30tEAFLFVD冶炼轴承钢的工艺优化

1、30tEAF-LF-VD 冶炼轴承钢的工艺优化左秀荣 张庆才 顾文俊 李广田 阎立懿 李立新Optimization of 30 t EAF-LF-VD Steelmaking Processfor Producing Bearing SteelZuo Xiurong, Zhang Qingcai and Gu Wenjun(Beiman Special Steel Co Ltd, Qiqihaer 161041)Li Guangtian, Yan Liyi and Li Lixin(Northeastern University)1 试验条件及目的冶炼设备为北满特钢 30 t EBT 电弧炉

2、与 40 t LF/VD 精炼炉。工艺 流程为：电炉熔化、氧化一偏心炉底出钢一钢包合金化一进 LF炉一升温 及精调成分一进VD炉一出炉、浇注。全系统的优化是根本目的，而系统 内各单元的优化是服务系统优化的 “，把LF、VD看成系统中的单元， 寻求合理的工艺参数，改善过程的技术经济指标，对过程作系统分析并 建立数学模型。2 逐步回归分析与模型的建立LF/VD主要功能是通过吹氩、精炼渣精炼、真空等手段获得纯净钢 水。钢中氧含量是影响轴承钢疲劳寿命的最重要因素 2。首先选取氧含 量为因变量。 根据生产工艺过程选取 15 个变量进行筛选。 精炼渣组成固 定、LF/VD过程中吹氩量及吹氩压力分别固定，均

3、不选入自变量。以 92 炉GCr15的冶炼工艺参数作为分析研究的基础数据。通过逐步回归得到经验模型如下：艺0 =-1.5155 t lf-1.8700 t vd+8.3579Xc-12.9329X Si+8.87613XMn-5.6116XCr+7.4574P+62.2706(1)式中 工0 熔检氧含量/ x 10-6 ；Xsi入LF钢水硅含量/%;t LF入 LF 钢水温度（x 10-2）/ C；Xm 入LF钢水锰含量/%t vd入 vd钢水温度（x 1o-2）/ r；Xcr入LF钢水铬含量/%Xc入LF钢水碳含量/%;PVD中最低真空度/（ x 1.33）Pa3最优工艺参数确定3.1 LF

4、精炼时间控制工0与Ta回归模型如下： 艺0 =3.7579 X 10-3Ar-0.5300TAr+27.6440式中 TaLF吹氩加热时间/min。Ta=70.5 min图1示出Ta分布状态。从图中可看出LF最长吹氩加热时间为115min,最短为40 min，平均为73.6 min，且近75%分布于6090 min。根据图1,确定LF吹氩加热时间为6575 min。图1LF精炼时间分布状态图Fig.1 Distribution diagram of refining time in LF process3.2 喂Al制度工O与Xsai回归方程如下：艺O =1.4455 X 10-2X2sai-

5、0.7188Xsai+18.5867式中 Xsai钢水酸溶铝含量/ X 10-3%Xsai min =24.9根据Xsai分布状态图，Xsai最大值为40,最小值为11 ,平均值为27； 近80%勺Xsai分布于2035之间。出VD炉后喂Al量应使成品钢中Xsai 达到2030尽量接近25。3.3 温度制度3.3.1 出钢温度制定从回归方程(1)可看出入LF钢水温度、入VD钢水温度越高，越有利 于降氧。图2为出钢过程钢水温降分布状态图。最低温降为85 C,最高温降为145 C,平均温降为115 C,而温降分布率峰值也处于此值。约 85血降在105135 C之间。图2出钢温降分布状态图Fig.2

6、Distribute n diagram of tapp ing temperature decreme nt考虑初炼炉和钢包所能承受温度及出钢温度过高出钢过程二次氧化 严重等因素，出初炼炉钢温定为 1 6201 630 C,按出钢过程平均温 降119 C，则入LF钢水温度约为1 500 C。3.3.2 入VD炉温度制定图3为VD过程温降分布图，近80%勺温降在90110 C范围内，根 据GCr15熔点和镇静、浇铸过程中降温，出 VD炉温度应为1 510 C左 右，VD过程降温按100 C计算，则入VD炉温度应在1 6001 620 C 之间。图3 VD过程温降分布图Fig.3Distribu

7、tio n diagram of temperature decreme nt in VDprocess图4为LF/VD过程温度走向图，3条曲线分别为温度平均值和范围 值。可见入LF、入VD炉钢水温度波动较大，应严格按以上制定的工艺 温度操作，提高温度的稳定性，确保标准化操作。图4 LF/VD过程温度走向图Fig.4Temperature variatio n in LF/VD process3.4合金加入制度粗调合金成分控制合理，能减轻 LF/VD的调合金任务，实现精炼炉 脱硫、脱气、去夹杂功能。从 式可看出，入LF钢水成分即粗调成分，Si、Cr越高，Mn越低 越有利于降氧。为此制定 Si、

8、Cr按规格中限调整，Mn按规格下限调整。 3.5真空及供氩制度真空操作的目的是去气、脱氧、去夹杂及防止吹氩时钢液裸露发生 二次氧化。从(1)式可看出，在现有设备条件下真空度越高脱氧效果越好。根据Sundberg 3吹氩搅拌能公式：=0.0062 X QX (t 1+273)X 1-(t g+273)/(t 1+273)+ln(p 2/p 1) /M1(2)式中搅拌功率/wt-1 ；p2，p1钢包底部和真空室压力/Pa;Q氩气流量/L.min-1;tg，t1氩气和钢水温度/C；M钢水量/t 0从(2)式可看出，真空吹氩搅拌可进一步促进脱氧过程，此时随 P1 的降低应减少氩气流量 Q保持恒能搅拌，

9、防止溢渣。4试验结果按上述工艺参数冶炼轴承钢，氧含量见表1，其中氧含量平均值为10.49 X 10-6，波动范围8X 10-614X 10-6。夹杂物级别见表2o表1轴承钢氧含量分布表(47炉)Table 1Distributi on of oxyge n content in beari ng steel (47heats)氧含量/ X 10-6| w 9 |w 10 |A7| w 13 II| w 15 |p20|试验工艺艺0分布/%29.1754.1764.585.83100100原工艺工O分布/%20.2144.2352.69|2.2293.12100表2轴承钢夹杂物级别Table 2

10、In clusi on rate in beari ng steel工艺检验批数ABCD细粗|细粗细粗细|粗试验工艺1380.100|0.410.20|0.1200回0原工艺1260.169|0.640.38|0.39冋00.1065结论LF精炼时间应控制在 6575 min。(2) 出VD炉后喂铝量应使成品钢中酸溶铝量达到0.025%。(3) 出初炼炉时钢水温度为1 6201 630 C,入VD炉钢水温度为1 600 1 620 C。(4) 粗调成分Si、Cr按规格中限调整，Mn按规格下限调整。作者简介：左秀荣，女，32岁，工程师。1990年东北大学钢铁冶金系毕 业；1999年东北大学硕士毕业。从事钢的炉外精炼