模铸轴承钢疏松缺陷控制.doc

模铸轴承钢低倍疏松缺陷控制 本钢特钢厂 谭声 模铸轴承钢低倍疏松缺陷控制 谭声 本钢特钢厂 摘要:近几年轴承钢GCr15及GCr15SiMn大多生产大规格钢材，最小加工锻压比只有6左右，使疏松缺陷难于焊合。从而要求严格控制疏松的产生。经过六西格玛立项改进，通过优化工艺参数，从浇铸上达到控制疏松的目的。 关键词:轴承钢 低倍缺陷 疏松 六西格玛 前言 铸钢车间轴承钢模铸生产2007年1至11月份低倍不合率为17.05% ，12月份至2008年11月份没有生产轴承钢,2008年12月份至2009年6月份低倍不合率为16.48% ,对其进行改善尤为重要。因此采用六西格玛方法进行改进。 1、简介 1.1缺陷现状 目前我厂生产的轴承钢主要以大规格钢材为主，使钢锭的低倍疏松难于控制。2007年1至11月份疏松缺陷率7.22%；2008年12月份至2009年6月份疏松缺陷率7.49%。如表1： 表1 历史轴承钢低倍缺陷 期间 产量（炉） 疏松（炉） 边夹杂（炉） 皮下气泡（炉） 帽口偏析（炉） 其它缺陷（炉） 2007年 997 72 32 28 15 23 2009上半年 267 20 10 5 3 6 低倍缺陷如图1： 图1 低倍缺陷试片 1.2工艺路线 目前轴承钢生产采用工艺路线为EBT+LF+VD+模铸。 1.3轴承钢特点 轴承是重要的机械传动部件，它是由内外圈套和滚动体组成，由于轴承的工作条件十分复杂承受各类高的交变应力，使轴承材料极易产生疲劳裂纹或摩擦破坏。在工作时，滚动体与内外套呈点接触或线接触，使巨大的周期性变化的外力集中在很小面积上，极易使材料发生疲劳破坏。同时，工作面还受到水份、杂质及润滑油的侵蚀。此外，轴承有时还受到很大的冲击负荷和振动。因此，轴承在工作中常表现为两种破坏方式：一是接触疲劳破坏，在高的接触应力作用下，经过多次应力循环后，其工作面局部区域产生剥凹坑，使轴承工作时噪音增大、振动增强，温升快、磨损大，导致轴承不能正常运转甚至完全破坏。另一种是由相对滑动引起的磨损破坏。这就要求轴承钢具有良好的机械性能，如：高的接触疲劳强度和抗压强度；高而均匀的硬度；高的弹性极限；具有一定的韧性；尺寸稳定性好；具有一定的抗腐蚀性能；具有良好的工艺性能等。基于轴承钢的特殊性能，对钢的内部组织的均匀致密性有更高的要求。 1.4疏松的定义 在横向酸蚀试片上，呈深色小点或小凹坑、小孔隙。广泛分布的叫一般疏松，集中分布在轴心区的叫中心疏松。 1.5疏松的成因 高温钢液在冷却过程中，由于钢液的体积收缩而形成的收缩孔得不到钢液补充出现分散的空隙即为疏松。液态收缩和凝固收缩是造成疏松的根本原因，固态收缩使疏松程度恶化。而轴承钢的收缩量比其它钢种大（可达到11%以上），因而轴承钢更易产生疏松缺陷。 另外，当钢液在模内凝固时，钢水中的夹杂物和气体逐步上浮，到达钢锭上部时来不及逸出，存在于钢锭的头部成为疏松。 2、工艺研究 2.1延迟帽口内钢液凝固时间 尽可能减慢帽口的散热速度，使帽口内钢液长时间维持液态，推迟钢锭帽口部分钢液的凝固时间，不断补充钢锭锭身因凝固收缩所缺少的钢液，减轻钢锭的疏松。 帽口部位钢水的热量主要消耗在帽口衬砖的蓄热，其次是钢液面的辐射热损失。为了减少钢水的散热，可用的措施：1、在帽口衬砖中加入铝粉等发热剂。2、在帽口内钢液面上加入发热剂或保温剂。3、采用绝热帽口，减少帽口吸热和散热。4、采用外部热源加热帽口部钢水。 我车间根据现有条件，采取加入发热剂进行改善。 2.2钢锭模尺寸 采用上大下小的钢锭模，使下部钢液凝固较快，上部钢液最后凝固。另外，钢锭的高宽比对消除疏松也有重要影响，高宽比大的细长钢锭，上部钢水对下部的补缩减弱，也不利于夹杂物和气体的上浮。我厂所用的钢锭模锥度和高宽比均可满足生产需要。如表2： 表2 我厂钢锭模尺寸 锭型 上口（mm） 下口（mm） 高（mm） 锥度 高宽比 600 310 240 1050 3.33 3.81 680 310 250 1145 2.62 4.09 3.16 546 430 1764 3.29 3.61 2.3 LF炉脱氧工艺 LF钢包中温度控制：从热力学角度考虑，温度过高不利于脱氧反应，也增加钢中溶解氧量。高温下耐火材料侵蚀严重，增加对钢液的污染。另外，高温还使钢渣界面张力减小，不利于夹杂物排入炉渣和吸收。同时考虑到VD的温度损耗，将脱氧温度控制在1570~1580℃。为保证达到良好的脱氧程度，取参数白渣保持时间X1做为因子研究其与疏松缺陷Y的函数关系。 2.4浇注温度控制 注温低时，钢水的流动性不好，夹杂物不易上浮而出现局部聚集，也不利于补缩，易产生疏松；而注温过高，使钢水液态收缩增加，也同样容易产生疏松。因此，要求控制严格并且稳定的出