摘 要 北满特钢用90tEBT电弧炉2LF(VD)2240mm×240mm方坯连铸生产GCr15轴承钢。GCr15轴承钢钢包精炼时采用碱度为4.46的高碱度渣系,用含32.8%Al的脱氧剂,并进行25minVD真空处理,保持[Als]≤0.030%,统计结果表明GCr15轴承钢的氧含量≤8×10^－6。

1 电弧炉2连铸机设备和工艺

　 北满特钢北兴公司2004年采用90tEBT电弧炉2LF(VD)－240mm×240mm方坯连铸工艺生

产轴承钢共计15万t,占全国特钢企业轴承钢总量的9%,目前轴承钢氧含量平均在7.71×10^-6。

电弧炉与连铸机的主要技术参数见表1,2。

表1 90tACEBT电弧炉主要技术参数

项目	参数
投产年月	2002.11
熔炼周期/min	78
每天平均炉数	10.5
平均容量/t	101
炉料组成(废钢,铁水,DRI等)	废钢
变压器容量/MVA	85
电极直径/mm	610
电耗/kWh·t-1	440
电极消耗/kg·t-1	3.5
氧耗/m3·t-1	48
年产量/万t	30

表2 连铸机主要技术参数

项目	参数
中间包容量/t	21
铸坯断面/mm×mm	240×240
弧形半径/m	10.25
流数	4
流间距/mm	1300
铸(拉)坯速度/m·min-1	0.60～1.0
铸坯定尺长度/m	5.9
冶金长度/m	28
矫直方式	多点连续
二次冷却方式	气雾冷却
电磁搅拌(M2EMS)	有
铸流保护	有
连铸机平均作业率/%	57.44
连铸机连浇铸炉数	5.6
平均浇铸时间/min	85
生产能力/万t·a-1	50

　 北兴特钢冶炼工艺中采用合成渣补造渣系,合成渣(CaO51%～53%,Al₂O₃47%)加入量为3kg/t。炉后再补充CaO保证渣量在10kg/t,形成的渣系具有熔点低、成渣快及吸附夹杂物能力强的特点。渣系成分见表3。

试验和钢渣友试验,钢渣友的作用是代替铝粉、铝粒进行脱氧,钢渣友的主要成分如表4。

　 电弧炉出钢仍按一次性加铝工艺进行沉淀脱氧,出钢加入渣料:石灰1000kg,合成渣300kg。

表3 GCr15轴承钢精炼渣系成分/%

表4 脱氧剂钢渣友的成分/%

　 精炼到位加入45～60kg钢渣友,取样后加入30kg钢渣友"成分调整后每隔5～15min加入15kg钢渣友,从现场看加入钢渣友渣发泡性能大大增加,渣较快变白,试验分3阶段进行,第1、2阶段只限白班进行,结果无异常后再连续试验35炉,整个试验生产了50炉,共10t钢渣友。其检验结果如表5。期间分析了3炉轴承钢的Ti含量,分别为25×10^-6、20×10^-6、32×10^-6。。

表5 钢渣友与铝碳粉脱氧效果对比

2 真空处理和吹氩工艺

　 北兴特钢在真空处理时采用真空度67Pa以下保持10～15min的精炼工艺。实行入VD前倒渣操作,保证倒渣在400kg左右。统计结果表明倒渣较不倒渣氧含量平均降低0.15×10^-6。

　 VD处理时间为25min,能够满足生产需要并保证氧含量在8×10^-6以下。

　 平均氩气流量在80L/min;在加合金或增碳时,氩气流量为100L/min;抽真空时氩气流量为70L/min;真空保持时氩气流量60L/min;真空完毕软吹过程中氩气流量为50L/min。

3 精炼时间和[Als]对氧含量的影响

　 北兴特钢精炼炉变压器功率为18MVA,现有渣系配比量及成分最适宜的精炼处理时间为45～55min。2004年11月和12月统计的精炼时间和氧含量关系如表6。

表6 LF精炼时间与GCr15轴承钢中氧含量的关系

　 K=[%Al]²[%O]³

　 gK=-64900/T+20.6

　 从脱氧反应及其平衡常数可见,在一定的温度下,[Al]的提高有利于[O]的降低,用铝作为终脱氧剂,[Als]达0.030%～0.050%时,钢液中的氧几乎全部变为Al₂O₃,因此必须保证一定的[Als]量。现采用一次性加铝工艺,实验表明[Als]在<0.0050%时,[O]很高,最合适的范围为0.010%～0.026%,太高易造成连铸水口堵塞并增加成本。表7是2004年两个月的[Als]与氧含量的关系"

表7 [Als]含量与GCr15轴承钢中氧含量的关系

　 通过对精炼渣成分、真空度、真空保持时间、钢中[Als]含量!精炼处理时间及脱氧度等的有效控制,使轴承钢平均氧含量达到7.50×10^-6。