徐传兵　周同军　李悦

（宝钢特钢有限公司）

摘　要：高品质轴承钢的冶炼工艺主要以EAF－LF－VD－IC冶炼工艺为主，其中电炉冶炼工艺对氧含量与夹杂物的控制尤为重要。主要研究了电炉冶炼工艺对高品质轴承钢冶金质量的影响，并分析了不同电炉终点［C］控制、电炉留钢量、以及LF到站时的Al、C、Si成分对成品氧含量的关系。研究表明: 在电炉生产过程中，终点［C］含量≥0.07%，出钢时电炉留钢10% ～ 15%，并确保LF到站时分析的Al、C、Si成分适当，可取得良好的冶金质量效果。

关键词：电炉；轴承钢；氧含量；夹杂物

0　引言

轴承是重要的基础机械零件，在各行业中的应用十分广泛，其质量直接决定了其所装备的机械设备可靠性、精度的高低、性能的好坏以及使用寿命的长短，随着科学技术的发展，轴承的工作环境也越来越恶劣，对于轴承的要求也越来越高［1］。如何提高轴承钢钢液质量一直是冶金工作者的重点研究方向，而影响轴承钢钢液质量的主要因素是轴承钢氧含量和夹杂物控制。要有效降低轴承钢氧含量并稳步提升夹杂物控制级别，就必须从电炉出钢开始进行相关改进及优化。近年来，在轴承钢钢液质量控制方面，电炉冶炼对轴承钢冶金质量的影响的相关研究相对较少，因此本文将结合现场实际，从电炉冶炼方面着手进行深入研究，以便优化改进生产工艺，提升钢液质量。

1　产品技术要求及工艺流程

1.1  产品技术要求

表1所示为轴承钢GCr15的材质成分要求，为寻求更优异的轴承钢使用性能，在冶炼生产中需要更低含量的氧、钛等成分，以及更窄的成分范围才能满足此要求。

轴承钢材料成分标准见表1。

1.2  工艺流程

目前，模铸材轴承钢的冶炼工艺流程为: 40t电炉－LF－VD－IC。

氧含量和夹杂物控制水平作为轴承钢冶金质量控制的重要指标，在追求更低氧含量与更高夹杂物控制水平的平衡时，诸多钢企都从精炼操作方面着手来展开相关研究，对电炉冶炼的影响情况研究相对较少，而在电炉出钢毕，LF炉取样分析成分及渣样时，对比发现以下问题：

1) LF( 到站) 成分分析，发现钢液中主要元素C、Si、Al 波动范围大;

2) LF渣样分析，发现精炼渣中( FeO) +( MnO) % 含量≥1.0% 的比例高达15%，反映出钢过程中有下渣情况发生;

为此，笔者主要从以上两个主要问题出发，通过研究电炉冶炼对轴承钢氧含量与夹杂物的影响，提出合理的控制方法，提升轴承钢的质量控制水平。

2　影响因素分析及讨论

2.1  电炉终点控制对质量的影响

电炉冶炼试验方案及结果见表2。

表2所示为电炉冶炼不同终点［C］、留钢量及LF的到站成分与成品氧含量的对应关系分析结果。根据三组试验方案以及对应的轴承钢成品氧含量试验结果，通过对比成品的氧含量来优选出一组控制水平相对较好的方法。方案1中电炉终点［C］较低、电炉留钢量偏少，而且LF到站中C、Si、Al含量均较低，造成钢液中原始氧含量偏高，后道检测氧含量平均为10 × 10^－6以上; 方案2 中虽然电炉终点［C］、LF 到站时的［C］含量相对方案1均有所提升，可反映出电炉出钢氧活度降低明显，而且通过LF到站时的Si、Al含量相对方案1较高即可反映方案2的脱氧强度要优于方案1; 但经检测发现案2的氧含量仍然较高，未有明显改进，其中氧含量平均为9×10^－6 ; 在方案3中，通过进一步提高电炉终点［C］、LF到站时的［C含量，进一步提高脱氧强度，来有效降低电炉出钢氧活度以及钢液中的原始氧含量。经检测分析，方案3中氧含量平均为7.5×10^－6，相对其他方案均有明显的提升效果。

选用方案3进行实际操作，即: 轴承钢冶炼过程中，将含高( FeO)氧化渣从炉门流出，并尽量减少出钢过程氧化渣流入钢包(通过适当增加装入量，并根据合格量、余钢量倒推出钢量，能有效的使电炉出钢钢液尽可能少下渣) 。电炉氧化期吹氧结束，控制终点［C］≥0.07%，并控制精炼炉炉渣分析( FeO) + ( MnO) ≤0．50%，出钢过程中配入的C、Si、Al按LF到站成分进行控制。

2.2  终点［C］含量控制分析

目前国外的许多钢铁企业十分重视电炉出钢的质量控制和入炉原料的质量管理，严格做到电炉出钢终点［C］的稳定控制。在保证脱磷的前提下，适当提高电炉出钢终点［C］，可减少脱氧剂的用量，进而能够减少氧化物夹杂的生成总量。

钢液中碳和氧反应式为:

电炉出钢终点［C］与钢液中