界上著名的特殊鋼生產(chǎn)廠家之一，以生產(chǎn)軸承鋼鋼管著稱。1939年日本政府指定山陽(yáng)為軸承鋼專業(yè)廠，1959年改稱為山陽(yáng)特殊鋼公司。通過(guò)幾十年的發(fā)展，山陽(yáng)特殊鋼公司現(xiàn)在年產(chǎn)粗鋼978,000t ，軋材696,000t(月產(chǎn)棒材40,000t，鋼管13,000t，線材1,000t)，冶煉設(shè)備包括一臺(tái)90tUHPEAF，兩臺(tái)30tEAF，一臺(tái)35tRH ，一臺(tái)90tRH，一臺(tái)90tLF爐，以及VAR和ESR裝置，一臺(tái)3流370470mm垂直連鑄機(jī)(800,000t/y)。隨著爐外精煉技術(shù)的發(fā)展，山陽(yáng)特殊鋼公司從60年代中期開(kāi)始，對(duì)鋼的生產(chǎn)進(jìn)行了幾次大的技術(shù)改造。第一階段：1964年采用60噸電弧爐鋼包脫氣處理，鋼包置于真空室內(nèi)，真空度為67Pa，高堿度渣下吹氬攪拌，這個(gè)方法對(duì)提高鋼的純潔度不十分明顯，氧含量在25106以上，且不穩(wěn)定。 表3 SKF公司SKF3鋼的氧含量及夾雜物評(píng)級(jí)n氧含量106夾雜物分類 (ASTM E45D法)數(shù)據(jù)來(lái)源 ABCD 細(xì)粗細(xì)粗細(xì)粗細(xì)粗68～——0～0～00000000文獻(xiàn)[2,4]39～～～～0000000000進(jìn)口SKF3鋼質(zhì)量檢驗(yàn)證書(shū)2～～00～0000000000實(shí)測(cè)SKF3鋼材 第二階段：1968年從聯(lián)邦德國(guó)引進(jìn)RH裝置與60tEAF配合，真空度13Pa，軸承鋼氧含量比鋼包坑脫氣處理大大降低，達(dá)到15106左右。第三階段：1982年電弧爐容量擴(kuò)大到90t，LF爐與RH配合，使得目標(biāo)溫度、澆鑄時(shí)間有可能進(jìn)行控制，大大提高了軸承鋼的純凈度，106，加上大截面垂直連鑄機(jī)的采用，可使夾雜物充分上浮，以及全程保護(hù)澆鑄措施(見(jiàn)圖9)，使軸承鋼的氧含量進(jìn)一步降低，106(106)。表4 山陽(yáng)公司SUJ2鋼的氧含量及夾雜物評(píng)級(jí)n氧含量106夾雜物分類(ASTME45D法)數(shù)據(jù)來(lái)源ABCD 細(xì)粗細(xì)粗細(xì)粗細(xì)粗550.00傾動(dòng)式出鋼[6,21]70000偏心爐低出鋼[6,21]34~～0～0～0～00000~00~進(jìn)口山陽(yáng)SUJ2鋼材質(zhì)量檢驗(yàn)證書(shū)8～～00～00000000實(shí)測(cè)SUJ2鋼材 圖10 山陽(yáng)軸承鋼氧含量的變化圖9 日本山陽(yáng)全程保護(hù)澆注示意圖第四階段：1986年將電弧爐傾動(dòng)式出鋼改造成偏心爐底出鋼，106(偏心底出鋼與傾動(dòng)式出鋼相比，106)。圖10顯示了日本山陽(yáng)軸承鋼生產(chǎn)工藝和鋼中氧含量的變化。近期從日本訪問(wèn)歸來(lái)的人講，山陽(yáng)特殊鋼公司的電弧爐已擴(kuò)大到150t，該公司爐外精煉工藝模式可以描繪成：90tUHP(150tUHP)EBT出鋼LFRHCC(三流370470mm坯)，表4是該公司軸承鋼的質(zhì)量水平。德國(guó)是歐洲主要軸承鋼生產(chǎn)國(guó)之一，緊次于瑞典，克虜伯和蒂森是德國(guó)兩家典型的軸承鋼生產(chǎn)廠，下面以克虜伯為例說(shuō)明德國(guó)軸承鋼生產(chǎn)工藝的演變過(guò)程?？颂敳摴?Sirgen廠有100tUHP電弧爐三座，全部鋼液經(jīng)連鑄機(jī)鑄成265mm135mm坯，年產(chǎn)特殊鋼800,000t ,其中可熱處理鋼35%，表面硬化鋼30%，彈簧鋼15%，冷、熱鍛造鋼8%，軸承鋼7%，其它如工具鋼5%，克虜伯鋼公司對(duì)煉鋼和精煉工藝作過(guò)三次改造。第一次改造(1978年)，為100tUHP電弧爐配備VD鋼包脫氣站，爐子無(wú)渣出鋼后，在包中進(jìn)行脫氣和成分調(diào)整，由連鑄機(jī)拉坯，這個(gè)階段沒(méi)有鋼包加熱裝置，為了補(bǔ)償脫氣過(guò)程中的溫度損失，要求出鋼溫度高于1750℃，其工藝為：100tUHPEAF無(wú)渣出鋼VDCC。第二次改造(1983年)，主要增加了鋼包加熱裝置LF爐，降低了出鋼溫度(加熱裝置的建設(shè)利用了退役電弧爐的爐蓋、電極和變壓器，投資費(fèi)用不大)。同時(shí)還添置了喂線設(shè)備，操作順序?yàn)椋?00tUHPEAF無(wú)渣出鋼VDLF加熱喂線CC。第三次改造(1986年)，第三次改造的特點(diǎn)是設(shè)備的現(xiàn)代化，工序合理化。1986年新設(shè)計(jì)一臺(tái)LF爐，同時(shí)用RH脫氣裝置取代VD。VD、RH都與電爐合金加料系統(tǒng)相連，合金可以在控制的加料速度下無(wú)阻斷地連續(xù)加入鋼包。出鋼時(shí)隨鋼流加鋁脫氧，然后在RH脫氣過(guò)程中進(jìn)行微調(diào)，最后喂線處理，再用氬氣弱攪拌改善清潔度，精煉操作順序與第二階段相比也有所改變：135tUHPEAF無(wú)渣出鋼LF爐加熱RH脫氣FT(喂線終處理)CC。 (1)爐子大型化 由電爐或轉(zhuǎn)爐提供粗鋼水，爐子容量大，減少了與耐火材料之間的接觸，大大提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本。 (2)除渣 為了冶煉出氧含量很低的鋼，必須把帶有氧化反應(yīng)的熔煉過(guò)程與精煉過(guò)程分開(kāi)進(jìn)行，國(guó)外普遍采用無(wú)渣出鋼(如EBT)、真空吸渣和換鋼包除渣等技術(shù)將氧化渣徹底排除。山陽(yáng)特殊公司采用無(wú)渣出鋼后，10－6。 (3)Al脫氧 由于動(dòng)力學(xué)的原因，在精煉過(guò)程中，真空下碳脫氧速度很慢，并且效果差，如果只采用真空碳脫氧工藝生產(chǎn)，鋼中氧含量高達(dá)2010－6以上。因此，為了提高鋼的純凈度，必須在精煉前預(yù)先采用鋁沉淀脫氧。 (4)高堿度渣精煉國(guó)外軸承鋼普遍采用高堿度渣精煉，一般將堿度(CaO/Si
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