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30tEAF-LF-VD冶炼轴承钢的工艺优化
30tEAF-LF-VD冶炼轴承钢的工艺优化 左秀荣 张庆才 顾文俊 李广田 阎立懿 李立新 Optimization of 30 t EAF-LF-VD Steelmaking Process for Producing Bearing Steel Zuo Xiurong, Zhang Qingcai and Gu Wenjun (Beiman Special Steel Co Ltd, Qiqihaer 161041) Li Guangtian, Yan Liyi and Li Lixin (Northeastern University) 1 试验条件及目的 冶炼设备为北满特钢30 t EBT电弧炉与40 t LF/VD精炼炉。工艺流程为：电炉熔化、氧化→偏心炉底出钢→钢包合金化→进LF炉→升温及精调成分→进VD炉→出炉、浇注。全系统的优化是根本目的，而系统内各单元的优化是服务系统优化的［1］，把LF、VD看成系统中的单元，寻求合理的工艺参数，改善过程的技术经济指标，对过程作系统分析并建立数学模型。 2 逐步回归分析与模型的建立 LF/VD主要功能是通过吹氩、精炼渣精炼、真空等手段获得纯净钢水。钢中氧含量是影响轴承钢疲劳寿命的最重要因素［2］。首先选取氧含量为因变量。根据生产工艺过程选取15个变量进行筛选。精炼渣组成固定、LF/VD过程中吹氩量及吹氩压力分别固定，均不选入自变量。以92炉GCr15的冶炼工艺参数作为分析研究的基础数据。 通过逐步回归得到经验模型如下： Σ［O］=-1.5155 tLF-1.8700 tVD+8.3579XC -12.9329XSi+8.87613XMn -5.6116XCr+7.4574P+62.2706 (1) 式中 Σ［O］——熔检氧含量/×10-6； XSi——入LF钢水硅含量/%； tLF——入LF钢水温度(×10-2)/℃； XMn——入LF钢水锰含量/% tVD——入VD钢水温度(×10-2)/℃； XCr——入LF钢水铬含量/% XC——入LF钢水碳含量/%； P——VD中最低真空度/(×1.33)Pa 3 最优工艺参数确定 3.1 LF精炼时间控制 Σ［O］与TAr回归模型如下： Σ［O］=3.7579×10-3T2Ar-0.5300TAr +27.6440 式中 TAr——LF吹氩加热时间/min。 TAr=70.5 min 图1示出TAr分布状态。从图中可看出LF最长吹氩加热时间为115 min，最短为40 min，平均为73.6 min，且近75%分布于60～90 min。根据图1，确定LF吹氩加热时间为65～75 min。 图1 LF精炼时间分布状态图 Fig.1 Distribution diagram of refining time in LF process 3.2 喂Al制度 Σ［O］与XSAl回归方程如下： Σ［O］=1.4455×10-2X2SAl-0.7188XSAl +18.5867 式中 XSAl——钢水酸溶铝含量/ ×10-3% XSAl min=24.9 根据XSAl分布状态图，XSAl最大值为40，最小值为11，平均值为27；近80%的XSAl分布于20～35之间。出VD炉后喂Al量应使成品钢中XSAl达到20～30尽量接近25。 3.3 温度制度 3.3.1 出钢温度制定 从回归方程(1)可看出入LF钢水温度、入VD钢水温度越高，越有利于降氧。 图2为出钢过程钢水温降分布状态图。最低温降为85 ℃，最高温降为145 ℃，平均温降为115 ℃，而温降分布率峰值也处于此值。约85%温降在105～135 ℃之间。 图2 出钢温降分布状态图 Fig.2 Distribution diagram of tapping temperature decrement 考虑初炼炉和钢包所能承受温度及出钢温度过高出钢过程二次氧化严重等因素，出初炼炉钢温定为1 620～1 630 ℃，按出钢过程平均温降119 ℃，则入LF钢水温度约为1 500 ℃。 3.3.2 入VD炉温度制定 图3为VD过程温降分布图，近80%的温降在90～110 ℃范围内，根据GCr15熔点和镇静、浇铸过程中降温，出VD炉温度应为1 510 ℃左右，VD过程降温按100 ℃计算，则入VD炉温度应在1 600 ～1 620 ℃之间。 图3 VD过程温降分布图 Fig.3 Distribution diagram of temperature decrement in VD process 图4为LF/VD过程温度走向图，3条曲线分别为温度平均值和范围值。可见入LF、入VD炉钢水温度波动较大，应严格按以上制定的工艺温
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