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本文针对JY钢铁厂120T转炉(LD)→钢包精炼(LF)→真空脱气(RH)→连铸连轧(CC)生产GCr15轴承钢的工艺流程,对冶炼过程中轴承钢水全氧含量、酸溶铝含量、夹杂物数量及尺寸等影响铸坯质量的因素进行了系统研究。分析了冶炼过程不同控制工艺参数对产品质量的影响,优化了转炉冶炼、精炼、连铸等过程工艺操作,生产出了低氧含量、低夹杂物含量的良好铸坯,提高了轴承钢品质。研究结果表明,钢中全氧含量随着冶炼过程的进行逐渐降低:LF精炼工序的平均氧含量为10.8ppm,RH处理结束平均氧含量降低至7.7ppm,中间包样平均氧含量为8.7ppm,铸坯样平均氧含量为7.7ppm,成品钢平均氧含量为6.8ppm。中间包内氧含量有所升高缘于倒包过程中钢液的微弱二次氧化。轴承钢氧含量受转炉出钢碳含量、酸溶铝含量[Al]s、精炼时间及精炼渣碱度、连铸保护浇注等因素影响较大。控制转炉出钢碳[C]>0.3%,成品钢[Al]s含量100~200ppm,精炼时间50~60min,精炼渣碱度5.0~7.0,中间包采用长水口、弱吹氩保护浇注等工艺措施,可有效降低GCr15轴承钢全氧含量。对冶炼过程钢中夹杂物数量、成分、形貌、尺寸的演变规律进行了系统研究。钢中夹杂物数量呈逐渐下降趋势:LF精炼后钢中夹杂物数量平均25.3个/mm2,RH处理后夹杂物个数降为11.6个/mm2,中包样夹杂物平均个数为12.7个/mm2,成品轧材夹杂物数量降至9.8个/mm2。采用扫描电镜分析了冶炼过程中夹杂物物相与形貌的演变,结果表明:LF精炼可使夹杂物由初期较大尺寸的氧化物和硫化物夹杂,尺寸约为40μm,转变为颗粒较小的复合氧化物夹杂,尺寸约为20μm,真空处理后钢中主要存在点状的钙镁铝酸盐夹杂,尺寸降至6μm以下,软吹处理对夹杂物的上浮去除效果明显。研究了精炼过程中的不同调铝工艺对钢中全氧含量及夹杂物的影响,结果表明:采用LD出站加入1.2kg/t.s铝粒,LF进站撒入0.1-0.3kg/t.s铝粒脱氧的控铝方式效果最好。采用此调铝工艺,成品钢中全氧含量可降到6.5ppm,酸溶铝含量稳定控制在100-200ppm,夹杂物含量低且尺寸细小,达到高纯净钢水平。对轴承钢精炼过程120吨LF吹氩钢包内吹氩制度进行研究,精炼阶段过程送电加热及合金化时,增大氩气流量能缩短搅拌时间,吹氩流量控制在300~400Nl/min时效果最好,流量过大时会造成卷渣。对软吹过程的去夹杂行为进行研究,考察吹氩时间、吹氩量对钢包内夹杂物去除的影响规律。结果表明:软吹阶段,吹氩量控制在40Nl/min,软吹时间控制在25~30min夹杂物的去除效果最好,最佳工艺下夹杂去除率可达90%以上。浇注温度、二冷强度对铸坯疏松、偏析的影响的研究结果表明,控制中包过热度在15-25℃范围时碳偏析程度较低。同时,二冷强度由强冷调整为弱冷,即二冷配水量由0.5L/min降低到0.18L/min,铸坯裂纹率降低,铸坯质量明显改善。连铸末端凝固特性进行研究结果表明:240×240mm断面GCr15轴承钢的综合凝固系数K值为26.8mm/min1/2,液相穴长度为17.2m。末端电磁搅拌装置最佳安装位置为中心处到弯月面距离为5.71~6.69m,最佳搅拌强度选择380/350A。