转炉冶炼低钛轴承钢的生产实践分析

陶立志

摘要：现代轴承钢生产对钛元素的控制至关重要，是解决轴承钢使用期限较短及结构质量不高问题的核心办法。文章将以专利冶炼低钛钢的生产流程及钛元素对轴承钢结构生产的实际影响展开分析，并指出钛元素提炼问题及其控制的有效方法，进而为专利冶炼低钛轴承钢的生产实践及制作提供理论知识方面的帮助。

关键词：转炉；冶炼；低钛；轴承钢；生产

近年来，我国机械化制造水平的提高使钢产品需求量急剧上升。轴承钢的应用是现代机械设备主要部件之一，要求不仅要具备耐用的及耐腐蚀的基本特点，同时也需具备一定的基础强度，此时便需有效运用转炉冶炼低钛轴承钢生产技术对轴承钢生产质量加以控制，通过将钛含量的方式提高轴承钢基本承载力，以此保障轴承钢制作的总体效益。

1工艺流程

轴承钢生产工艺流程：混铁炉铁水扒渣→转炉→LF→提温合金化脱氧→VD真空精炼→三机三流矩坯连铸机→9架连轧轧制成材。

2轴承钢中钛控制热力学

2.1转炉熔池中钛的氧化

钛氧化需要充分考虑钛结构原材料选用问题，要求保障原材选择符合低钛数据标准，并可与钛元素相互融合。脱钛能力对钛氧化水平产生直接影响，如脱钛能力可保持在相对平衡的阶段，则可提高钛氧化质量。在正常生产情况下，熔炉内实际吹炼终点数值较高，此时计算公式应为[%0]=（400-700）10^-4。对定氧值的计算应根据钛氧化数据进行分析，首先应保障钢液数据平衡，通过[%TiO₂1≤1×10^-4公式的代入运算对数据进行统计，而后利用500×10^-4%公式得出定氧值计算结果。在氧气含量恒定情况下，数据运算可保持在相对准确的范围内。如在高氧环境下，熔池中钛含量易随氧气数量的增加减少，为避免數据运算出现较大数据差异，可对刚结构中氧内部分杂质进行控制，避免终点氧含量过高使数据产生偏差，通过采用高拉碳工艺进行解决。

2.2渣中氧化钛还原的热力学条件

受轴承钢冶炼运动模式影响，要求对钢脱氧控制达到标准水平。温度环境直接控制钢脱氧效益。温度环境的升高可提高钢水脱氧效果，使钢液内氧气含量降低，此时可通过扩散脱氧方式对熔炉内钢水采用吹氩搅拌方法进行冶炼。在相对较低的温度环境下，由于钢脱氧效益降低，应提高熔炉内实际温度，从而保障炉渣中的氧化钛能够有效地还原于钢水中，从而使轴承钢冶炼能够达到良好的炼制效果。

3工艺运用

通过原辅料、合金检测和对试验工艺过程各关键点取样检测分析，对各增钛因素的量化计算，掌握了钢中钛含量来源各因素的量化影响，并提出了转炉冶炼中碳轴承钢降钛工艺技术。

3.1钢结构冶炼钛元素形成来源

钢结构冶炼钛元素形成原因：（1）转炉终点对钢水的材料，使其成为一定的钛元素，从而与其相互融合；（1）钢包合金化结构与钢液的融入，使钢结构发生一定的结构形变，温度环境对钢结构内部元素成分进行改变，钢材料基础构成不平衡，此时钛元素随之产生。（3）钢结构精炼所留下的残余物质，通过TiO₂还原，与钢液相容，利用液态钢及合金元素调整使其进入到钢液内，从而形成钛元素。

3.2钛含量高低的影响要素主要是转炉终占、的钛精炼还原

由于转炉熔炼与终点钛及铁水钛成正比，因此对钛的熔炼需加入适量脱氧剂将渣料等元素进行清除。部分冶炼钛元素含量较高，对辅料的运用可加入部分合金元素，通过合金与钛的融合对钛元素进行控制。而对钛元素相对较低的钢结构冶炼，可通过加入化学药剂及加速钢水搅拌方式降低钛元素形成，以此使钛元素含量能够控制在相对合理的范围内。

3.3降低钛元素对钢冶炼产生的影响

可在铁水兑入前，对其进行扒渣处理，并将转炉双渣工艺有效运用于钛元素结构处理中，保障Ti₂炉渣能够在铁水融入前，即可得到有效的处理。在出钢工艺的选用方面，可选择留钢留渣工艺对钢冶炼出钢进行优化，降低钢冶炼下渣数量，确保Al₂O₃含量高于钛元素含量，以便对钛元素的产生加以有效控制。

3.4 TiO₂对由承钢疲劳寿命的影响

TiO₂对承钢疲劳度影响较大，不同环境其影响数据均有较大差异。在轴承钢结构钛含量达到30×10^-4时，基础数据便产生改变，结构疲劳度提升，疲劳度对轴承钢的影响越发明显，在图1数据中，承钢B阶段疲劳度提升仍不明显，在C阶段承钢疲劳度明显上升，存在数据上升速度过陕问题。

在对承钢疲劳度数据研究中，部分企业对TiO₂数据含量提出严格要求。通过对30×10^-4数据内钛含量控制实现疲劳度的降低。在神户等生产企业，对钛含量控制通常能够达到15×10^-4以上，这便使太含量在数据中实际可控性达到一半左右。对数据的研究可充分凸显出对钛含量控制对轴承钢疲劳度的影响。疲劳度的提高直接导致钢制材料结构质量的下降，对钢材料使用安全性及实际效益产生影响，因此钢的冶炼应进一步控制基础钛元素，以便降低疲劳度对轴承钢冶炼影响。

3.5转炉冶炼轴承钢中TiO₂仓量的变化

石钢生产对氧气脱氧控制运用至关重要，是石钢生产主要的加工工艺。通过对TiO₂的精炼对部分元素进行提取，而后采用真空脱氧的方式对其基础结构进行轧制，以此对基础结构进行固定，同时将挡渣出钢工艺有效运用于石钢生产中，保障钢制材料生产稳定，控制熔炉内残渣形成，以此避免TiO₂对轴承钢石钢生产产生不利影响，使钛元素能够控制在较低水平内。

在未采取挡渣措施及工艺处理前，基础轴承钢结构中TiO₂实际含量达到80×10^-4%以上，导致钢结构疲劳度直线上升。而在采取相关措施后，钢采购基础TiO₂值降低至10×10^-4%以下，以至于部分轴承钢材料实际TiO₂含量仅为8×10^-4%充分实现对TiO₂数据元素的控制。在轴承钢熔炼转至终点熔炼初期阶段，钛含量急剧上升，而在其进行后期基础熔炼后，通过一系列控制措施的选用将钛数据控制在相对合理范围内，虽早期阶段未出现明显变化，但在后期阶段效果显著。

3.6改进措施

针对上述钢中TiO₂在转炉冶炼过程中不同阶段的变化情况，应重点控制转炉冶炼、出钢下渣量、精炼渣等几个环节，采取相应的措施如下。

3.6.1控制转炉合适的终点碳

TiO₂元素与氧化碳亲和力较强，数据控制强度较高，可通过转炉吹氧脱碳来实现对钛元素的控制。可将大部分钛结构元素进行去除，氧化脱氧流程对钛元素控制效果较高，利用残渣将钛元素融入氧化渣中，以此降低TiO₂含量过高而产生的影响。

轴承钢转炉应重视对TiO₂数据平衡关系的解决，通过优化终点转炉及钢数据元素质量分布来实现对基础数据的控制，从而将钛元素排除在轴承钢冶炼元素中，使出钢工艺运用能够切实发挥出降低TiO₂基础含量的作用。

根据数据判断，当钢液中TiO₂含量大于35×10^-4%时，将由终点熔炉对钛元素进行控制，从而降低TiO₂基础数据含量。而当钢液中TiO₂含量达到80×10^-4%阶段，则需采用氧化工艺控制及出钢工艺控制方式对钢液内钛元素进行氧化及降解，并避免残渣结构随轴承钢轧制产出。钢液TiO₂控制难度较低，要求将钛元素控制在10×10^-4%以下，这便需要加强钛后续脱氧强度，将钢液中氧结构含量充分提升，以便实现对钛元素的有效控制。

3.6.2应用一次造渣法及双渣法操作

普通钢转炉冶炼提高钢纯度，可选择一次造渣法进行操作。虽双渣法操作同样亦能够起到冶炼效果，但由于其冶炼纯度较低，容易产生氧化稀释，因此无法有效用于普通钢冶炼。普通钢冶炼通常成本降低，需通过降低转炉下渣降低危害物质产生，尤其对磷及钛物质应及时进行阻挡隔离处理，从而保障普通钢转炉冶炼效果。虽双渣法在普通钢冶炼中不占据任何优势，但在石钢冶炼中，却可取得相对较好的效果。石钢冶炼铁水中钛含量相对较高，部分企业对TiO₂的處理存在钛含量控制不佳问题，为此可选用双渣法操作对石钢铁水内部钛元素进行分析，并及时进行转炉吹炼，继而确保石钢冶炼质量。

3.6.3严格控制出钢下渣量

出钢下渣量的控制可选择挡渣处理，以免渣物质中TiO₂对钢水造成氧化还原。挡渣处理方法较多，需根据出钢处理环节及冶炼钢选择合适技术进行控制。首先可加强对出钢口的维护，减少出钢口实际面积，以免渣物质随出钢口流出。该方法亦可采用圆流出钢方法进行调试，通过调整挡渣求实际比重来提高挡渣概率，降低渣物质流出数量，以便充分实现快速摇炉，该方法不仅可保障渣物质得到有效控制，同时亦能够提升钢的实际生产效率。

3.6.4选用低钛的合金和原辅料

原辅料的选用直接对钢冶炼效益产生影响，通常对特别种类的钢冶炼可选择低钛合金作为原辅料，通过对原辅料中钛含量的控制来降低TiO₂的产生，从而使钢结构内钛的氧化还原反应无法生效，这便能够进一步提高钢冶炼的实际质量，确保钛元素不会对钢冶炼造成不利影响。

4实施效果与分析

钢冶炼从转炉到终点部分实际TiO₂含量逐步增加，最高可达15×10^-4%。按图1数据分析，部分TiO₂元素产生与合金料带入有着一定的关系，而另一部分则多由转炉氧化渣下渣而产生。在基础还原条件下TiO₂含量不断升高，导致钢冶炼强度下降。为有效解决该问题，在采取微量元素处理措施后，TiO₂含量最终控制在4×10^-4%的合理范围内。转炉产生的低钛轴承钢其核心在于对出钢下渣的控制，同时选择低钛原辅料也对控制钛元素的产生具有良好的作用，具体的冶炼过程中低钛轴承钢TiO₂含量变化如图2所示。

5结语

转炉冶炼低钛轴承钢的生产对进一步提高该类钢制产品质量具有一定的帮助，同时可降低钢材料过度疲劳问题的产生，延长轴承钢使用年限。转炉冶炼低钛轴承钢的制作及核心基础即是降低钛元素含量，降低TiO₂对轴承钢的影响。由于现阶段钢产品生产工序繁琐，对于钛含量的控制，要求充分掌握转炉冶炼低钛轴承钢的控制处理技术，以此从根本上提高低钛轴承钢的冶炼质量。