·152 北京科技大学学报 2009年增刊1 平衡常数为： T含量明显高于使用低钛高碳铬铁炉次的成品，T 含量约提高68%. KN (12) PN 表2合金中Ti含量 Ig AN = 564.1.095 合金原料 合金T含量/% T (13) 普通铬铁 0.236 其中，aN为钢液中氮的活度，fN为钢液中氨 低钛高碳铬铁 0.026 的活度系数，[N]为钢液中氮的质量百分浓度，下标 q表示平衡值，P,为气相中氮的分压 表3选用不同含钛合金料对LF终点钛含量的影响 lgfN=∑[U] (14) 进站时合金钛 成品时合金钛 合金原料 含量/10~6 含量/10~6 式中为钢液中j元素对氮元素的相互作用系数， 普通铬铁 61 64 见表1川.【]为j元素的质量百分浓度(%) 低钛高碳铬铁 26 38 表1钢液中不同元素对氮元素的相互作用系数(1873K) 增幅 135% 68% 元素 Si Mn 4.3渣中TO2对钢水中T影响的工业实验 eN 0.1030.047-0.0360.0450.007 初炼炉使用普通铁水，未控制下渣，使用普通合 热力学分析表明，为了降低钢种N含量，必须 成渣，原工艺治炼，取最终钢水样品做T含量分析， 降低气相中N2的分压，提高RH真空度和真空处理 共计6炉(1~6炉) 时间，能有效降低钢水中的N含量.LF精炼、连铸 优化工艺，共生产9炉(7~15炉) 过程中N2溶解增N不可避免.必须减少钢水与氮 (1)采用低T铁水后，经分析，初炼渣中的 气的接触，主要措施有强化LF埋弧精炼，大包保护 TiO2降到1.0%以下 浇铸等 (2)采用低钛合成渣过程回钛量显著减少.选 用低钛合成渣前钢中Ti含量平均达到37X106, 4轴承钢控制TiN夹杂物工业实验 调整合金和渣料后，钢中T平均达到30×106 4.1Ti含量影响TiN夹杂的工业验证 以下 图2为统计53炉数据的趋势，可以看出随着 (3)使用GCr15周转包，减少钢包残渣的TiO2 T含量的升高，钢中Ti(CN)类夹杂物含量和级别 含量，钢水中T含量对比情况如图3，可以看出，前 增加.钢中T含量在25X106以上时，夹杂物级别 6炉的钢水中T含量明显偏高 明显升高，并随T的升高呈增加趋势 70 60 1.0 0.8 ◆◆◆ 20 等0.4 106 68101214 16 炉次 d0.2 图3各炉次T含量对比图 20 30 40 Ti含量/10 4.4过程N控制的工业实验 现场原生产工艺下，最终钢水中N含量经测量 图2Ti含量与D-细级i(CN)夹杂物级别的关系对比图 为36×106左右. 4.2合金中T含量影响钢水中含量的工业实验 根据理论分析，为了控制最终钢水中N含量， 选用两种含量不同的铬铁作为合金原料，具 采取了优化措施： 体成分见表2. (1)LF炉造泡沫渣，埋弧治炼，控制底吹氩 分别对13炉钢水的LF进站前、LF离站后成 (2)RH真空处理，提高真空度，延长真空处理 品样中T含量进行取样分析.对比数据见表3 时间 从表3中可以看出，使用普通铬铁炉次的成品 (3)大包保护浇铸，采用优化工艺，对轴承钢治平衡常数为 : KN = α[N ] P 1/ 2 N2 = f [N ] [ N ]eq PN2 (12) lg KN = - 564 T - 11095 (13) 其中 ,α[N ]为钢液中氮的活度 , f [N ]为钢液中氮 的活度系数 ,[ N ]为钢液中氮的质量百分浓度 ,下标 eq 表示平衡值 , PN2为气相中氮的分压. lg f N = ∑ j e j N [ j ] (14) 式中 e j N 为钢液中 j 元素对氮元素的相互作用系数 , 见表 1 [7 ] . [ j ]为 j 元素的质量百分浓度( %) . 表 1 钢液中不同元素对氮元素的相互作用系数(1 873 K) 元素 C Si Mn P S e j N 01103 01047 - 01036 01045 01007 热力学分析表明 ,为了降低钢种 N 含量 ,必须 降低气相中 N2 的分压 ,提高 RH 真空度和真空处理 时间 ,能有效降低钢水中的 N 含量. L F 精炼、连铸 过程中 N2 溶解增 N 不可避免. 必须减少钢水与氮 气的接触 ,主要措施有强化 L F 埋弧精炼 ,大包保护 浇铸等. 4 轴承钢控制 TiN夹杂物工业实验 411 Ti 含量影响 TiN夹杂的工业验证 图 2 为统计 53 炉数据的趋势 ,可以看出随着 Ti 含量的升高 ,钢中 Ti (CN) 类夹杂物含量和级别 增加. 钢中 Ti 含量在 25 ×10 - 6以上时 ,夹杂物级别 明显升高 ,并随 Ti 的升高呈增加趋势. 图 2 Ti 含量与 D- 细级 Ti(CN) 夹杂物级别的关系对比图 412 合金中 Ti 含量影响钢水中 Ti 含量的工业实验 选用两种含 Ti 量不同的铬铁作为合金原料 ,具 体成分见表 2. 分别对 13 炉钢水的 L F 进站前、L F 离站后成 品样中 Ti 含量进行取样分析. 对比数据见表 3. 从表 3 中可以看出 ,使用普通铬铁炉次的成品 Ti 含量明显高于使用低钛高碳铬铁炉次的成品 , Ti 含量约提高 68 %. 表 2 合金中 Ti 含量 合金原料 合金 Ti 含量/ % 普通铬铁 01236 低钛高碳铬铁 01026 表 3 选用不同含钛合金料对 LF 终点钛含量的影响 合金原料 进站时合金钛 含量/ 10 - 6 成品时合金钛 含量/ 10 - 6 普通铬铁 61 64 低钛高碳铬铁 26 38 增幅 135 % 68 % 413 渣中 TiO2 对钢水中 Ti 影响的工业实验 初炼炉使用普通铁水 ,未控制下渣 ,使用普通合 成渣 ,原工艺冶炼 ,取最终钢水样品做 Ti 含量分析 , 共计 6 炉(1～6 炉) . 优化工艺 ,共生产 9 炉(7～15 炉) (1) 采用低 Ti 铁水后 ,经分析 ,初炼渣中的 TiO2 降到 110 %以下. (2) 采用低钛合成渣过程回钛量显著减少. 选 用低钛合成渣前钢中 Ti 含量平均达到 37 ×10 - 6 , 调整合金和渣料后 ,钢中 Ti 平均达到 30 ×10 - 6 以下. (3) 使用 GCr15 周转包 ,减少钢包残渣的 TiO2 含量 ,钢水中 Ti 含量对比情况如图 3 ,可以看出 ,前 6 炉的钢水中 Ti 含量明显偏高. 图 3 各炉次 Ti 含量对比图 414 过程 N控制的工业实验 现场原生产工艺下 ,最终钢水中 N 含量经测量 为 36 ×10 - 6左右. 根据理论分析 ,为了控制最终钢水中 N 含量 , 采取了优化措施 : (1) L F 炉造泡沫渣 ,埋弧冶炼 ,控制底吹氩. (2) RH 真空处理 ,提高真空度 ,延长真空处理 时间. (3) 大包保护浇铸 ,采用优化工艺 ,对轴承钢冶 ·152 · 北 京 科 技 大 学 学 报 2009 年 增刊 1