RU1786101C

RU1786101C - Process for making bearing steel

Info

Publication number: RU1786101C
Application number: SU904823789A
Authority: RU
Inventors: Владимир Петрович Денисенко; Цезарь Львович Кацман; Ильяз Юнусович Зинуров; Альберт Хаджиевич Кадарметов; Рашат Фасхеевич Максутов; Евгений Яковлевич Чернышев; Геннадий Алексеевич Братко; Морис Исаакович Синельников; Михаил Михайлович Проходцев
Original assignee: Украинский научно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов
Priority date: 1990-05-07
Filing date: 1990-05-07
Publication date: 1993-01-07

Abstract

Сущность изобретени : способ производства подшипниковой стали включает выплавку Металла в дуговой печи, выпуск расплава в ковш, обработку металла в ковше твердыми шлакообразующими и аргоном, порционное вакуумирование металла. Ар- гонную продувку расплава с интенсивностью 0,007-0,015 м3/т«мин начинают одновременное выпуском металла из печи, присадку твердых шлакообразующих в ковш производ т после выпуска 1/4-1/2 от всей массы металла с одновременным увеличением интенсивности продувки на 10- 50%. Вакуумирование металла осуществл ют с количеством циклов, равным N 120 п, где п -дол металла, слита в ковш до присадки твердых шлакообразующих . 1 табл. со сSUMMARY OF THE INVENTION: a method for producing bearing steel includes smelting Metal in an arc furnace, releasing the melt into a ladle, treating the metal in the ladle with solid slag-forming and argon, batch evacuating the metal. Argon purging of the melt with an intensity of 0.007-0.015 m3 / t "min begins with the simultaneous release of metal from the furnace, the solid slag-forming additives are added to the ladle after the release of 1/4-1 / 2 of the total mass of metal with a simultaneous increase in the purge intensity by 10- fifty%. Evacuation of the metal is carried out with a number of cycles equal to N 120 p, where p is the fraction of the metal, is drained into the ladle until solid slag-forming additives are added. 1 tab. with

Description

Изобретение относитс к черной металлургии , конкретно к способам производ- ства подшипниковой стали.The invention relates to ferrous metallurgy, and more particularly to methods for producing bearing steel.

Известно, что долговечность подшипников во многом определ етс чистотой металла по вредным примес м: сере, кислороду, неметаллическим включени м (их количеству, размеру) и др. Чем чище сталь, тем выше её эксплуатационные свойства . Наиболее опасным фактором, вли ющим на стойкость подшипников, признаютс крупные кислородсодержащие неметаллические включени . Их количества определ етс массовой долей кислорода в готовом металле, размер - степенью взаимодействи металла и шлака, перемешиванием металла и его последующим пределом.It is known that the durability of bearings is largely determined by the purity of the metal by harmful impurities: sulfur, oxygen, non-metallic inclusions (their quantity, size), etc. The cleaner the steel, the higher its operational properties. Large oxygen-containing non-metallic inclusions are recognized as the most dangerous factor affecting bearing life. Their quantity is determined by the mass fraction of oxygen in the finished metal, the size is determined by the degree of interaction of the metal and slag, the mixing of the metal and its subsequent limit.

Известен способ производства подшипниковой стали с обработкой в ковше известково-глиноземистым шлаком, синтетическим шлаком и аргоном, шлаком повышенной окисленности и аргоном. Недостатки первых Двух способов заключаютс в повышенной .загр зненности металла крупными кислородсодержащими неметаллическими включени ми глобул рного типа. Недостатком третьего способа вл етс повышенное содержание в металле строчечных оксидов и сульфидных включений; что также отрицательным образом сказываетс на эксплуатационных свойствах подшипниковой стали.A known method for the production of bearing steel with processing in the ladle of calcareous-alumina slag, synthetic slag and argon, slag of high oxidation and argon. The disadvantages of the first two methods are the increased contamination of the metal with large oxygen-containing non-metallic inclusions of a globular type. The disadvantage of the third method is the increased content of line oxides and sulfide inclusions in the metal; which also negatively affects the performance of bearing steel.

Наиболее близким к технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предполагаемому изобретению вл етс способ производства подшипниковой стали, по которому металл выплавл ют в электродуговой печи по одношлаковой технологий с выпуском металла из печи под окислительным шлакомГдоводкойхимсостава и десульфурацией при выпуске твердой шлакообрззующей смесью, состо щейThe closest to the technical nature and the achieved positive effect of the proposed invention is a method of producing bearing steel, in which the metal is smelted in an electric arc furnace using single-slag technology with the release of metal from the furnace under oxidizing slag with hydrous chemical composition and desulfurization in the production of a solid slag-containing mixture containing

0000

з извести, плавикового шпата и кускового люмини . После выпуска плавки в ковш, существл ли продувку металла сверху ружной фурмой. Затем металл выкуумйро- вали на порционном вакууматоре и азливали в слитки с площадью поперечноо сечени равной 600000 мм2 (5-тонный литок).h lime, fluorspar and lump lumina. After melting into the ladle, there was a metal purge from above with a gun lance. Then the metal was pumped out on a batch vacuum and poured into ingots with a cross-sectional area of 600,000 mm2 (5-ton liter).

Недостатки прототипа: - 1. Повышенна загр зненность стали ульфидны йй йключени ми и строчечными ксидами, которыё не исчезают и при у§ёлй- енном количестве циклов вакуумировани , равным 70. Последнее приводит к увеличению затрат на огнеупоры.Disadvantages of the prototype: - 1. Increased contamination of steel with ultraviolet inclusions and screed xyxides, which do not disappear even with an increased number of evacuation cycles equal to 70. The latter leads to an increase in the cost of refractories.

2. Выпуск металла в ковш под окислен- ным шлаком приводит к повышенному угару легирующих элементов и алюминию. Разливка в слитки с площадью поперечного се- чени 600000 мм2 не обеспечивает нужного измельчени при прокатке, увеличивает удельную поверхность слитков, что ведет к значительной отбраковке металла по неметаллическим включени ми поверхностным дефектам..2. The release of metal into the ladle under oxidized slag leads to increased burning of alloying elements and aluminum. Casting into ingots with a cross-sectional area of 600,000 mm2 does not provide the necessary grinding during rolling, increases the specific surface of the ingots, which leads to a significant rejection of metal by non-metallic inclusions of surface defects ..

Перечисленное повышает себестои - мость производимой на металлургическом заводе подшипниковой стали, а у потреби-, тел приводит к уменьшению долговечно-, сти Подшипников в услови х их эксплуатации.The aforementioned increases the prime cost of the bearing steel produced at the metallurgical plant, and for consumers, the body leads to a decrease in the durability of the Bearings under the conditions of their operation.

Цель изобретени - повышение качества подшипниковой стили и снижение ее себестоимости за счет уменьшени расходов на огнеупоры.The purpose of the invention is to improve the quality of bearing styles and reduce its cost by reducing the cost of refractories.

Поставленна цель достигаетс тем, что аргонную продувку расплава с интенсивностью 0,007-0,015 м3/т мин начинают одновременно с выпуском металла (без печного шлака) из печи, присадку твердых шлакооб- разуюгцйх в ковш производ т после выпуска 1/4-1 /2 расплава.от всей массы металла с одновременным увеличением интенсивности продувки на 10-50%, после чего осуществл ют вакуумирование металла с количеством циклов, равным N 120 П, где n -дол металла, слита в ковш до присадки твердых шлакообразующих.: .This goal is achieved by the fact that argon purge of the melt with an intensity of 0.007-0.015 m3 / t min begins simultaneously with the release of metal (without furnace slag) from the furnace, and solid slag-like additives are added to the ladle after the release of 1 / 4-1 / 2 of the melt . of the total mass of the metal with a simultaneous increase in the purge intensity by 10-50%, after which metal is evacuated with the number of cycles equal to N 120 P, where the n-fraction of the metal is drained into the ladle until solid slag-forming additives are added .:.

В результате проведенного сравнительного анализа предлагаемого технического решени с известным было установленр, что предложенный способ производства подшипниковой стали обладает как. известными признаками: выплавка металла в дуговой печи, выпуск расплава в ковш, обработка металла в ковше твердыми шла- кобразующйми и аргоном, порционное ва- кууйирование металла, разливки стали в слитки, так и новыми: аргонна продувка расплава с интенсивностью 0,007-0,015 м3/тAs a result of a comparative analysis of the proposed technical solution with the known, it was established that the proposed method for the production of bearing steel has both. well-known features: metal smelting in an arc furnace, melt discharge into a ladle, metal processing in a ladle with solid slag-forming and argon, batch metal evacuation, steel casting into ingots, as well as new ones: argon melt blowing with an intensity of 0.007-0.015 m3 / t

мин начинаетс с выпуском металла (без шлака) из печи и присадка в ковш. Одновременно с выпуском металла производили аргонную продувку расплава через шибер сmin begins with the release of metal (without slag) from the furnace and the additive in the bucket. Simultaneously with the release of metal, argon blowing of the melt was performed through a gate with

интенсивностью 0,005-0,017 м3/т-мин. После выпуска 15-60% металла осуществл ли присадку в ковш твердых шлакообразующих материалов (извести, плавикового шпата и др.) с одновременным увеличениемintensity of 0.005-0.017 m3 / t-min. After the release of 15-60% of the metal, solid slag-forming materials (lime, fluorspar, etc.) were added to the bucket with a simultaneous increase

интенсивности аргонной продувки на 560% . После выпуска расплава в ковш произ йгодШ|И порционное вакуумированиеargon purge intensities by 560%. After the melt is discharged into the ladle

металла. Необходимое количество цикловmetal. Required number of cycles

вакуумировани определ ли по формуле Nevacuation was determined by the formula N

120- п. Поскольку п измен ли от 15до60%, то N измен лось от 18 до 72 циклов. Далее подшипниковую сталь разливали обычным способом. Полученные результаты по опытно-промышленному опробованию за вленного способа в систематизированном виде представлены в таблице.120- p. Since n varied from 15–60%, N varied from 18 to 72 cycles. Further, bearing steel was cast in the usual way. The results of experimental testing of the inventive method in a systematic form are presented in the table.

Ожидаемый эффект от внедрени предлагаемого изобретени на заводе-производителе составит от снижени The expected effect of the implementation of the invention at the manufacturing plant will be from a decrease

себестоимости до 8 руб/т. За счет повышенного качества металла ожидаетс эффект и в народном хоз йстве от повышени долговечности подшипников. Присадку твердых шлакообразующих в ковш производитс поеле выпуска 1/4-1/2 расплава от всей массы металла с одновременным увеличением интенсивности продувки на (10-50)%, вакуумирование металла с количеством циклов, равным N 120 п, где п - дол металла,cost of up to 8 rubles / t. Due to the improved quality of the metal, an effect is also expected in the national economy from an increase in the durability of the bearings. The solid slag-forming additives are added to the ladle after 1 / 4-1 / 2 of the melt is released from the entire metal mass with a simultaneous increase in the purge intensity by (10-50)%, the metal is evacuated with the number of cycles equal to N 120 p, where p is the fraction of metal,

слита в ковш до присадки твердых шлакообразующих , .Опытно-промышленное опробование способа показало, что предложенный способ производства подшипниковой стали позвол ет .по сравнению с протоколом снизить массовую долю кислорода в готовом металле с 0,0028 до 0,0017%, уменьшить средний балл из максимальных кислородсодержащих неметаллическихit has been poured into a ladle before solid slag-forming additives are added. Experimental industrial testing of the method showed that the proposed method for the production of bearing steel allows, in comparison with the protocol, to reduce the mass fraction of oxygen in the finished metal from 0.0028 to 0.0017%, to reduce the average score from maximum oxygen-containing non-metallic

включений (оксиды строчечные+глобули) с 2,88 до 2,40. При производстве подши.пни- ковой стали по опытной технологии уменьшаетс угар легирующих и раскислителей, снижаютс затраты на огнеупоры (45 цикловinclusions (line oxides + globules) from 2.88 to 2.40. In the production of bearing steel by pilot technology, the fumes of alloying and deoxidizing agents are reduced, and the cost of refractories is reduced (45 cycles

вакуумировани вместо 80 по известной технологии). Все это позвол ет уменьшить фактическую себестоимость металла на 8 руб/т.evacuation instead of 80 according to known technology). All this allows to reduce the actual cost of metal by 8 rubles / ton.

При взаимодействии металла и рафиниПОБОЧНОГО шлака параллельно протекают два процесса: с одной стороны, экстрагирование вредных примесей металла шлаком, с другой - переход из шлака в металл таких элементов, как магний, кальций, что приводит к повышению загр зненности металла кислородсодержащими неметаллическими включени ми глобул рного типа. Чем продолжительнее и интенсивнее происходит взаимодействие металла и рафинировочного шлака, тем менее металл, загр знен сульфидами и строчечными оксидами и тем более глобул ми.In the interaction of metal and refinery of SIDE slag, two processes occur simultaneously: on the one hand, the extraction of harmful metal impurities by slag, and on the other hand, the transition from slag to metal of elements such as magnesium and calcium, which leads to an increase in metal pollution with oxygen-containing nonmetallic inclusions of globular type. The longer and more intense is the interaction of metal and refining slag, the less metal is contaminated with sulfides and line oxides, and especially globules.

В за вленном решении предлагаетс металл из печи выпускать в ковш без печного шлака. Предлагаетс также твердые шла- кообразующие присаживать не до начала или с началом выпуска металла из печи, а гораздо позже. Этим самым добиваютс оптимального взаимодействи металла с рафинировочным шлаком, который формирует в последствие из присаженных твердых шлакообразующих. При этом удал етс сера из металла в шлак до необходимых пределов (за счет увеличени интенсивности перемешивани аргоном) и переход нежелательных элементов (кальци магни ) из шлака в металл ограничен. Уменьшаетс в этом случае и веро тность запутывани частичек шлака (из твердых шлакообразующих ) из-за их повышенного размера и пребывани в твердом состо нии, что повышает веро тность всплывани частичек.The proposed solution proposes that the metal from the furnace be discharged into a ladle without furnace slag. It is also suggested that solid slag-forming plants be planted not before or with the beginning of the release of metal from the furnace, but much later. Thereby, optimum interaction of the metal with refining slag is achieved, which subsequently forms from solid slag-forming materials. In this case, sulfur is removed from the metal to the slag to the required limits (due to an increase in the intensity of mixing with argon) and the transition of undesirable elements (calcium magnesium) from the slag to the metal is limited. In this case, the likelihood of entanglement of slag particles (from solid slag-forming materials) due to their increased size and being in a solid state is reduced, which increases the likelihood of particles floating up.

Это все ограничивает образование в готовом металле кислородсодержащих неметаллических включений, особенно глобул рного типа. Несколько повышенна .массова дол кислорода в жидком металле, св занна с более поздним вступлением во взаимодействие металла с твердыми шлако- образующими, в дальнейшем нейтрализуетс эффективным порционным вакуумированием нераскисленного металла .All this limits the formation of oxygen-containing nonmetallic inclusions in the finished metal, especially of a globular type. The somewhat increased mass fraction of oxygen in the liquid metal, associated with the later interaction of the metal with solid slag-forming materials, is further neutralized by effective portioned evacuation of the unoxidized metal.

Интенсивность продувки в начальный период, равна 0,007-0,015 м3/т мин, обусловлена с одной стороны возможным заме- таллеванием фурмы дл продувки аргоном, с другой - необоснованным перерасходом аргона при неизменных остальных показател х (см. группу примеров 1, таблица).The purge intensity in the initial period, equal to 0.007-0.015 m3 / t min, is due, on the one hand, to the possible lapping of the tuyeres for argon purging, and, on the other, to the unreasonable consumption of argon with the remaining parameters unchanged (see the group of examples 1, table).

Момент подачи твердых шлакообразующих в ковш необходимо выбирать таким образом , чтобы с одной стороны обеспечивалась необходима степень де- сульфурации металла, с другой не повышалась загр зненность стали глобул рными включени ми.The moment of supply of solid slag-forming substances to the ladle must be selected so that, on the one hand, the required degree of metal desulfurization is ensured, and, on the other hand, the contamination of steel with globular inclusions does not increase.

Дл успешного расширени задачи предложен ввод твердых шлакообразующих материалов не в начале выпуска металла из печи, а позже с одновременным увеличением интенсивности аргонной продувки расплава.In order to successfully expand the task, it was proposed to introduce solid slag-forming materials not at the beginning of the metal release from the furnace, but later with a simultaneous increase in the intensity of argon melt blowing.

Присадка твердых шлакообразующих ранее чем вылито в ковш 1 /4 части металла даже с увеличением интенсивности продувки менее чём на 10% приводит к повыше- 5 нию загр зненности металла кислородсодержащими немёталличёсшми включени ми из-за чрезмерного взаимо- действи металла. Присадка материалов в момент, когда в ковш ъьГлйто более 1 /2 час0 ти металла, даже с увеличением интенсивности продувки более, чем на 50%, не обеспечивает гарантированного удалени серы из металиа;что иШдйТк:1г1&выШе ййн5 загр зненности подшипниковой стали суль5 фидными включени ми (см. группы примеров I и III, таблица).The admixture of solid slag-forming materials earlier than poured 1/4 of the metal into the ladle even with an increase in the purge rate of less than 10% leads to an increase in the pollution of the metal by oxygen-containing non-metallic inclusions due to excessive interaction of the metal. Additive of materials at a time when there is more than 1/2 metal part in the bucket, even with an increase in the purge intensity of more than 50%, does not guarantee the removal of sulfur from metal; that is WGWT: 1g1 & higher than 5 impurities of bearing steel sulfide inclusions (see groups of examples I and III, table).

После обработки металла твердыми шлакообразующими осуществл ют порционное ва кууми ро вание металла. - After treating the metal with solid slag-forming materials, the metal is evacuated portionwise by vacuum. -

0 В св зи с тем, что степень обработки исходного металла твердыми Шлакообразующими разна (а значит, и содержание вредных примесей, в т.ч. газов, разное), различна должна быть и степень вакуумирова5 ни металла, котора в основном определ етс количествам ц ййюв вакууми- ровани . Чем позже в ковш введены твердые шлакообразующие материалы или чем больше дол металла, вылета в ковш до0 Due to the fact that the degree of processing of the initial metal with solid Slag-forming substances is different (and, therefore, the content of harmful impurities, including gases, is different), the degree of evacuation5 of the metal, which is mainly determined by the amount of yyuv evacuation. The later solid slag-forming materials are introduced into the bucket or the greater the fraction of metal is, the departure into the bucket is up to

0 присадки материалов, тем более продолжительной вакуумной обработки должен подвергнутьс металл дл успешного удалени вредных примесей.0 additives of materials, the more prolonged vacuum treatment must be subjected to metal to successfully remove harmful impurities.

Количество циклов порционного вакуу5 мировани более чем N 120 п и менее чем N 120- п нецелесообразно. В первом случае повышаетс себестоимость стали из-за увеличени затрат на огнеупоры. Во втором ухудшаетс качество металла (см. группуThe number of batch vacuum cycles of more than N 120 p and less than N 120 p is not practical. In the first case, the cost of steel increases due to an increase in the cost of refractories. In the second, the quality of the metal deteriorates (see group

0 примеров IV, таблица).0 examples IV, table).

Вместе с тем заданное количество циклов вакуумировани по за вл емой форму- . ле позвол ет в большей степени достигать намеченных результатов (см. группу приме5 ров IV, таблица), по сравнению с тем, когда нет соответстви между массой металла, выпущенного в ковш до присадки твердых шлакообразующих и количеством циклов вакуумировани (см. группу примеров IV.At the same time, a predetermined number of evacuation cycles according to the claimed form -. It allows to achieve the intended results to a greater extent (see group of examples IV, table), compared with when there is no correspondence between the mass of metal discharged into the ladle before the solid slag-forming additives are added and the number of vacuum cycles (see group of examples IV.

0 таблица),0 table)

П р и м е р. В 100-тонной дуговой печи выплавл ли сталь ШХ15СГ. После опреде- ленной доводки металла по хим. составу и температуре осуществл ли выпуск металлаPRI me R. ShKh15SG steel was smelted in a 100-ton arc furnace. After a certain fine-tuning of the metal in chemical. composition and temperature metal was released

5 (сотсечкой печного шлака) в ковш, Одновременно с выпуском металла производили аргон ную продувку расплава через шибер с интенсивностью 0,005-0,017 м /т мин. После выпуска (15-60)% металла осуществл ли5 (cutting off furnace slag) into the ladle. Simultaneously with the release of metal, the melt was blown through the gate with an intensity of 0.005-0.017 m / t min. After the release of (15-60)% metal was carried out

присадку в ковш твердых шлакообразую- щих материалов (извести, плавикового шлама и др.) с одновременным увеличением интенсивности артонной продувки на 5- 60%. После выпуска расплава в ковш производили порционное вакуумирование металла. Необходимое количество циклов вакуумировани определ ли по формуле N- -120-п. Поскольку п измен ли от 15 до 60%, то N измен лось от 18 до 72 циклов. Далее подшипниковую сталь разливали обычным способом. Полученные результаты по опытно-промышленному опробованию за вленного способа в систематизированном виде представлены в таблице.additive in the bucket of solid slag-forming materials (lime, fluor sludge, etc.) with a simultaneous increase in the intensity of antonic purge by 5-60%. After the melt was discharged into the ladle, batch metal evacuation was performed. The required number of evacuation cycles was determined by the formula N--120-p. Since n varied from 15 to 60%, N varied from 18 to 72 cycles. Further, bearing steel was cast in the usual way. The results of experimental testing of the inventive method in a systematic form are presented in the table.

Ожидаемый эффект от внедрени предлагаемого изобретени на заводе производителе составит от снижени себестоимости до 8 руб/т. За счет повышенного качества металла ожидаетс эффект и S народном хоз йстве от повышени долговечности подшипников.The expected effect of the implementation of the invention at the manufacturing plant will be from a reduction in cost to 8 rubles / ton. Due to the improved quality of the metal, the effect of the S national economy is expected to increase the durability of the bearings.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и FORMULA AND SECTION

Способ производства подшипниковой стали, включающий выплавку металла в дуговой печи, выпуск расплава в ковш, обработку металла в ковше твердыми шлакообразующими и аргоном, порционное вакуумирование металла, отличающий- с тем, что, с целью повышени качестваMethod for the production of bearing steel, including the smelting of metal in an arc furnace, the release of melt into a ladle, the processing of metal in a ladle with solid slag-forming and argon, batch metal evacuation, characterized in that, in order to improve quality

стали и снижени ее себестоимости за счет уменьшени расходов на огнеупоры, аргон- ную продувку расплава с интенсивностью 0,007-0,015 м/т-мин начинают одновременно с выпуском металла из печи, присадкуsteel and reduce its cost by reducing the cost of refractories, argon melt blowing with an intensity of 0.007-0.015 m / t-min start simultaneously with the release of metal from the furnace, the additive

твердых шлакообразующих в ковш производ т после выпуска 1/4-1/2 от всей массы металла с одновременным увеличением интенсивнооти продувки на 10-50%, а вакуумирование металла осуществл ют сsolid slag-forming in the bucket is produced after the release of 1 / 4-1 / 2 of the total mass of metal with a simultaneous increase in the purge intensity by 10-50%, and the metal is evacuated with

количеством циклов, равным N 120 п, гдеthe number of cycles equal to N 120 p, where

п - дол металла, слита в ковш до присадкиp - dol metal, merged into the bucket to the additive

твердых шлакообразующих.solid slag-forming.

ИзвестныйFamous

8080

0,0018 0.0018

2,882.88