北京科技大学硕士学位论文

轴承钢

独创性说

明

本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得北京科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。

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4 - 4 1

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奥鱼日一奉期：

轴承钢

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引

言

我国模铸工艺生产轴承钢始于 5年代，直至 4年代，随着特殊钢系统连铸机的陆 0 0

续建成投产，轴承钢开始步入连铸生产的新阶段。轴承钢连铸铸机形式先后有立式、立弯和弧形；断面范围很宽，有方〔形，也有圆形。钢液来源多为电弧炉和转炉‘矩)轴承钢的连铸生产已成为发展趋势。欧洲和日本轴承钢连铸技术十分发达，尤其在日本，几乎所有的轴承钢都采用了连铸生产。据统计，国内外已 3多台连铸机可以生产轴有 0

承 .钢p2 3高碳铬轴承钢连铸的一个主要冶金质量问 题是中心偏析。对于连铸高碳铬轴承钢来讲，因其固液两相区温度大 ( 1 '),中等过热的钢液凝固时也有较大的柱状晶发约 3C 0

展趋势。后期由凝固于连铸坯断面柱状晶心的搭接，在中形成了小钢锭的凝固结晶现

象，产生比从而较严重的中偏析和中松问 3]心心疏题[ . 4另外在铸坯的凝固过程中，由于钢中一些杂质元素或化合物 (, P 0 如C S,,、或碳化物、氧化物和硫化物等)在固液边界上发生选分结晶，从生长中的柱状晶析出的溶质元素或化合物被排到尚未凝固的金属液中，最后随结晶的继续进行，把聚集的溶质推向最后凝固的中心区域，即产生铸坯的中心偏析。因此，中心偏析通常与内部夹杂和疏松相伴而生。

当前，改善连铸高碳铬轴承钢的中 心偏析的方法和途径一般有：①提高铸坯的宽厚比；②减少钢中残余元素和有害元素及钢中夹杂物；③降低和稳定过热度；④合理选择拉速、二冷强度和电磁搅拌参数；⑤采用软压下技术等。但由于铸

坯成形过程涉及因素

的杂只分握浇钢凝固温物热力特和实连工的复性，有充掌注种的高热理、学性际铸艺特点，建立合理的凝固热力学模型，才有可能深入地认识铸坯的浇注成形过程、科学地制定均质化连铸技术。

本文以 莱钢矩形坯轴承钢连铸生产为研究背景，在对相关钢种高温热特性系统研究的基础上，结合实际生产工艺，根据传热原理建立轴承钢矩形坯连铸传热的二维非稳态数学模型。通过计算结果与连铸坯低倍检验的相互印证和对照，完善数学模型并指导实

际工艺的优化、以达到轴承钢连铸生产内提高部质量的目的。

轴承钢

北京科技人学硕士学位论文

1文献综述

1轴承钢生产方法 . 11.国内外轴承钢生产方法 .1 1 ()国 1外轴承钢生产方法与质量。生产工艺特点与进展

目 前，轴承钢生产比较先进的国家主要有日本、瑞典和德国等。经过几卜年的发展，以上国家己经形成比较稳定、水平较高的生产工艺和技术。其中轴承钢的精炼与连铸技术发展最为迅速。主要包括电炉钢水低氧化与低温化、精炼渣的液相化与在线分析、钢液搅拌的模型化、钢包浇注示渣、脱氧工艺过程控制、中间包大型化与留钢操作、浇注系统惰性气氛保护、优化中间包流场、稳定结晶器液面、连铸坯大型化、二冷喷雾均匀以及连铸过程的多级电磁搅拌等，其中日木与瑞典已达到了微量元素全面超纯控制，夹杂物的数量与形态分布实现了在线定量控制，如表 1 . 1

所示[]。 1[]3[) 2表 11国外代表性轴承钢生产工艺 .公司 S FS K ()10 0

G ( MHG)10 0 DC 10 3 E BT L F

F SF O ()10 0 AC 10 2 EBT L F

DN( U EF )10 0

A S1 B( )10 0 Ac 8 0 EBT L F

I ( A Sr ) I J I ) u (阳 kR10 0 AC 9 0 E BT LF 10 0 AC 10 5 E BT

冷废钢%电炉出钢量 t

AC10 0 OBT AS A- E S KF

AC9 5 E BT L F

出钢方式精搅真浇炼拌空注

电磁VD

底吹氢两点VD

底吹氢

底吹氢

底吹氢VD

底吹氢

底吹氟

或氮RH

或氮RH RI -王 DH

模注合成

连铸

模注合成

连铸合成

连铸石灰石离线在线有有

连铸合成

连铸合成Z///

精炼渣夹杂分析炉渣分析钢包示渣

活性石灰离线在线电磁

在线在线j

离线在线电磁吹氨

离线在线电磁吹氢

离线//

浇注保护

有

吹氮

有

轴承钢

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1文献综述

1轴承钢生产方法 . 11.国内外轴承钢生产方法 .1 1 ()国 1外轴承钢生产方法与质量。生产工艺特点与进展

目 前，轴承钢生产比较先进的国家主要有日本、瑞典和德国等。经过几卜年的发展，以上国家己经形成比较稳定、水平较高的生产工艺和技术。其中轴承钢的精炼与连铸技术发展最为迅速。主要包括电炉钢水低氧化与低温化、精炼渣的液相化与在线分析、钢液搅拌的模型化、钢包浇注示渣、脱氧工艺过程控制、中间包大型化与留钢操作、浇注系统惰性气氛保护、优化中间包流场、稳定结晶器液面、连铸坯大型化、二冷喷雾均匀以及连铸过程的多级电磁搅拌等，其中日木与瑞典已达到了微量元素全面超纯控制，夹杂物的数量与形态分布实现了在线定量控制，如表 1 . 1

所示[]。 1[]3[) 2表 11国外代表性轴承钢生产工艺 .公司 S FS K ()10 0

G ( MHG)10 0 DC 10 3 E BT L F

F SF O ()10 0 AC 10 2 EBT L F

DN( U EF )10 0

A S1 B( )10 0 Ac 8 0 EBT L F

I ( A Sr ) I J I ) u (阳 kR10 0 AC 9 0 E BT LF 10 0 AC 10 5 E BT

冷废钢%电炉出钢量 t

AC10 0 OBT AS A- E S KF

AC9 5 E BT L F

出钢方式精搅真浇炼拌空注

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连铸

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连铸合成

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活性石灰离线在线电磁

在线在线j

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离线在线电磁吹氢

离线//

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有

吹氮

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结晶器电磁搅拌

二冷末端电磁搅拌二冷形式结晶器液面控制/喷雾}钻6 0

衡斗 } 9 -,& 4 7 6 0喷雾钻6 0

。典型冶炼工艺

国外轴承钢典型生 产工艺为：1% 0冷废钢-9-1吨U P炉、 B无渣出 0 0 5 0 H电 ET钢一合成渣￣ F L精炼￣底吹氛搅拌￣真空精炼一连铸。其中十分重视夹杂物与炉渣的在线控制，利用连铸电磁示渣系统防止下渣，通过浇注保护防止二次污染，并配备结晶器与二冷末端的电磁搅拌和结晶器液面控制等技术。其中， …… 此处隐藏：12622字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……