基于非铝脱氧工艺的高品质轴承钢关键冶金技术

成果简介： 目前，国内外生产高品质轴承钢主要采用高碱度渣、铝脱氧的方式快速去除钢液中溶解氧。同时，通过有效去除脱氧产物，大幅降低钢中全氧含量。高品质轴承钢中全氧含量已稳定控制在5ppm以下。这种轴承钢中常见的夹杂物主要是尖晶石、钙铝酸盐和硅酸盐。其中，钙铝酸盐和尖晶石被认为是对轴承钢疲劳寿命影响最大的夹杂物。在铝脱氧方式下，为提高轴承钢质量，普遍采用的方法是降低钢中全氧含量，以减少钢中夹杂物的数量。然而，这种脱氧方式并不能消除尖晶石和钙铝酸盐，同时采用铝脱氧方式也带来许多严重问题，包括： 1. 钢中全氧需要控制极低，大大增加了炼钢的难度和成本； 2. 采用铝脱氧工艺，恶化钢液流动性，连浇小方坯时极易造成水口堵塞，连浇炉数大大减少，严重影响了连铸坯质量和生产成本； 3. 钢液中的高Al含量容易还原渣中的Ti，从而影响钢中氮碳化钛的控制水平，降低了轴承钢的疲劳寿命。

为了避免高品质轴承钢采用铝脱氧带来的上述问题，采用BOF-LF-RH-CC流程，以及硅锰合金脱氧、低碱度渣精炼生产高品质轴承钢。这种轴承钢全氧含量稳定控制在6-8ppm，钢中夹杂物主要类型为硅酸盐夹杂物，具有与铝脱氧轴承钢（全氧含量5ppm）相似的超高周疲劳寿命。使用硅锰合金脱氧可以有效地改善钢液流动性的问题，解决了由于连铸水口堵塞带来的钢质量问题，降低了生产成本。

推广应用情况： 已应用于某企业批量化生产高端轴承钢。

技术优势： 采用非铝脱氧方式，减少了生产成本，解决了小方坯连铸的连浇性差的问题，并得到了疲劳性能较优的轴承钢。

性能指标：钢中主要夹杂物对比：铝脱氧钢（steel A）中氧化物夹杂物主要为钙铝酸盐，非铝脱氧钢（steel S）中氧化物夹杂物主要为硅酸盐。对比两种轴承钢的超高周疲劳性能：非铝脱氧轴承钢的超高周疲劳性能略优于铝脱氧钢。

市场分析： 可广泛代替铝脱氧轴承钢应用于实际生产中。

经济效益分析： 通过非铝脱氧轴承钢的应用，大幅提高了小方坯的连浇炉数，减少了生产成本和质量异议，提高了产量和效益。

成果亮点： 1. 成果来源：中天钢铁横向项目。 2. 技术先进性：国内企业多用铝脱氧工艺，这种非铝脱氧工艺处于国内先进水平。采用硅锰脱氧和真空脱氧方式冶炼轴承钢，全氧含量能稳定控制在6-8ppm，具有与5ppm铝脱氧轴承钢相似的超高周疲劳寿命。

成果简介：

目前国内外生产高品质轴承钢绝大部分采用高碱度渣、铝脱氧的方式快速去除钢液中溶解氧，同时通过有效去除脱氧产物，大大降低钢中全氧含量，高品质轴承钢中全氧含量已经稳定控制在 5ppm 以下。这种轴承钢中常见的夹杂物主要是尖晶石、钙铝酸盐和硅酸盐。其中钙铝酸盐和尖晶石被认为是对轴承钢疲劳寿命影响最大的夹杂物。在铝脱氧方式下，为了提高轴承钢的质量，普遍采用的方法是降低钢中全氧含量，以减少钢中夹杂物的数量。然而这种脱氧方式并不能消除尖晶石和钙铝酸盐，同时采用铝脱氧方式也带了很多严重问题，包括（1）钢中全氧要控制极低，大大增加了炼钢的难度和成本；（2）采用铝脱氧工艺，恶化钢液流动性，连浇小方坯时极易造成水口堵塞，连浇炉数大大减少，严重影响了连铸坯质量和生产成本；（3）钢液中的高 Al 含量容易还原渣中的 Ti，从而影响钢中氮碳化钛的控制水平，降低了轴承钢的疲劳寿命。为了避免高品质轴承钢采用铝脱氧带来的上述问题，采用 BOF-LF-RH-CC 流程，以及硅锰合金脱氧、低碱度渣精炼生产高品质轴承钢。这种轴承钢全氧含量稳定控制在 6-8ppm，钢中夹杂物主要类型为硅酸盐夹杂物，具有与铝脱氧轴承钢（全氧含量 5ppm）相似的超高周疲劳寿命。使用硅锰合金脱氧可以有效的改善钢液流动性的问题，解决了由于连铸水口堵塞带来的钢质量问题，降低了生产成本。

推广应用情况：

已应用于某企业批量化生产高端轴承钢。

技术优势：

采用非铝脱氧方式，减少了生产成本，解决了小方坯连铸的连浇性差的问题，并得到了疲劳性能较优的轴承钢。

性能指标：

钢中主要夹杂物对比：铝脱氧钢（steel A）中氧化物夹杂物主要为钙铝酸盐，非铝脱氧钢（steel S）中氧化物夹杂物无主要为硅酸盐。

对比两种轴承钢的超高周疲劳性能：非铝脱氧轴承钢的超高周疲劳性能略优于铝脱氧钢。

市场分析：

可广泛代替铝脱氧轴承钢应用于实际生产中。

经济效益分析：

通过非铝脱氧轴承钢的应用，大大提高了小方坯的连浇炉数，减少了生产成本和质量异议，提高了产量和效益。

成果亮点：

1．成果来源：中天钢铁横向项目。

2．技术先进性：国内企业多用铝脱氧工艺，这种非铝脱氧工艺处于国内先进水平，采用硅锰脱氧和真空脱氧方式冶炼轴承钢，全氧含量能稳定控制在 6-8ppm，具有与 5ppm 铝脱氧轴承钢相似的超高周疲劳寿命。