如何降低軸承鋼氧含量

宋良平

通過降低氧含量，減少鋼中夾雜物的數(shù)量，提高軸承鋼純凈度。由于脫氧的目的在于降低鋼液中的溶解氧，并排除其脫氧產(chǎn)物，以保證獲得細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)的鋼錠表面及鋼的各項性能。通過采用鋁進(jìn)行沉淀脫氧，（盡可能前期將鋁加夠）結(jié)合氬氣攪拌及真空下碳脫氧能力排除主要產(chǎn)物Al2O3；發(fā)揮偏心底無渣出鋼的優(yōu)勢，提高精煉設(shè)備能力，改善精煉爐渣的成分及性質(zhì)。降低氧含量就是降低氧化物夾雜的數(shù)量，改善夾雜物的性質(zhì)和形態(tài)也是獲得高可靠性、長壽命軸承鋼必不可少的條件。

用鋁脫氧是降低軸承鋼氧含量的關(guān)鍵

1　Z大限度地降低溶解在鋼液中的氧，并將其脫氧產(chǎn)物排出，是確定脫氧制度的基本前提。

偏心底出鋼，由于絕大部分氧化渣被留在爐中，所以采用出鋼時包中加入足夠量的鋁進(jìn)行鋼液的沉淀脫氧，效果較好。“鋁是一種強(qiáng)脫氧元素，生成云團(tuán)狀脫氧產(chǎn)物，其整體尺寸可達(dá)500um”上浮速度很快，可使鋼液中氧含量迅速降低。即使是少部分殘存的Al2O3夾雜也能在隨后的LF爐精煉中通過氬氣攪拌過程上浮排除。

2　鋁脫氧后還要有補(bǔ)充脫氧方式--擴(kuò)散脫氧。

擴(kuò)散脫氧是根據(jù)分配定律，溶解于鋼液中的氧通過C-O平衡原理白渣中轉(zhuǎn)移，而與渣中脫氧元素C、Si等進(jìn)行脫氧反應(yīng)。優(yōu)點在于脫氧反應(yīng)是在鋼--渣界面或渣的下層進(jìn)行，反應(yīng)產(chǎn)物不會成為非金屬夾雜物沾污鋼液；缺點在于由于鋼--渣接觸面積受大包直徑的限制，還有氬氣攪拌存在的相對死角，致使反應(yīng)速度慢，冶煉時間長，對于LF爐精煉速度有約束。

精煉渣對氧含量的降低是重要的組成部分

1　先輩煉鋼常說的一句很說明問題：“煉鋼就是煉渣”。這話到今也是非常適用的。

精煉渣是影響軸承鋼液脫氧程度的重要因素，具有良好的物理化學(xué)性質(zhì)。如堿度較高，粘度不大，流動性良好，較少沾污鋼液，以達(dá)到脫氧去除夾雜物的目的。現(xiàn)在造渣比率按照石灰：螢石3:1。LF爐為了進(jìn)一步對鋼液進(jìn)行脫氧加入擴(kuò)散脫氧劑碳粉、鋁豆等造弱電石渣。但這種弱電石渣在短時間內(nèi)能否形成白渣一般不好掌握，受渣系的制約較大。

2　弱電石渣的脫氧能力比白渣強(qiáng)。

但是渣中（CaC2）含量增加，降低了鋼渣界面張力不利于脫氧產(chǎn)物上浮，通過很多實驗也證明：弱電石渣（強(qiáng)電石渣）對軸承鋼氧含量的作用并不明顯。因為鋁的消耗停止說明鋁對鋼液中的氧滯緩了化合作用。渣的流動性差精煉對鋼液的脫氧能力減少了。所以采用白渣操作是正確的。白渣的成分非常的穩(wěn)定，界面張力大流動性好，極易創(chuàng)造好的脫氧條件，當(dāng)然，解決弱電渣與白渣轉(zhuǎn)變過程的方式方法一直存在爭議。

３　渣的堿度對氧含量的影響。

查閱文獻(xiàn)可知：日本各種軸承鋼生產(chǎn)廠家，大都采用高堿度渣精煉。從取得的效果看：氧含量降到5.4ppm甚至3-4ppm，“山陽工藝”由于氧含量降低到了很低的程度，B類夾雜幾乎找不到。當(dāng)然有利有弊：D類夾雜物的含量卻很高。山陽精煉渣的化學(xué)成分：CaO57.8%，SiO213.3%，Al2O315.8%，MgO4.3%，低堿度渣在同樣吹氬條件下，在較寬的范圍內(nèi)，經(jīng)過大量的實驗爐號測定：堿度在1.0-2.5范圍內(nèi)，氧含量較低，少量氧化物夾雜的含量Z低，也不含C類、D類夾雜物。石灰、螢石、復(fù)合渣組成的低堿度渣系流動性好，乳化程度高，具有較好的綜合脫氣效果，尤其是脫氧效果Z為顯著。

真空狀態(tài)下的脫氧及氬氣攪拌

1　真空狀態(tài)下對降低氧含量現(xiàn)在仍存在爭議，認(rèn)為真空對去氫效果明顯。

按正常看：軸承鋼為高碳鋼，通過碳脫氧的反應(yīng)式：C+O=CO在常壓下碳的脫氧能力不強(qiáng)，從動力學(xué)的角度看，限制C-O反應(yīng)速度是鋼液中碳和氧向氣-液界面的傳質(zhì)速度。碳在鋼液中的擴(kuò)散速度比氧大，因為碳含量比氧含量高。因此，氧含量高低似乎取決于碳氧反應(yīng)速度，真空下碳的脫氧能力很強(qiáng)，通過實驗看：軸承鋼真空效果好的爐號較之真空效果差的氧含量普遍較低。

2　在常壓下氬氣攪拌程度對鋼液中的氧含量高低也是至關(guān)重要的。

由于Ar氣是惰性氣體，鋼液封閉狀態(tài)下的氬氣攪拌使精煉鋼液上面的自由?間充滿氬氣，便可防止鋼液裸露引起的二次氧化和吸氣，脫氧效果是非常顯著的。從渣色看，不管是未?完全脫氧或完全脫氧的鋼液，吹氬攪拌都將使鋼中氧含量降?很低的程度。當(dāng)然控制攪拌強(qiáng)度大小，對質(zhì)量的影響非常大。由于透氣磚原因造成的攪拌強(qiáng)度小，相對出現(xiàn)的氧含量和夾雜物不合的概率就高。反之，攪拌強(qiáng)度不分階段的大，造成鋼液吸氣、二次氧化的機(jī)會就多，而且大氬氣攪拌對包襯的侵蝕也很嚴(yán)重，人為產(chǎn)生外來夾雜。

（來源：東特股份煉鋼廠）