一种船用柴油机曲轴钢的非钙处理冶炼方法技术

本发明专利技术公开了一种船用柴油机曲轴钢的非钙处理冶炼方法，包括：(1)将铁水和废钢构成的原料送入电炉，进行冶炼，得到的钢水转入钢包，控制电炉出钢成分和温度；(2)钢包进LF工位，向钢包中加入精炼渣，进行LF钢包精炼；(3)钢包进VD工位，抽真空，控制氢含量和钙含量，进行氩气软搅拌；(4)钢包进入模铸工位，进行浇铸。本发明专利技术的冶炼方法能够有效除去船用柴油机曲轴钢中的氧、硫以及各类非金属夹杂物。硫以及各类非金属夹杂物。

【技术实现步骤摘要】
一种船用柴油机曲轴钢的非钙处理冶炼方法


[0001]本专利技术涉及炼钢
，具体涉及一种船用柴油机曲轴钢的非钙处理冶炼方法。

技术介绍

[0002]船用曲轴是船舶柴油机中承受载荷、传递动力的重要零部件，决定了船用柴油机乃至动力系统的寿命，被誉为船用柴油机的“心脏”。船用曲轴几何形状复杂，服役条件非常恶劣，工作时产生周期性变化的弯曲和扭转应力，处于疲劳应力状态。实际应用中大量的曲轴失效的主要破坏形式是曲轴弯曲疲劳，约占曲轴失效总数的80％。
[0003]船用曲轴坯料的夹杂物是影响曲轴疲劳性能的重要因素，且随着疲劳寿命周次的逐渐增加，夹杂物等因素的影响也逐渐突出。曲轴在运行过程中，夹杂物往往会成为明显的裂纹源，该裂纹源在交变弯曲载荷的作用下逐渐萌生形成疲劳裂纹，随着运行时间的增加，疲劳裂纹向纵深发展，最终导致曲轴断裂；另外，非金属夹杂物积聚严重时将割裂金属基体材料的连续性，使强度和冲击值明显降低；曲轴加工过程中夹杂物的存在会导致曲轴在调质后校直时发生断裂。
[0004]传统的提高纯净度的方法是采用钙处理，通过向铝镇静钢中喂入SiCa线，对钢中的氧化铝夹杂物进行变形处理，生成液相的低熔点的钙铝酸盐类夹杂物，实现钢水净化。
[0005]近年来，随着船舶柴油机不断向高指标、高增压方向发展，船用曲轴越来越追求高性能、高寿命，因此对原材料纯净度的要求更为苛刻，尤其是对容易导致船用曲轴疲劳的D类、Ds夹杂要求越来越严格，船舶柴油机曲轴坯要求D类≤1.0级、Ds≤0.5级。而传统采用钙处理带来的危害也逐渐被认知，由于钙的熔点、沸点较低，蒸气压较高，硅钙线的喂入方法、喂入深度、喂入速度以及钢水温度等因素有较大关联，都使得很难获得稳定的夹杂物变性效果，实际生产中喂入SiCa线钙处理后，导致钢中D类、Ds类夹杂物增多，成为制约船用柴油机曲轴钢疲劳寿命提升的重要因素。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的船用柴油机曲轴钢的非钙处理冶炼方法。
[0007]具体来说，本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0008]一种船用柴油机曲轴钢的非钙处理冶炼方法，包括：
[0009](1)将铁水和废钢构成的原料送入电炉，进行冶炼，得到的钢水转入钢包，控制电炉出钢成分和温度；
[0010](2)钢包进LF工位，向钢包中加入精炼渣，进行LF钢包精炼；
[0011](3)钢包进VD工位，抽真空，控制氢含量和钙含量，进行氩气软搅拌；
[0012](4)钢包进入模铸工位，进行浇铸。
[0013]可选地，在步骤(1)中，原料中的铁水的重量百分比＞70％。
[0014]可选地，在步骤(1)中，控制电炉出钢一次控碳为0.20％～0.25％，P含量≤0.010％，电炉出钢温度是1640℃～1665℃。
[0015]可选地，在步骤(2)中，精炼渣的碱度R(CaO/SiO2)为7～8，精炼渣包括：氧化钙55％～65％，二氧化硅4.5％～6.5％，氧化铝28.5％～40％。
[0016]可选地，在步骤(2)中，进行LF钢包精炼得到的钢水中氧含量≤0.0015％，S含量≤0.002％。
[0017]可选地，在步骤(2)中，LF出钢温度是1650～1670℃。
[0018]可选地，在步骤(3)中，在真空度下保持时间是18～23分钟。
[0019]可选地，在步骤(3)中，氢含量≤1.5ppm，钙含量是(5～12)
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‑6。
[0020]可选地，在步骤(3)中，氩气软搅拌的时间是15～20分钟。
[0021]一种采用上述的冶炼方法得到的船用柴油机曲轴钢。
[0022]由上述技术方案可知，本专利技术的船用柴油机曲轴钢的非钙处理冶炼方法，至少具有如下有益效果：
[0023]采用本专利技术的冶炼方法，能够使钢中氧含量[O]≤0.0015％，S含量[S]≤0.002％；非金属夹杂物级别A类细系≤0.5级，粗系0级；B类细系≤0.5级，粗系0级；C类细系≤0.5级，粗系0级；D类细系≤1.0级，粗系0级；Ds类夹杂0级。
具体实施方式
[0024]为了充分了解本专利技术的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本专利技术作详细说明。本专利技术的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。
[0025]在本专利技术中，除非另有说明，否则，“％”均指“重量％”。
[0026]船用曲轴是船舶柴油机中承受载荷、传递动力的重要零部件，决定了船用柴油机乃至动力系统的寿命。实际应用中大量的曲轴失效的主要破坏形式是曲轴弯曲疲劳，约占曲轴失效总数的80％。船用曲轴坯料的夹杂物是影响曲轴疲劳性能的重要因素。传统的提高纯净度的方法是采用钙处理，通过向铝镇静钢中喂入SiCa线，实现钢水净化，带来的问题是导致钢中D类、Ds类夹杂物增多，成为制约船用柴油机曲轴钢疲劳寿命提升的重要因素。
[0027]针对这些问题，本专利技术的专利技术人进行了深入研究，提出了如下专利技术构思：
[0028]采用非钙处理方法，通过稳定控制电炉出钢碳含量以控制钢水低的初始氧含量、采用高碱度高Al2O3含量的无钙处理专用精炼渣深脱氧脱硫，VD真空处理后不喂硅钙线，利用钢渣平衡稳定控制钢中钙含量[Ca]在(5～12)
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‑6之间，生成低熔点的钙铝类和钙铝硅类夹杂物净化钢水，大大降低容易导致船用曲轴疲劳失效的D类、Ds夹杂物的级别，实现了船用柴油机曲轴钢无钙处理工艺下钢质纯净度控制。
[0029]基于以上专利技术构思，本专利技术提供了一种船用柴油机曲轴钢的非钙处理冶炼方法，其工艺路线为：电炉冶炼+LF(钢包精炼炉)钢包精炼+VD(真空脱气精炼炉)真空脱气+模铸。具体包括：(1)将铁水和废钢构成的原料送入电炉，进行冶炼，得到的钢水转入钢包，控制电炉出钢成分和温度；(2)钢包进LF工位，向钢包中加入精炼渣，进行LF钢包精炼；(3)钢包进VD工位，抽真空，控制氢含量和钙含量，进行氩气软搅拌；(4)钢包进入模铸工位，进行浇铸。
[0030]本专利技术的冶炼方法可适用于各种曲轴钢，并且尤其适用于船用柴油机曲轴钢D
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SFCM860
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I。
[0031]作为一种优选的实施方案，本专利技术的船用柴油机曲轴钢的非钙处理冶炼方法，包括如下步骤：
[0032](1)电炉冶炼
[0033]本专利技术对电炉冶炼的原料进行了优化，采用铁水+优质废钢，其中铁水比＞70％，严格控制S、P及其它有害元素的含量，原辅材料、合金进行充分烘烤，保证钢水的纯净度。
[0034]电炉出钢时氧化渣不仅含氧量高，且氧化产物较多，若电炉氧化渣进入钢液，会在后续的精炼过程增加钢液氧含量及夹杂物总量。因此，在本专利技术中，采用出钢少渣操作避免氧化渣进入钢包。
[0035]并且，控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用柴油机曲轴钢的非钙处理冶炼方法，其特征在于，包括：(1)将铁水和废钢构成的原料送入电炉，进行冶炼，得到的钢水转入钢包，控制电炉出钢成分和温度；(2)钢包进LF工位，向钢包中加入精炼渣，进行LF钢包精炼；(3)钢包进VD工位，抽真空，控制氢含量和钙含量，进行氩气软搅拌；(4)钢包进入模铸工位，进行浇铸。2.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，在步骤(1)中，原料中的铁水的重量百分比＞70％。3.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，在步骤(1)中，控制电炉出钢一次控碳为0.20％～0.25％，P含量≤0.010％，电炉出钢温度是1640℃～1665℃。4.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，在步骤(2)中，精炼渣的碱度R(CaO/SiO2)为7～8，精炼渣包括：氧化钙55％～65％，...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘小娟，陈金虎，张锦文，王之香，
申请(专利权)人：山西太钢不锈钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：