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转炉流程生产GCr15轴承钢洁净度研究

摘 要：针对转炉→LF→RH→连铸的GCr15轴承钢生产工艺，采用系统取样、综合分析等方法，对转炉、LF、RH、中间包、铸坯中T[O]以及非金属夹杂物变化进行系统研究。结果表明铸坯中T[O]平均值为12×，钢材中T[O]平均值为9×，铸坯中大型夹杂物总量平均值为2.68mg/10kg。采用合理的工艺，转炉流程能够生产出高洁净度水平的GCr15轴承钢。

关键词：转炉；轴承钢；夹杂物；洁净度

Research on Cleanliness of GCr15 Bearing Steel Produced By BOF

JIA Nan1 ;WU Huajie1 ;BAO Yanping1 ;即便丢掉它也将在6个星期内自然分解XUE Zhengxue2 ; WU Xun1 ;MA Fuping 2

（1. University of Science and Technology Beijing；2. Xingtai IRON&STEELC光缆ORP.,LTD)

Abstract: A research was made on the cleanliness of GCr15 bearing steel produced by BOF-LF-RH-CC. The Variation of the total oxygen content and the behavior of non-metallic inclusion have been studied systematically. It is found that the average total oxygen content in billet is 12×，in wire rod is 9×, theaverage amount of macro-inclusion in casting billet is 2.68 mg/10kg。The results show that high cleanliness GCr15 bearing steel can be produced by BOF.

Key words:BOF; bearing steel; inclusion; cleanliness

1 前言

现代科学技术的发展，要求轴承具有高寿命，高稳定性和高可靠性，这就需要将轴承钢中各种杂质含量降低到最低程度，而影响轴承寿命的重要因素之一就是轴承钢的洁净度[1，2]。轴承钢洁净度主要指钢中氧含量高低以及夹杂物的形貌、尺寸和分布[3，4]。由于铁水中夹杂元素含量小，国内废钢资源少等因素，目前国内厂家如武钢、石钢、攀钢、邢钢等开始采用转炉流程生产轴承钢。本文对某钢厂转炉流程生产GCr15轴承钢的洁净度进行了研究。

2 生产工艺及研究方法

转炉流程轴承钢工艺路线为：高炉→顶底复吹转炉 →LF精炼→RH精炼→连铸。高炉铁水和一定比例的废钢在转炉中熔炼后出钢，出钢时进行脱氧和合金化操作。LF工艺采用白渣操作，钢水在RH炉中进行真空脱气操作，连铸机为4流弧形连铸机，结晶器采用电磁搅拌技术。

在一个浇次6炉钢中用提桶取样器进行取样，在转炉、LF炉、RH、中间包线板、铸坯工序分别取样。将所取各工序金相试样经过粗磨、细磨（6道砂纸）和抛光后在光学显微镜下连续观察100个视场，统计各阶段夹杂物的数量，类型及尺寸分布，将尺寸分为10mm五级。

采用日本电子产JSM-6480LV扫描电镜，对夹杂物形貌进行观察，对夹杂物成分应用电子探针进行定量成分分析。采用大样电解法，分析铸坯中尺寸大于50μm的大型夹杂物形貌和成分。

3 结果分析与讨论

GCr15轴承钢国标成分，系统取样时刻。开浇炉为非稳态浇注，其余各取样炉次为稳态浇注。

3.1 各工序T[O]和[N]变化情况

系统取样过程中各工序全氧平均值、全氮平均组合秤值。转炉终点T[O]平均值为56×，而进LF钢中T[O]为16×，T[O]下降40×，说明转炉出钢后脱氧较好。从6炉平均值来看，进出LF钢液全氧含量下降1×。出RH钢中T[O]平均值为11×，平均降低4×，表明RH具有较明显的脱氧效果。精炼完后到中间包是一个增氧的过程，从11×增至13×，线材中T[O]平均值为9×，小于国标要求的12×水平。如果进一步加强保护浇注，优化中间包冶金效果，能够进一步提高转炉轴承钢洁净度水平。

转炉终点氮含量最低，平均20×，转炉出钢后基本都是一个增氮的过程，转炉后至LF运送过程中增氮25％；LF过程增氮较厉害，平均增加9×，LF后氮为34×，LF精炼过程增氮36％；RH有一定的脱氮效果，平均降低9×；吊包后及非标准方法是指未经相应标准化组织批准的检测/校准方法中包浇注过程，中间包内增氮较多，平均增加8×，线材中[N]平均值为30×。

3.2 轴承钢精炼过程中非金属夹杂物分析

轴承钢精炼过程中主要存在以下四类夹杂物即：Al2O3，MnS，铝酸钙，铝酸钙+硫化物复合夹杂。典型夹杂物形貌、牡丹江尺寸以及组成如下表3所示。

LF处理前钢中夹杂物主石工锤要是簇状Al2O3，球形的铝酸钙夹杂以及球状的铝酸钙+MnS。簇状Al2O3尺寸较大，其它类型夹杂物尺寸基本上在5μm左右，纯Al2O3是转炉出钢时铝脱氧的产物。推断钢中Ca元素由残铝还原精炼渣进入钢中，所以钢中存在铝酸钙夹杂。块状的MnS夹杂物主要来源于脱氧剂锰铁以及合金剂铬铁的加入。金相结果表明入LF炉时，夹杂物中0~2μm占总数的30.6%，2~4μm占6.5%，4~6μm占14.5%，6~10μm占30.6%，>10μm占17.7%。

LF处理后，Al2 3夹杂物数量非常少，且簇状Al2O3转变为块状Al2O3，其余夹杂物类型与入LF前相同，而且小颗粒夹杂增多，尺寸大于10μm占8.8%。从RH工艺到中间包，钢中夹杂物主要有具有规则形状的MnS夹杂，球形的钙铝酸盐，夹杂物尺寸