G20CrNi2MoA渗碳轴承钢单支臂生产工艺实践

黄宇彬

(北满特殊钢有限责任公司，黑龙江161041)

G20CrNi2MoA渗碳轴承钢单支臂生产工艺实践

黄宇彬

(北满特殊钢有限责任公司，黑龙江161041)

通过设计专用结晶器，优化重熔工艺，成功实现G20CrNi2MoA电渣锭单支臂生产。

G20CrNi2MoA；电渣锭；单支臂

G20CrNi2MoA是铁路渗碳轴承用钢，质量要求严格。2010年国内某轴承厂在G20CrNi2MoA渗碳轴承钢技术协议里要求：电渣重熔过程禁止更换电极棒，即每只冶炼钢锭重熔一只电渣锭，防止更换电极棒导致的冶金缺陷。我公司现有电渣炉暂不具备单支臂生产能力，如何根据现有炉台现状，进行工艺改进，实现G20CrNi2MoA渗碳轴承钢单支臂生产工艺，是目前迫切需要解决的问题。

1 现状分析

1.1 G20CrNi2MoA电渣重熔工艺现状

目前使用∅420 mm铸坯自耗电极，采取交换电极棒生产3 t电渣锭。具体参数见表1。

表1 G20CrNi2MoA工艺参数Table 1 G20CrNi2MoA process parameters

1.2 电极坯料问题

目前可用于G20CrNi2MoA重熔的坯料规格有∅330 mm、∅420 mm铸造电极棒，单支重量分别为1.550 t、2.400 t，现有铸造坯料不能满足单支电极棒生产3 t电渣锭的要求。

为解决电极坯料问题，将坯料由铸坯改为□250 mm×280 mm连铸坯，单支连铸坯长度5 650 mm，重量3.100 t。

1.3 坯料改为连铸坯后存在的问题

1.3.1 天车起吊高度受限

坯料长度5 650 mm，假电极长度1 500 mm，假电极吊环长度400 mm、小钩长度860 mm，总长在8 410 mm，而天车起吊高度为7 500 mm，无法起吊。

1.3.2 支臂行程受限

现有炉台支臂最高极限行程离地面4 700 mm～6 600 mm，支臂最低行程至小车最高行程距离为3 100 mm，支臂最高极限至小车最低位置距离为8 800 mm，钢锭高度为1 670 mm。存在的问题：一是电极坯料化不尽；二是电极坯料无法挂在支臂上。

2 工艺设想及实施效果

2.1 工艺设想

在不进行设备改造的前提下，以天车高度为限控制假电极、吊钩长度尺寸，实现单支臂生产3 t锭型G20CrNi2MoA电渣锭。

将假电极由1 500 mm缩短为800 mm。自制专用吊钩，小钩尺寸由860 mm缩短为430 mm。这样坯料起吊高度为：坯料+假电极+吊环+小钩=7 430 mm<7 500 mm起吊高度。

在保证电极坯料起吊高度的情况下，控制假电极尺寸为800 mm。为保证电极坯料化尽，必须缩短小车最高行程与支臂最低行程间的距离。解决办法：制作一个500 mm 高的底垫，将结底水箱垫高500 mm。

图1 交换电极电渣锭表面Figure1 The surface of ESR ingot produced by exchanging electrode

图2 单支臂电渣锭表面Figure2 The surface of ESR ingot produced by single supporting arm

2.2 工艺实施

按照前期策划及准备，先在2#电渣炉实验，并取得成功。

在2#炉单支臂生产G20CrNi2MoA取得成功的基础上，相继在0#、3#、18#炉单支臂生产G20CrNi2MoA取得成功。

2.3 实施效果

2.3.1 电渣锭表面

从试验结果看，采用单支臂生产的电渣锭表面明显好于交换电极生产的电渣锭。跟踪0#炉、2#炉生产的28支电渣锭，其中：交换电极生产6支，单支臂生产22支。

交换电极生产的6支，表面出现渣沟2支(0#炉、2#炉各一支)，见图1。

表2 交换电极与单支臂冶炼电耗指标和冶炼时间Table 2 Smelting power consumption indicator andsmelting time of exchanging electrode and single supporting arm

表3 □250 mm×280 mm连铸坯与∅420 mm铸坯冶炼时间及电耗对比Table 3 Comparison between the smelting time and power consumption of □250 mm ×280 mm continuous casting billet and ∅ 420 mm billet

表4 新设计专用结晶器尺寸Table 4 Size of newly designed special crystallizer

单支臂生产的22支，未出现渣沟，见图2。

2.3.2 理化指标

化学成分、力学性能、低倍组织、宏观夹杂物、非金属夹杂物、晶粒度、显微组织、表面质量、超声检测均合格。

2.3.3 冶炼时间和冶炼电耗

冶炼时间及冶炼电耗见表2。

3 工艺改进

(1)虽然通过使用□250 mm×280 mm连铸坯代替∅420 mm铸坯实现了单支臂生产3 t G20CrNi2MoA电渣锭，且在使用同样坯料的前提下，单支臂生产在电耗、冶炼时间等方面都优于交换电极生产，但由于采用250 mm×280 mm连铸坯代替∅420 mm铸坯后填充比变化大，导致冶炼时间及电耗增加，见表3。

(2)重新设计制作结晶器，专用于3 t G20CrNi2MoA电渣锭的生产，结晶器尺寸见表4。

(3)专用结晶器优点

填充比达0.36，比现有的□500/560 mm×2 000 mm坯料提高近0.12，对提高表面质量、降低电耗及提高生产效率均有好处。

采用新制作的∅480/520 mm×2 300 mm铸坯生产3 t电渣锭，电渣锭高度为2 090 mm，比用□500/560 mm坯料生产的3 t锭型高度增加了

表5 新设计专用结晶器与原结晶器使用对比Table 5 Comparison between newly designed special crystallization and original crystallization

420 mm，提高成材率近3%。

(4)专用结晶器使用效果∅480/520 mm新结晶器投入使用后，共跟踪694支电渣锭的生产，并与采用□500/560 mm结晶器进行对比，见表5。

由表5可见，在冶炼时间缩短不大的情况下，电耗下降了335.31 kWh/t。

4 结束语

(1)生产实践表明，用250 mm×280 mm坯料代替∅420 mm铸坯实现单支臂生产3 t G20CrNi2MoA电渣锭是可行的。

(2)通过重新设计制作∅480/520 mm专用结晶器，优化生产工艺，在提高生产效率及降低能耗方面效果明显。

(3)在不对现有设备进行改造、只需通过对辅助工具进行优化的情况下，实现0#、2#、3#、18#炉具备单支臂生产G20CrNi2MoA电渣锭1 000t/月的能力。

编辑 杜青泉

1Carburized Bearing Steel

HuangYubin

Through the design of special crystallizer and optimization of remelting process, the production of G20CrNi2MoA ESR ingot by single supporting arm has been realized.

G20CrNi2MoA; ESR ingot; single supporting arm

2013—08—01

黄宇彬(1973—)，男，冶炼工程师，从事电渣冶炼工艺研究。

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