專利名稱：高潔凈度鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高潔凈度鋼，其適用作要求具有疲勞強(qiáng)度、疲勞壽命和鎮(zhèn)靜度(quietness)的機(jī)械零件用鋼，特別適用作如滾動軸承用鋼、恒速結(jié)頭用鋼、齒輪用鋼、環(huán)形連續(xù)變速傳動用鋼、用于冷鍛的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼、工具鋼和彈簧鋼，本發(fā)明還涉及高潔凈度鋼的生產(chǎn)方法。
要求具有疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命的機(jī)械零件用鋼應(yīng)當(dāng)是高潔凈度(鋼中的非金屬夾雜體含量低)鋼。這些高潔凈度鋼的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法包括(A)在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中氧化精煉鋼水；(B)在鋼包(ladle)爐(LF)中還原精煉；(C)在循環(huán)式真空脫氣裝置(RH)中進(jìn)行循環(huán)真空脫氣(RH處理)；(D)用連鑄或傳統(tǒng)的鑄錠法澆鑄鋼錠；和(E)通過壓鍛法加工鋼錠，然后對鋼產(chǎn)品進(jìn)行熱處理。在步驟(A)中，通過電弧加熱熔化廢鋼，或者將鋼水加入正在進(jìn)行氧化精煉的轉(zhuǎn)爐中，然后將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中。轉(zhuǎn)移鋼水時(shí)的溫度一般是比鋼的熔點(diǎn)高約30-100℃的高溫。在步驟(B)中，鋁、錳、硅等脫氧劑合金加入到已經(jīng)移入鋼水的鋼包爐中，在這里利用脫氧反應(yīng)進(jìn)行還原精煉，并且用脫硫劑進(jìn)行脫硫反應(yīng)以調(diào)節(jié)合金構(gòu)成。一般大家都認(rèn)為處理效果隨處理時(shí)間的延長而增加。在該步驟中采用超過60分鐘的很長的處理時(shí)間，處理溫度一般比鋼的熔點(diǎn)高50℃。在步驟(C)的RH處理中，在循環(huán)真空脫氣槽中進(jìn)行真空脫氣，同時(shí)通過循環(huán)真空脫氣槽循環(huán)鋼水以脫氧和脫氫。在這種情況下，鋼水的循環(huán)量約為鋼水總量的5-6倍。在步驟(D)中，RH處理后的鋼水轉(zhuǎn)移到中間包中，在這里將鋼水連鑄成大鋼坯、毛坯、板坯等。也可以將鋼包爐中的鋼水直接注入鋼錠模中澆鑄成鋼錠。在步驟(E)中，軋制或鍛造如大鋼坯、毛坯、板坯或鋼錠，然后進(jìn)行熱處理制成可以隨后將其運(yùn)走的鋼產(chǎn)品。
當(dāng)需要具有特定高潔凈度的鋼時(shí)，在上述方法中，將澆鑄的鋼錠作為原料，然后進(jìn)行真空重熔或電渣重熔以制備這些鋼。
近年來，機(jī)械零件在越來越嚴(yán)酷的條件下使用。這就對鋼產(chǎn)品的性能有越來越苛刻的要求，本領(lǐng)域需要具有更高潔凈度的鋼產(chǎn)品。但是，上述傳統(tǒng)生產(chǎn)方法(A)-(E)難以滿足這樣的要求。為了滿足這樣的要求，人們已經(jīng)通過真空重熔或電渣重熔生產(chǎn)出這些鋼產(chǎn)品。但是，這些方法存在的問題是生產(chǎn)成本大幅提高。
在這些條件下產(chǎn)生了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是在不依賴重熔工藝的情況下提供具有高潔凈度的鋼產(chǎn)品。
發(fā)明公開為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的發(fā)明人對高潔凈度鋼的生產(chǎn)方法進(jìn)行了廣泛而深入的研究。結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)用下述方法可以大幅改善鋼的潔凈度。
第一個(gè)發(fā)明下面描述本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述問題的方法。在使用精煉爐如電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐的傳統(tǒng)方法中，熔化和氧化精煉主要在如電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行，還原過程(脫氧反應(yīng))在鋼包精煉爐中進(jìn)行。另一方面，第一個(gè)發(fā)明涉及高潔凈度鋼的生產(chǎn)方法，其包括下述步驟將電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中生成的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中精煉鋼水；將鋼水脫氣，優(yōu)選進(jìn)行循環(huán)式真空脫氣；然后將鋼水澆鑄成鋼錠，其中加入包括錳、鋁和硅的脫氧劑(錳、鋁、硅等的合金形式并不重要)，每噸鋼水中純基脫氧劑的加入量不小于1kg，加入方式是預(yù)先將脫氧劑置于鋼包爐中，和/或在將電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中的過程中將脫氧劑加入到鋼水中，并且在某些情況下同時(shí)加入造渣劑如CaO進(jìn)行出鋼脫氧，其中，鋼水在鋼包爐中進(jìn)行還原精煉之前進(jìn)行預(yù)脫氧。
根據(jù)第一個(gè)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中的條件是鋼水的出爐溫度比鋼的熔點(diǎn)至少高100℃，優(yōu)選至少高120℃，更優(yōu)選至少高150℃。
在鋼包精煉爐中進(jìn)行精煉的時(shí)間不大于60分鐘，優(yōu)選不大于45分鐘，更優(yōu)選25-45分鐘，脫氣的進(jìn)行時(shí)間不低于25分鐘。具體來說，大家都知道在循環(huán)式真空脫氣裝置中，當(dāng)鋼水的循環(huán)量不小于鋼水總量的5倍時(shí)能夠得到令人滿意的結(jié)果。另一方面，在本發(fā)明中，在循環(huán)式真空脫氣裝置中，脫氣過程中鋼水的循環(huán)量比鋼水總量至少大8倍，優(yōu)選至少大10倍，更優(yōu)選至少大15倍。
本發(fā)明涉及用上述生產(chǎn)方法生產(chǎn)的高潔凈度鋼。
根據(jù)本發(fā)明，鋼中的氧含量優(yōu)選不大于10ppm。優(yōu)選地是，當(dāng)鋼中的碳含量低于0.6％(質(zhì)量)時(shí)，鋼中的氧含量不大于8ppm。更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm。
優(yōu)選地是，在本發(fā)明的鋼中，通過將鋼產(chǎn)品溶解在酸中檢測的粒度不小于20μm的氧化物夾雜體，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夾雜體的數(shù)量在每100g鋼產(chǎn)品中不大于40，優(yōu)選不大于30，更優(yōu)選不大于20。
在本發(fā)明的鋼中，例如，當(dāng)在100mm2的鋼產(chǎn)品表面上的30處測定最大夾雜體直徑時(shí)，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的30000mm2中最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm。
第二個(gè)發(fā)明下面描述第二個(gè)發(fā)明。在使用精煉爐如電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐的傳統(tǒng)方法中，熔化和氧化精煉主要在如電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行，還原過程(脫氧反應(yīng))在鋼包精煉爐中進(jìn)行。另一方面，本發(fā)明涉及高潔凈度鋼的生產(chǎn)方法，其包括下述步驟將電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中生成的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包中脫氣，優(yōu)選進(jìn)行循環(huán)式真空脫氣；將脫氣后的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中精煉鋼水；再進(jìn)行脫氣，優(yōu)選在循環(huán)式真空脫氣裝置中進(jìn)行循環(huán)式真空脫氣。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包中的條件是鋼水的出爐溫度比鋼的熔點(diǎn)至少高100℃，優(yōu)選至少高120℃，更優(yōu)選至少高150℃。
在鋼包爐中進(jìn)行精煉的時(shí)間不大于60分鐘，優(yōu)選不大于45分鐘，更優(yōu)選25-45分鐘，脫氣的進(jìn)行時(shí)間不低于25分鐘。具體來說，大家都知道在循環(huán)式真空脫氣裝置中，當(dāng)鋼水的循環(huán)量不小于鋼水總量的5倍時(shí)能夠得到令人滿意的結(jié)果。另一方面，在本發(fā)明中，在循環(huán)式真空脫氣裝置中，脫氣過程中鋼水的循環(huán)量比鋼水總量至少大8倍，優(yōu)選至少大10倍，更優(yōu)選至少大15倍。
本發(fā)明涉及用上述生產(chǎn)方法生產(chǎn)的高潔凈度鋼。
根據(jù)本發(fā)明，鋼中的氧含量優(yōu)選不大于10ppm。優(yōu)選地是，當(dāng)鋼中的碳含量低于0.6％(質(zhì)量)時(shí)，鋼中的氧含量不大于8ppm。更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm。
優(yōu)選地是，在本發(fā)明的鋼中，通過將鋼產(chǎn)品溶解在酸中檢測的粒度不小于20μm的氧化物夾雜體，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夾雜體的數(shù)量在每100g鋼產(chǎn)品中不大于40，優(yōu)選不大于30，更優(yōu)選不大于20。
在本發(fā)明的鋼中，例如，當(dāng)在100mm2的鋼產(chǎn)品表面上的30處測定最大夾雜體直徑時(shí)，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的30000mm2中最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm。
第三個(gè)發(fā)明下面描述第三個(gè)發(fā)明。在使用精煉爐如電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐的傳統(tǒng)方法中，熔化和氧化精煉主要在如電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行，還原過程(脫氧反應(yīng))在鋼包精煉爐中進(jìn)行。另一方面，本發(fā)明涉及高潔凈度鋼的生產(chǎn)方法，其包括下述步驟在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中氧化精煉鋼水；在鋼水出鋼前在同一個(gè)爐子中向鋼水中加入包括錳、硅和鋁的脫氧劑(錳、硅、鋁等的合金形式并不重要)，使鋼水脫氧，每噸鋼水中脫氧劑的加入量不小于2kg；將脫氧后的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行鋼包精煉；然后通過循環(huán)式真空脫氣裝置循環(huán)精煉后的鋼水，將鋼水脫氣。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中的條件是鋼水的出爐溫度比鋼的熔點(diǎn)至少高100℃，優(yōu)選至少高120℃，更優(yōu)選至少高150℃。
根據(jù)本發(fā)明，在鋼包爐中進(jìn)行精煉的時(shí)間優(yōu)選不大于60分鐘，優(yōu)選不大于45分鐘，更優(yōu)選25-45分鐘。該步驟后的脫氣步驟一般在循環(huán)式真空脫氣裝置中進(jìn)行，鋼水的循環(huán)量不小于鋼水總量的5倍。另一方面，在本發(fā)明中，在循環(huán)式真空脫氣裝置中，脫氣過程中鋼水的循環(huán)量比鋼水總量至少大8倍，優(yōu)選至少大10倍，更優(yōu)選至少大15倍，脫氣時(shí)間至少是25分鐘。
本發(fā)明涉及用上述生產(chǎn)方法生產(chǎn)的高潔凈度鋼。
根據(jù)本發(fā)明，鋼中的氧含量優(yōu)選不大于10ppm。優(yōu)選地是，當(dāng)鋼中的碳含量低于0.6％(質(zhì)量)時(shí)，鋼中的氧含量不大于8ppm。更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm。
優(yōu)選地是，在本發(fā)明的鋼中，通過將鋼產(chǎn)品溶解在酸中檢測的粒度不小于20μm的氧化物夾雜體，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夾雜體的數(shù)量在每100g鋼產(chǎn)品中不大于40，優(yōu)選不大于30，更優(yōu)選不大于20。
在本發(fā)明的鋼中，例如，當(dāng)在100mm2的鋼產(chǎn)品表面上的30處測定最大夾雜體直徑時(shí)，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的30000mm2中最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm。
第四個(gè)發(fā)明下面描述第四個(gè)發(fā)明。在使用精煉爐如電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐的傳統(tǒng)方法中，熔化和氧化精煉主要在如電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行，還原過程(脫氧反應(yīng))在鋼包精煉爐中進(jìn)行。另一方面，本發(fā)明涉及高潔凈度鋼的生產(chǎn)方法，其包括下述步驟將電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中生成的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中精煉鋼水；將精煉后的鋼水進(jìn)行循環(huán)式真空脫氣；然后將脫氣后的鋼水澆鑄成鋼錠，其中，在鋼包爐中進(jìn)行精煉的時(shí)間不大于60分鐘，優(yōu)選不大于45分鐘，更優(yōu)選45-25分鐘，在鋼水的循環(huán)量不小于鋼水總量5倍的循環(huán)式真空脫氣裝置中，精煉步驟后的脫氣進(jìn)行時(shí)間一般低于25分鐘。但是，在本發(fā)明中，在循環(huán)式真空脫氣裝置中，脫氣過程中鋼水的循環(huán)量比鋼水總量至少大8倍，優(yōu)選至少大10倍，更優(yōu)選至少大15倍，脫氣時(shí)間至少是25分鐘。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中的條件是鋼水的出爐溫度比鋼的熔點(diǎn)至少高100℃，優(yōu)選至少高120℃，更優(yōu)選至少高150℃。
本發(fā)明涉及用上述生產(chǎn)方法生產(chǎn)的高潔凈度鋼。
根據(jù)本發(fā)明，鋼中的氧含量優(yōu)選不大于10ppm。優(yōu)選地是，當(dāng)鋼中的碳含量低于0.6％(質(zhì)量)時(shí)，鋼中的氧含量不大于8ppm。更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm。
優(yōu)選地是，在本發(fā)明的鋼中，通過將鋼產(chǎn)品溶解在酸中檢測的粒度不小于20μm的氧化物夾雜體，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夾雜體的數(shù)量在每100g鋼產(chǎn)品中不大于40，優(yōu)選不大于30，更優(yōu)選不大于20。
在本發(fā)明的鋼中，例如，當(dāng)在100mm2的鋼產(chǎn)品表面上的30處測定最大夾雜體直徑時(shí)，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的30000mm2中最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm。
第五個(gè)發(fā)明下面描述第五個(gè)發(fā)明。在使用精煉爐如電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐的傳統(tǒng)方法中，熔化和氧化精煉主要在如電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行，還原過程(脫氧反應(yīng))在鋼包精煉爐中進(jìn)行。另一方面，本發(fā)明涉及高潔凈度鋼的生產(chǎn)方法，其包括下述步驟將電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中生成的鋼水轉(zhuǎn)移到作為出爐精煉爐(out-furnace refining furnace)的鋼包中進(jìn)行精煉；將鋼水進(jìn)行循環(huán)式鋼包脫氣；然后將脫氣后的鋼水澆鑄成鋼錠，其中，在鋼包中進(jìn)行精煉的條件是除了用從鋼包底部引入的氣體進(jìn)行攪拌外，還通過電磁感應(yīng)進(jìn)行攪拌，鋼包精煉進(jìn)行的時(shí)間是50-80分鐘，優(yōu)選70-80分鐘。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選在惰性氣氛中通過氣體攪拌和電磁攪拌在鋼包中進(jìn)行鋼包精煉。
本發(fā)明涉及用上述生產(chǎn)方法生產(chǎn)的高潔凈度鋼。
根據(jù)本發(fā)明，鋼中的氧含量優(yōu)選不大于10ppm。優(yōu)選地是，當(dāng)鋼中的碳含量低于0.6％(質(zhì)量)時(shí)，鋼中的氧含量不大于8ppm。更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm。
優(yōu)選地是，在本發(fā)明的鋼中，通過將鋼產(chǎn)品溶解在酸中檢測的粒度不小于20μm的氧化物夾雜體，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夾雜體的數(shù)量在每100g鋼產(chǎn)品中不大于40，優(yōu)選不大于30，更優(yōu)選不大于20。
在本發(fā)明的鋼中，例如，當(dāng)在100mm2的鋼產(chǎn)品表面上的30處測定最大夾雜體直徑時(shí)，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的30000mm2中最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm。
附圖簡述

圖1A是進(jìn)行或沒有進(jìn)行出鋼脫氧的SUJ 2鋼和產(chǎn)品中氧含量的關(guān)系圖，其中，A1示出只采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1定義的出鋼脫氧的數(shù)據(jù)，A2示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求2定義的出鋼脫氧+高溫出鋼的數(shù)據(jù)，A3示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3定義的出鋼脫氧+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，A4示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3定義的出鋼脫氧+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，圖1A中還示出現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)；圖1B是進(jìn)行或沒有進(jìn)行出鋼脫氧的SCM 435鋼和產(chǎn)品中氧含量的關(guān)系圖，其中，B1示出只采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1定義的出鋼脫氧的數(shù)據(jù)，B2示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求2定義的出鋼脫氧+高溫出鋼的數(shù)據(jù)，B3示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3定義的出鋼脫氧+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，B4示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3定義的出鋼脫氧+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，圖1B中還示出現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)；圖1C是進(jìn)行或沒有進(jìn)行出鋼脫氧的SUJ 2鋼和最大預(yù)測夾雜體直徑的關(guān)系圖，其中，A1示出只采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1定義的出鋼脫氧的數(shù)據(jù)，A2示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求2定義的出鋼脫氧+高溫出鋼的數(shù)據(jù)，A3示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3定義的出鋼脫氧+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，A4示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3定義的出鋼脫氧+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，圖1C中還示出現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)；圖1D是進(jìn)行或沒有進(jìn)行出鋼脫氧的SCM 435鋼和最大預(yù)測夾雜體直徑的關(guān)系圖，其中，B1示出只采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1定義的出鋼脫氧的數(shù)據(jù)，B2示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求2定義的出鋼脫氧+高溫出鋼的數(shù)據(jù)，B3示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3定義的出鋼脫氧+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，B4示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3定義的出鋼脫氧+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，圖1D中還示出現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)；圖1E是進(jìn)行或沒有進(jìn)行出鋼脫氧的SUJ 2鋼和L10壽命的關(guān)系圖，其中，A1示出只采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1定義的出鋼脫氧的數(shù)據(jù)，A2示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求2定義的出鋼脫氧+高溫出鋼的數(shù)據(jù)，A3示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3定義的出鋼脫氧+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，A4示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3定義的出鋼脫氧+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，圖1E中還示出現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)；圖1F是進(jìn)行或沒有進(jìn)行出鋼脫氧的SCM 435鋼和L10壽命的關(guān)系圖，其中，B1示出只采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1定義的出鋼脫氧的數(shù)據(jù)，B2示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求2定義的出鋼脫氧+高溫出鋼的數(shù)據(jù)，B3示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3定義的出鋼脫氧+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，B4示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3定義的出鋼脫氧+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，圖1F中還示出現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)；圖2A是進(jìn)行或沒有進(jìn)行W-RH處理的SUJ 2鋼和產(chǎn)品中氧含量的關(guān)系圖，其中，A1示出只采用本發(fā)明的W-RH處理的數(shù)據(jù)，A2示出采用本發(fā)明的W-RH處理+高溫出鋼的數(shù)據(jù)，A3示出采用本發(fā)明的W-RH處理+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，A4示出采用本發(fā)明的W-RH處理+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，圖2A中還示出現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)；圖2B是進(jìn)行或沒有進(jìn)行W-RH處理的SCM 435鋼和產(chǎn)品中氧含量的關(guān)系圖，其中，B1示出只采用本發(fā)明的W-RH處理的數(shù)據(jù)，B2示出采用本發(fā)明的W-RH處理+高溫出鋼的數(shù)據(jù)，B3示出采用本發(fā)明的W-RH處理+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，B4示出采用本發(fā)明的W-RH處理+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，圖2B中還示出現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)；圖2C是進(jìn)行或沒有進(jìn)行的W-RH處理SUJ 2鋼和最大預(yù)測夾雜體直徑的關(guān)系圖，其中，A1示出只采用本發(fā)明的W-RH處理的數(shù)據(jù)，A2示出采用本發(fā)明的W-RH處理+高溫出鋼的數(shù)據(jù)，A3示出采用本發(fā)明的W-RH處理+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，A4示出采用本發(fā)明的W-RH處理+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，圖2C中還示出現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)；圖2D是進(jìn)行或沒有進(jìn)行W-RH處理的SCM 435鋼和最大預(yù)測夾雜體直徑的關(guān)系圖，其中，B1示出只采用本發(fā)明的W-RH處理的數(shù)據(jù)，B2示出采用本發(fā)明的W-RH處理+高溫出鋼的數(shù)據(jù)，B3示出采用本發(fā)明的W-RH處理+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，B4示出采用本發(fā)明的W-RH處理+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，圖2D中還示出現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)；圖2E是進(jìn)行或沒有進(jìn)行W-RH處理的SUJ 2鋼和L10壽命的關(guān)系圖，其中，A1示出只采用本發(fā)明的W-RH處理的數(shù)據(jù)，A2示出采用本發(fā)明的W-RH處理+高溫出鋼的數(shù)據(jù)，A3示出采用本發(fā)明的W-RH處理+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，A4示出采用本發(fā)明的W-RH處理+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，圖2E中還示出現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)；
圖2F是進(jìn)行或沒有進(jìn)行出鋼脫氧的SCM 435鋼和L10壽命的關(guān)系圖，其中，B1示出只采用本發(fā)明的W-RH處理的數(shù)據(jù)，B2示出采用本發(fā)明的W-RH處理+高溫出鋼的數(shù)據(jù)，B3示出采用本發(fā)明的W-RH處理+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，B4示出采用本發(fā)明的W-RH處理+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理的數(shù)據(jù)，圖2F中還示出現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)；圖3A是示出根據(jù)本發(fā)明的方法在處理鋼水過程中進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品中氧含量的折線圖，圖3A還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法不進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品中的氧含量；圖3B是示出根據(jù)本發(fā)明的方法在處理鋼水過程中進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品中氧含量的折線圖，圖3B還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法不進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品中的氧含量；圖3C是示出根據(jù)本發(fā)明的方法在處理鋼水過程中進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品中根據(jù)這些極值統(tǒng)計(jì)得到的最大預(yù)測夾雜體直徑的折線圖，圖3C還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法不進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品中的最大預(yù)測夾雜體直徑；圖3D是示出根據(jù)本發(fā)明的方法在處理鋼水過程中進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品中根據(jù)這些極值統(tǒng)計(jì)得到的最大預(yù)測夾雜體直徑的折線圖，圖3C還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法不進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品中的最大預(yù)測夾雜體直徑；圖3E是示出根據(jù)本發(fā)明的方法在處理鋼水過程中進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品的根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命的折線圖，圖3E還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法不進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品的L10壽命；圖3F是示出根據(jù)本發(fā)明的方法在處理鋼水過程中進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品的根據(jù)止推輥使用壽命(thrust rolling service life)實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命的折線圖，圖3E還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法不進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品的L10壽命；圖4A是示出根據(jù)本發(fā)明的方法在處理鋼水過程中進(jìn)行短時(shí)間LF處理和長時(shí)間RH處理的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品中氧含量的折線圖，圖4A還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法進(jìn)行長時(shí)間LF處理和短時(shí)間RH處理的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品中的氧含量；
圖4B是示出根據(jù)本發(fā)明的方法在處理鋼水過程中進(jìn)行短時(shí)間LF處理和長時(shí)間RH處理的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品中氧含量的折線圖，圖4A還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法進(jìn)行長時(shí)間LF處理和短時(shí)間RH處理的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品中的氧含量；圖4C是示出根據(jù)本發(fā)明的方法在處理鋼水過程中進(jìn)行短時(shí)間LF處理和長時(shí)間RH處理的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品中根據(jù)這些極值統(tǒng)計(jì)得到的最大預(yù)測夾雜體直徑的折線圖，圖4C還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法進(jìn)行長時(shí)間LF處理和短時(shí)間RH處理的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品中的最大預(yù)測夾雜體直徑；圖4D是示出根據(jù)本發(fā)明的方法在處理鋼水過程中進(jìn)行短時(shí)間LF處理和長時(shí)間RH處理的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品中根據(jù)這些極值統(tǒng)計(jì)得到的最大預(yù)測夾雜體直徑的折線圖，圖4C還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法進(jìn)行長時(shí)間LF處理和短時(shí)間RH處理的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品中的最大預(yù)測夾雜體直徑；圖4E是示出根據(jù)本發(fā)明的方法在處理鋼水過程中進(jìn)行短時(shí)間LF處理和長時(shí)間RH處理的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品的根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命的折線圖，圖3E還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法進(jìn)行長時(shí)間LF處理和短時(shí)間RH處理的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品的L10壽命；圖4F是示出根據(jù)本發(fā)明的方法在處理鋼水過程中進(jìn)行短時(shí)間LF處理和長時(shí)間RH處理的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品的根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命的折線圖，圖3E還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法進(jìn)行長時(shí)間LF處理和短時(shí)間RH處理的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品的L10壽命。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方案第一個(gè)發(fā)明根據(jù)第一個(gè)發(fā)明，高潔凈度鋼的優(yōu)選生產(chǎn)方法包括下述步驟(1)-(5)(1)在使用精煉爐如電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐的傳統(tǒng)的鋼生產(chǎn)方法中，熔化和氧化精煉主要在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行，還原過程(脫氧反應(yīng))在鋼包精煉爐中進(jìn)行。另一方面，根據(jù)本發(fā)明，在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中氧化精煉鋼水。然后使鋼水具有預(yù)定的化學(xué)組成和預(yù)定溫度，在將鋼水從熔化爐中出爐過程中，加入包括錳、鋁和硅的脫氧劑(錳、鋁、硅等的合金形式并不重要)，每噸鋼水中純基脫氧劑的加入量不小于1kg，加入方式是預(yù)先將脫氧劑置于鋼包中，和/或在將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中的過程中將脫氧劑加入到鋼水中，并且在某些情況下同時(shí)加入造渣劑如CaO。加入脫氧劑在本發(fā)明中是最重要的步驟。在鋼包精煉前加入脫氧劑(以前認(rèn)為沒有必要)以在鋼包爐中的還原精煉前在一定程度上降低氧含量可以最終實(shí)現(xiàn)具有低氧含量的鋼的生產(chǎn)。其原因如下在鋼水中的溶解氧存在量是令人滿意的不低于100ppm的系統(tǒng)中進(jìn)行的脫氧反應(yīng)能夠形成較多的脫氧產(chǎn)品，這些脫氧產(chǎn)品易于浮選和分離。因此，鋼水中氧的總含量可大幅降低，降到不大于50ppm。
(2)將預(yù)脫氧鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中，在鋼包爐中進(jìn)行還原精煉，并調(diào)節(jié)鋼的化學(xué)組成。
(3)將進(jìn)行了還原精煉和化學(xué)組成調(diào)節(jié)的鋼水脫氣，特別是通過循環(huán)式真空脫氣裝置進(jìn)行循環(huán)脫氣，并且最終調(diào)節(jié)鋼的化學(xué)組成。
(4)將進(jìn)行了脫氣和最終化學(xué)組成調(diào)節(jié)的鋼水澆鑄成鋼錠。
(5)將鋼錠軋制或鍛造成產(chǎn)品形狀，然后可以任選地進(jìn)行熱處理，產(chǎn)生鋼產(chǎn)品。
在根據(jù)本發(fā)明的高潔凈度鋼的優(yōu)選生產(chǎn)方法中，在步驟(1)-(5)中，將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中的步驟(2)的方式是雖然鋼水的出爐溫度一般比鋼的熔點(diǎn)高約50℃，但是在本發(fā)明中，鋼水的出爐溫度比鋼的熔點(diǎn)至少高100℃，優(yōu)選至少高120℃，更優(yōu)選至少高150℃。在出鋼時(shí)加入的脫氧劑和在先處理中加入的金屬和礦渣能夠因此而完全溶解或分離，所以能夠防止由于在鋼包精煉過程中在預(yù)精煉狀態(tài)下分離和滴入鋼水中的金屬或礦渣造成的氧含量升高。同時(shí)在精煉爐中能夠改善初始成渣性能和反應(yīng)性。具體來說，在在先處理和這次處理之間的期間內(nèi)氧化在在先處理中沉積的還原金屬，在這次還原期操作中，當(dāng)金屬開始溶解時(shí)，特別是在還原期操作結(jié)束時(shí)，平衡狀態(tài)被打破。結(jié)果是鋼水部分被污染。因此，沉積的金屬溶解在還原前出爐的鋼水中，這種溶解的金屬和出爐的鋼水一起被脫氧。
在上述步驟中，雖然一般都認(rèn)為超過60分鐘的精煉時(shí)間能夠產(chǎn)生較好的效果，但是在根據(jù)本發(fā)明的高潔凈度鋼的優(yōu)選生產(chǎn)方法中，在鋼包精煉爐中進(jìn)行精煉的時(shí)間不大于60分鐘，優(yōu)選不大于45分鐘，更優(yōu)選25-45分鐘，雖然一般都認(rèn)為少于25分鐘的脫氣時(shí)間足以產(chǎn)生令人滿意的結(jié)果，但是在本發(fā)明優(yōu)選的生產(chǎn)方法中，脫氣的進(jìn)行時(shí)間不低于25分鐘。具體來說，大家都知道當(dāng)鋼水的循環(huán)量是鋼水總量的約5倍時(shí)能夠得到令人滿意的結(jié)果。但是另一方面，在本發(fā)明中，在循環(huán)式真空脫氣裝置中，脫氣過程中鋼水的循環(huán)量比鋼水總量至少大8倍，優(yōu)選至少大10倍，更優(yōu)選至少大15倍。利用這樣的設(shè)置可以使加熱的同時(shí)進(jìn)行精煉的鋼包精煉時(shí)間是最小的必要時(shí)間，在不涉及加熱的脫氣步驟中可以確保氧化物夾雜體的浮選分離時(shí)間。這可以防止由于受到鋼包爐內(nèi)壁上的耐火材料或礦渣的污染而造成的氧含量的升高，同時(shí)可以防止粒度不小于約20μm的大夾雜體的形成。在循環(huán)式真空脫氣中，特別是因?yàn)閲娮旖阡撍胁⑶抑谎h(huán)鋼水，所以鋼水上表面上的礦渣處于令人滿意的靜止?fàn)顟B(tài)。因此，從礦渣進(jìn)入鋼水中的氧化物夾雜體數(shù)目少于在鋼包精煉爐中進(jìn)行的還原過程中的氧化物夾雜體數(shù)目。因此，在預(yù)脫氧鋼水中采用令人滿意的長脫氣時(shí)間能夠大幅還原甚至較少的脫氧產(chǎn)品。
本發(fā)明涉及用上述生產(chǎn)方法生產(chǎn)的高潔凈度鋼。
根據(jù)本發(fā)明，高潔凈度鋼優(yōu)選是特別是具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命的高潔凈度鋼，其特征在于鋼中的氧含量不大于10ppm；優(yōu)選地是，當(dāng)鋼中的碳含量低于0.6％(質(zhì)量)時(shí)，鋼中的氧含量不大于8ppm；更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm。大家都知道降低氧含量有助于改善滾動疲勞壽命。在用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼中，氧含量不大于10ppm，優(yōu)選地是，當(dāng)鋼中的C＜0.6％(質(zhì)量)時(shí)，氧含量不大于8ppm，更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm的高潔凈度鋼穩(wěn)定地顯示出優(yōu)秀的滾動疲勞壽命。
在上述高潔凈度鋼中，本發(fā)明還涉及具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命(rollingfatigue life)和疲勞強(qiáng)度的高潔凈度鋼，其特征在于通過將鋼產(chǎn)品溶解在酸中檢測的粒度不小于20μm的氧化物夾雜體，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夾雜體的數(shù)量在每100g鋼產(chǎn)品中不大于40，優(yōu)選不大于30，更優(yōu)選不大于20。鋼產(chǎn)品的這種測定方法反映了預(yù)定體積中的氧含量和最大夾雜體直徑。至于疲勞強(qiáng)度、疲勞壽命和鎮(zhèn)靜度，在氧含量一樣的鋼中，大粒度的氧化物夾雜體是有害的，具體來說，粒度不小于20μm的氧化物夾雜體是有害的。因此，在用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼中，將鋼產(chǎn)品溶解在酸中檢測的粒度不小于20μm的氧化物夾雜體的數(shù)量在每100g鋼產(chǎn)品中不大于40，優(yōu)選不大于30，更優(yōu)選不大于20的鋼是具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命和優(yōu)秀疲勞強(qiáng)度及優(yōu)秀鎮(zhèn)靜度的高潔凈度鋼。
本發(fā)明的高潔凈度鋼還包括特別是具有優(yōu)秀旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度(rotating bending fatigue strength)和周期應(yīng)力疲勞強(qiáng)度(cyclestress fatigue strength)的高潔凈度鋼，其特征在于當(dāng)在100mm2的鋼產(chǎn)品橫截面上的30處測定最大夾雜體直徑時(shí)，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的30000mm2中最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm。大家都知道周期應(yīng)力疲勞強(qiáng)度和疲勞極限在很大程度上取決于預(yù)定體積內(nèi)的最大夾雜體直徑。這公開在日本特許公開專利194121/1999中，該專利的申請人與本發(fā)明的申請人相同。例如，一般當(dāng)在100mm2的鋼產(chǎn)品橫截面上的30處測定最大夾雜體直徑時(shí)，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的30000mm2中最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm的高潔凈度鋼穩(wěn)定地顯示出優(yōu)秀的疲勞強(qiáng)度。在這種情況下，高潔凈度鋼中的氧含量不大于10ppm，優(yōu)選地是，在鋼中的C＜0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于8ppm，更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm，最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm。用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼是具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命和優(yōu)秀疲勞強(qiáng)度的高潔凈度鋼。雖然酸溶解是非常費(fèi)時(shí)和麻煩的工作，但是有利的是，不進(jìn)行鋼產(chǎn)品溶解加工的上述方法能夠在顯微鏡下觀察一定的面積來統(tǒng)計(jì)性地預(yù)測最大夾雜體直徑，這種方法很簡單。另外，具體來說，至于拉伸壓縮的周期應(yīng)力(cycle stress)所造成的疲勞，大家都知道在易于斷裂處存在的夾雜體的最大直徑是非常大的決定強(qiáng)度的因素。這種能夠統(tǒng)計(jì)性地預(yù)測該最大直徑的方法是有益的。
第二個(gè)發(fā)明根據(jù)第二個(gè)發(fā)明，高潔凈度鋼的優(yōu)選生產(chǎn)方法包括下述步驟(1)-(6)(1)在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中氧化精煉鋼水，制備具有預(yù)定化學(xué)組成和預(yù)定溫度的鋼水。
(2)然后將鋼水進(jìn)行預(yù)脫氣。具體來說，例如，鋼水的脫氣方法是將鋼水通過循環(huán)式真空脫氣裝置進(jìn)行循環(huán)。這個(gè)脫氣步驟在本發(fā)明中是最重要的。一般是在鋼包爐中直接將步驟(1)中生產(chǎn)的鋼水還原精煉。而本發(fā)明卻相反，鋼水是在還原精煉前進(jìn)行預(yù)脫氣。這種預(yù)脫氣能夠大幅改善最終得到的鋼的潔凈度。
(3)在鋼包爐中還原精煉在步驟(2)中脫氣的鋼水并調(diào)節(jié)其化學(xué)組成。
(4)將在步驟(3)中進(jìn)行了還原精煉和化學(xué)組成調(diào)節(jié)的鋼水進(jìn)一步脫氣，方法是通過循環(huán)式真空脫氣裝置循環(huán)鋼水，并且最終調(diào)節(jié)鋼的化學(xué)組成。
(5)將進(jìn)行了脫氣和最終化學(xué)組成調(diào)節(jié)的鋼水澆鑄成鋼錠。
(6)將鋼錠軋制或鍛造成產(chǎn)品形狀，然后可以任選地進(jìn)行熱處理，產(chǎn)生鋼產(chǎn)品。
在根據(jù)本發(fā)明的高潔凈度鋼的優(yōu)選生產(chǎn)方法中，在步驟(1)-(6)中，在將步驟(2)后的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行步驟(3)時(shí)，雖然鋼水的出爐溫度一般比鋼的熔點(diǎn)高約50℃，但是在本發(fā)明中，鋼水的出爐溫度比鋼的熔點(diǎn)至少高100℃，優(yōu)選至少高120℃，更優(yōu)選至少高150℃。在本發(fā)明的說明書中，高溫下的出爐指的是高溫出鋼。在出鋼時(shí)加入的脫氧劑和在先處理中加入的金屬和礦渣能夠因此而完全溶解或分離，所以能夠防止由于在鋼包精煉過程中在預(yù)精煉狀態(tài)下分離和滴入鋼水中的金屬或礦渣造成的氧含量升高。同時(shí)在精煉爐中能夠改善初始成渣性能和反應(yīng)性。具體來說，在在先處理和這次處理之間的期間內(nèi)氧化在在先處理中沉積的還原金屬，在這次還原期操作中，當(dāng)金屬開始溶解時(shí)，特別是在還原期操作結(jié)束時(shí)，平衡狀態(tài)被打破。結(jié)果是鋼水被部分污染。因此，沉積的金屬溶解在還原前出爐的鋼水中，這種溶解的金屬和出爐的鋼水一起被脫氧。
在步驟(3)的鋼包精煉中，雖然一般都認(rèn)為超過60分鐘的精煉時(shí)間能夠產(chǎn)生較好的效果，但是在本發(fā)明中，在步驟(3)的鋼包爐中進(jìn)行精煉的時(shí)間不大于60分鐘，優(yōu)選不大于45分鐘，更優(yōu)選25-45分鐘，至于鋼包精煉后的脫氣，雖然一般都認(rèn)為少于25分鐘的脫氣時(shí)間足以產(chǎn)生令人滿意的結(jié)果，但是在本發(fā)明優(yōu)選的生產(chǎn)方法中，脫氣的進(jìn)行時(shí)間不低于25分鐘。具體來說，大家都知道當(dāng)鋼水的循環(huán)量是鋼水總量的約5倍時(shí)能夠得到令人滿意的結(jié)果。但是另一方面，在本發(fā)明的優(yōu)選生產(chǎn)方法中，在循環(huán)式真空脫氣裝置中，脫氣過程中鋼水的循環(huán)量比鋼水總量至少大8倍，優(yōu)選至少大10倍，更優(yōu)選至少大15倍。利用這樣的設(shè)置可以使加熱的同時(shí)進(jìn)行精煉的鋼包精煉時(shí)間是最小的必要時(shí)間，在不涉及加熱的脫氣步驟中可以確保氧化物夾雜體的浮選分離時(shí)間。這可以防止由于受到鋼包爐內(nèi)壁上的耐火材料或礦渣的污染而造成的氧含量的升高，同時(shí)可以防止粒度不小于約20μm的大夾雜體的形成。在循環(huán)式真空脫氣中，特別是因?yàn)閲娮旖阡撍胁⑶抑谎h(huán)鋼水，所以鋼水上表面上的礦渣處于令人滿意的靜止?fàn)顟B(tài)。因此，從礦渣進(jìn)入鋼水中的氧化物夾雜體數(shù)目少于在鋼包精煉爐中進(jìn)行的還原過程中的氧化物夾雜體數(shù)目。因此，在預(yù)脫氧鋼水中采用令人滿意的長脫氣時(shí)間能夠大幅還原甚至較少的脫氧產(chǎn)品。在本發(fā)明的說明書中，這種方法稱為短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理或短LF、長RH處理。
本發(fā)明涉及用上述生產(chǎn)方法生產(chǎn)的高潔凈度鋼。
根據(jù)本發(fā)明，高潔凈度鋼優(yōu)選是特別是具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命的高潔凈度鋼，其特征在于鋼中的氧含量不大于10ppm；優(yōu)選地是，當(dāng)鋼中的碳含量低于0.6％(質(zhì)量)時(shí)，鋼中的氧含量不大于8ppm；更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm。大家都知道降低氧含量有助于改善滾動疲勞壽命。在用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼中，氧含量不大于10ppm，優(yōu)選地是，當(dāng)鋼中的C＜0.6％(質(zhì)量)時(shí)，氧含量不大于8ppm，更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm的高潔凈度鋼穩(wěn)定地顯示出優(yōu)秀的滾動疲勞壽命。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼包括具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命和疲勞強(qiáng)度的高潔凈度鋼，其特征在于通過將鋼產(chǎn)品溶解在酸中檢測的粒度不小于20μm的氧化物夾雜體，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夾雜體的數(shù)量在每100g鋼產(chǎn)品中不大于40，優(yōu)選不大于30，更優(yōu)選不大于20。鋼產(chǎn)品的這種測定方法反映了預(yù)定體積中的氧含量和最大夾雜體直徑。至于疲勞強(qiáng)度、疲勞壽命和鎮(zhèn)靜度，在氧含量一樣的鋼中，大粒度的氧化物夾雜體是有害的，具體來說，粒度不小于20μm的氧化物夾雜體是有害的。因此，在用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼中，將鋼產(chǎn)品溶解在酸中檢測的粒度不小于20μm的氧化物夾雜體的數(shù)量在每100g鋼產(chǎn)品中不大于40，優(yōu)選不大于30，更優(yōu)選不大于20的鋼是具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命和優(yōu)秀疲勞強(qiáng)度及優(yōu)秀鎮(zhèn)靜度的高潔凈度鋼。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明的高潔凈度鋼還包括特別是具有優(yōu)秀旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度和周期應(yīng)力疲勞強(qiáng)度的高潔凈度鋼，其特征在于當(dāng)在100mm2的鋼產(chǎn)品橫截面上的30處測定最大夾雜體直徑時(shí)，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的30000mm2中最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm。大家都知道周期應(yīng)力疲勞強(qiáng)度和疲勞極限在很大程度上取決于預(yù)定體積內(nèi)的最大夾雜體直徑。這公開在日本特許公開專利194121/1999中，該專利的申請人與本發(fā)明的申請人相同。例如，一般當(dāng)在100mm2的鋼產(chǎn)品橫截面上的30處測定最大夾雜體直徑時(shí)，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的30000mm2中最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm的高潔凈度鋼穩(wěn)定地顯示出優(yōu)秀的疲勞強(qiáng)度。在這種情況下，高潔凈度鋼中的氧含量不大于10ppm，優(yōu)選地是，在鋼中的C＜0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于8ppm，更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm，最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm。用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼是具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命和優(yōu)秀疲勞強(qiáng)度的高潔凈度鋼。雖然酸溶解是非常費(fèi)時(shí)和麻煩的工作，但是有利的是，不進(jìn)行鋼產(chǎn)品溶解加工的上述方法能夠在顯微鏡下觀察一定的面積來統(tǒng)計(jì)性地預(yù)測最大夾雜體直徑，這種方法很簡單。另外，具體來說，至于拉伸壓縮的周期應(yīng)力所造成的疲勞，大家都知道在易于斷裂處存在的夾雜體的最大直徑是非常大的決定強(qiáng)度的因素。這種能夠統(tǒng)計(jì)性地預(yù)測該最大直徑的方法是有益的。
第三個(gè)發(fā)明根據(jù)第三個(gè)發(fā)明，高潔凈度鋼的優(yōu)選生產(chǎn)方法包括下述步驟(1)-(5)(1)在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中氧化精煉鋼水。然后在同一個(gè)爐子中加入包括錳、硅和鋁的脫氧劑(錳、鋁、硅等的合金形式并不重要)，每噸鋼水中脫氧劑的加入量不小于2kg，并且在某些情況下同時(shí)加入造渣劑如CaO將鋼水脫氧。然后將脫氧后的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包中。在煉鋼爐如電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行脫氧在本發(fā)明中是最重要的步驟。在鋼包精煉前脫氧(以前認(rèn)為沒有必要)以在鋼包精煉前在一定程度上降低氧含量可以最終實(shí)現(xiàn)具有低氧含量的鋼的生產(chǎn)。
(2)在鋼包精煉爐中對轉(zhuǎn)移到鋼包中的鋼水進(jìn)行還原精煉，并調(diào)節(jié)其化學(xué)組成。
(3)將在步驟(2)中進(jìn)行了還原精煉和化學(xué)組成調(diào)節(jié)的鋼水脫氣，方法是通過循環(huán)式真空脫氣裝置循環(huán)鋼水，此外，最終調(diào)節(jié)鋼的化學(xué)組成。
(4)將在步驟(3)中進(jìn)行了脫氣和最終化學(xué)組成調(diào)節(jié)的鋼水澆鑄成鋼錠。
(5)將鋼錠軋制或鍛造成產(chǎn)品形狀，然后可以任選地進(jìn)行熱處理，產(chǎn)生鋼產(chǎn)品。
在根據(jù)本發(fā)明的高潔凈度鋼的優(yōu)選生產(chǎn)方法中，在步驟(1)-(5)中，至于將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中的步驟(1)，雖然鋼水的出爐溫度一般比鋼的熔點(diǎn)高約50℃，但是在本發(fā)明中，鋼水的轉(zhuǎn)移溫度比鋼的熔點(diǎn)至少高100℃，優(yōu)選至少高120℃，更優(yōu)選至少高150℃。利用這樣的設(shè)置可以使鋼包周圍沉積的金屬完全溶解在鋼水中，礦渣也能夠完全浮選，所以能夠防止由于在鋼包精煉過程中在預(yù)精煉狀態(tài)下分離或滴入鋼水中的金屬或礦渣造成的氧含量升高。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，在上述步驟的鋼包精煉中，雖然一般都認(rèn)為超過60分鐘的精煉時(shí)間能夠產(chǎn)生較好的效果，但是在本發(fā)明中，在鋼包爐中進(jìn)行精煉的時(shí)間不大于60分鐘，優(yōu)選不大于45分鐘，更優(yōu)選25-45分鐘，至于步驟(3)中的脫氣，雖然一般都認(rèn)為少于25分鐘的脫氣時(shí)間足以產(chǎn)生令人滿意的結(jié)果，即，一般都認(rèn)為當(dāng)鋼水的循環(huán)量是鋼水總量的約5倍時(shí)能夠得到令人滿意的結(jié)果，但是在本發(fā)明中，在循環(huán)式真空脫氣裝置中，鋼水的循環(huán)量比鋼水總量至少大8倍，優(yōu)選至少大10倍，更優(yōu)選至少大15倍，以進(jìn)行長時(shí)間的脫氣，即，不小于25分鐘的脫氣。利用這樣的設(shè)置可以使加熱的同時(shí)進(jìn)行精煉的鋼包精煉時(shí)間是最小的必要時(shí)間，在不涉及加熱的脫氣步驟中可以令人滿意地確保氧化物夾雜體的浮選分離時(shí)間。這可以防止由于受到鋼包爐內(nèi)壁上的耐火材料或礦渣的污染而造成的氧含量的升高，同時(shí)可以防止粒度不小于約20μm的大夾雜體的形成。在循環(huán)式真空脫氣中，特別是因?yàn)閲娮旖阡撍胁⑶抑谎h(huán)鋼水，所以鋼水上表面上的礦渣處于令人滿意的靜止?fàn)顟B(tài)。因此，從礦渣進(jìn)入鋼水中的氧化物夾雜體數(shù)目少于在鋼包精煉爐中進(jìn)行的還原過程中的氧化物夾雜體數(shù)目。因此，在預(yù)脫氧鋼水中采用令人滿意的長脫氣時(shí)間能夠大幅還原甚至較少的脫氧產(chǎn)品。在本發(fā)明的說明書中，這種方法稱為短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理或短LF、長RH處理。
本發(fā)明涉及用上述生產(chǎn)方法生產(chǎn)的高潔凈度鋼。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明的高潔凈度鋼是特別是具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命的高潔凈度鋼，其特征在于鋼中的氧含量不大于10ppm；優(yōu)選地是，當(dāng)鋼中的碳含量低于0.6％(質(zhì)量)時(shí)，鋼中的氧含量不大于8ppm；更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm。大家都知道降低氧含量有助于改善滾動疲勞壽命。在用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼中，氧含量不大于10ppm，優(yōu)選地是，當(dāng)鋼中的C＜0.6％(質(zhì)量)時(shí)，氧含量不大于8ppm，更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm的高潔凈度鋼穩(wěn)定地顯示出優(yōu)秀的滾動疲勞壽命。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼還包括具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命和疲勞強(qiáng)度的高潔凈度鋼，其特征在于通過將鋼產(chǎn)品溶解在酸中檢測的粒度不小于20μm的氧化物夾雜體，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夾雜體的數(shù)量在每100g鋼產(chǎn)品中不大于40，優(yōu)選不大于30，更優(yōu)選不大于20。鋼產(chǎn)品的這種測定方法反映了預(yù)定體積中的氧含量和最大夾雜體直徑。至于疲勞強(qiáng)度、疲勞壽命和鎮(zhèn)靜度，在氧含量一樣的鋼中，大粒度的氧化物夾雜體是有害的，具體來說，粒度不小于20μm的氧化物夾雜體是有害的。因此，在用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼中，將鋼產(chǎn)品溶解在酸中檢測的粒度不小于20μm的氧化物夾雜體的數(shù)量在每100g鋼產(chǎn)品中不大于40，優(yōu)選不大于30，更優(yōu)選不大于20的鋼是具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命和優(yōu)秀疲勞強(qiáng)度及優(yōu)秀鎮(zhèn)靜度的高潔凈度鋼。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明的高潔凈度鋼還包括特別是具有優(yōu)秀旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度和周期應(yīng)力疲勞強(qiáng)度的高潔凈度鋼，其特征在于當(dāng)在100mm2的鋼產(chǎn)品橫截面上的30處測定最大夾雜體直徑時(shí)，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的30000mm2中最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm。大家都知道周期應(yīng)力疲勞強(qiáng)度和疲勞極限在很大程度上取決于預(yù)定體積內(nèi)的最大夾雜體直徑。這公開在日本特許公開專利194121/1999中，該專利的申請人與本發(fā)明的申請人相同。例如，一般當(dāng)在100mm2的鋼產(chǎn)品橫截面上的30處測定最大夾雜體直徑時(shí)，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的30000mm2中最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm的高潔凈度鋼穩(wěn)定地顯示出優(yōu)秀的疲勞強(qiáng)度。在這種情況下，高潔凈度鋼中的氧含量不大于10ppm，優(yōu)選地是，在鋼中的C＜0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于8ppm，更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm，最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm。用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼是具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命和優(yōu)秀疲勞強(qiáng)度的高潔凈度鋼。雖然酸溶解是非常費(fèi)時(shí)和麻煩的工作，但是有利的是，不進(jìn)行鋼產(chǎn)品溶解加工的上述方法能夠在顯微鏡下觀察一定的面積來統(tǒng)計(jì)性地預(yù)測最大夾雜體直徑，這種方法很簡單。另外，具體來說，至于拉伸壓縮的周期應(yīng)力所造成的疲勞，大家都知道在易于斷裂處存在的夾雜體的最大直徑是非常大的決定強(qiáng)度的因素。這種能夠統(tǒng)計(jì)性地預(yù)測該最大直徑的方法是有益的。
第四個(gè)發(fā)明根據(jù)第四個(gè)發(fā)明，高潔凈度鋼的優(yōu)選生產(chǎn)方法包括下述步驟(1)-(5)(1)在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中氧化精煉鋼水，制備具有預(yù)定化學(xué)組成和預(yù)定溫度的鋼水，然后將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中。
(2)在鋼包爐中對轉(zhuǎn)移到鋼包爐中的鋼水進(jìn)行還原精煉，并調(diào)節(jié)鋼水的化學(xué)組成。這時(shí)候在鋼包爐中，大家都知道通過鋼包底部以1.5-5.0N.l/min/t的速度吹入的攪拌氣強(qiáng)制攪動鋼水，在這種情況下，超過60分鐘的攪拌時(shí)間能夠產(chǎn)生較好的效果。另一方面，在本發(fā)明中，鋼包精煉爐中的精煉時(shí)間不大于60分鐘，優(yōu)選不大于45分鐘，更優(yōu)選25-45分鐘。
(3)將在步驟(2)中進(jìn)行了還原精煉和化學(xué)組成調(diào)節(jié)的鋼水脫氣，方法是通過循環(huán)式真空脫氣裝置循環(huán)鋼水，并且最終調(diào)節(jié)鋼的化學(xué)組成。在這種情況下一般都認(rèn)為在循環(huán)式真空脫氣裝置中的脫氣時(shí)間少于25分鐘，當(dāng)鋼水的循環(huán)量是鋼水總量的約5倍時(shí)能夠得到令人滿意的結(jié)果。另一方面，在本發(fā)明中，鋼水的循環(huán)量比鋼水總量至少大8倍，優(yōu)選至少大10倍，更優(yōu)選至少大15倍，以進(jìn)行長時(shí)間的脫氣，即，不小于25分鐘的脫氣。步驟(2)和(3)在本發(fā)明中是最重要的。在步驟(2)中加熱的同時(shí)進(jìn)行精煉的鋼包精煉時(shí)間是最小的必要時(shí)間，在步驟(3)中不涉及加熱的脫氣，特別是循環(huán)式真空脫氣進(jìn)行的方式是使噴嘴浸在鋼水中并且只循環(huán)鋼水。所以鋼水上表面上的礦渣處于令人滿意的靜止?fàn)顟B(tài)，因此，從礦渣進(jìn)入鋼水中的氧化物夾雜體數(shù)目少于在鋼包精煉爐中進(jìn)行的還原過程中的氧化物夾雜體數(shù)目。在該系統(tǒng)中，當(dāng)氧化物夾雜體的浮選分離時(shí)間能夠保證時(shí)，就可以防止由于受到鋼包爐內(nèi)壁上的耐火材料或礦渣的污染而造成的氧含量的升高，同時(shí)可以防止粒度不小于約30μm的大夾雜體的形成。這樣就能夠生產(chǎn)出高潔凈度鋼。
(4)將在步驟(3)中進(jìn)行了最終化學(xué)組成調(diào)節(jié)的鋼水澆鑄成鋼錠。
(5)將鋼錠軋制或鍛造成產(chǎn)品形狀，然后可以任選地進(jìn)行熱處理，產(chǎn)生鋼產(chǎn)品。
在根據(jù)本發(fā)明的高潔凈度鋼的優(yōu)選生產(chǎn)方法中，在步驟(1)-(5)中，在將步驟(1)后的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包精煉爐的過程中，雖然鋼水的出爐溫度一般比鋼的熔點(diǎn)高約50℃，但是在本發(fā)明中，鋼水的出爐溫度比鋼的熔點(diǎn)至少高100℃，優(yōu)選至少高120℃，更優(yōu)選至少高150℃。利用這樣的設(shè)置可以使鋼包周圍沉積的金屬完全溶解在鋼水中，礦渣也能夠完全浮選，所以能夠防止由于在鋼包精煉過程中在預(yù)精煉狀態(tài)下分離或滴入鋼水中的金屬或礦渣造成的氧含量升高。
本發(fā)明涉及用上述生產(chǎn)方法生產(chǎn)的高潔凈度鋼。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明的高潔凈度鋼是特別是具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命的高潔凈度鋼，其特征在于鋼中的氧含量不大于10ppm；優(yōu)選地是，當(dāng)鋼中的碳含量低于0.6％(質(zhì)量)時(shí)，鋼中的氧含量不大于8ppm；更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm。大家都知道降低氧含量有助于改善滾動疲勞壽命。在用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼中，氧含量不大于10ppm，優(yōu)選地是，當(dāng)鋼中的C＜0.6％(質(zhì)量)時(shí)，氧含量不大于8ppm，更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm的高潔凈度鋼穩(wěn)定地顯示出優(yōu)秀的滾動疲勞壽命。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼還包括具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命和疲勞強(qiáng)度的高潔凈度鋼，其特征在于通過將鋼產(chǎn)品溶解在酸中檢測的粒度不小于20μm的氧化物夾雜體，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夾雜體的數(shù)量在每100g鋼產(chǎn)品中不大于40，優(yōu)選不大于30，更優(yōu)選不大于20。鋼產(chǎn)品的這種測定方法反映了預(yù)定體積中的氧含量和最大夾雜體直徑。至于疲勞強(qiáng)度、疲勞壽命和鎮(zhèn)靜度，在氧含量一樣的鋼中，大粒度的氧化物夾雜體是有害的，具體來說，粒度不小于20μm的氧化物夾雜體是有害的。因此，在用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼中，將鋼產(chǎn)品溶解在酸中檢測的粒度不小于20μm的氧化物夾雜體(例如，Al2O3含量不低于50％的氧化物夾雜體)的數(shù)量在每100g鋼產(chǎn)品中不大于40，優(yōu)選不大于30，更優(yōu)選不大于20的鋼是具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命和優(yōu)秀疲勞強(qiáng)度及優(yōu)秀鎮(zhèn)靜度的高潔凈度鋼。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明的高潔凈度鋼還包括特別是具有優(yōu)秀旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度和周期應(yīng)力疲勞強(qiáng)度的高潔凈度鋼，其特征在于當(dāng)在100mm2的鋼產(chǎn)品橫截面上的30處測定最大夾雜體直徑時(shí)，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的30000mm2中最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm。大家都知道周期應(yīng)力疲勞強(qiáng)度和疲勞極限在很大程度上取決于預(yù)定體積內(nèi)的最大夾雜體直徑。這公開在日本特許公開專利194121/1999中，該專利的申請人與本發(fā)明的申請人相同。例如，一般當(dāng)在100mm2的鋼產(chǎn)品橫截面上的30處測定最大夾雜體直徑時(shí)，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的30000mm2中最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm的高潔凈度鋼穩(wěn)定地顯示出優(yōu)秀的疲勞強(qiáng)度。在這種情況下，高潔凈度鋼中的氧含量不大于10ppm，優(yōu)選地是，在鋼中的C＜0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于8ppm，更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm，最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm。用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼是具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命和優(yōu)秀疲勞強(qiáng)度的高潔凈度鋼。雖然酸溶解是非常費(fèi)時(shí)和麻煩的工作，但是有利的是，不進(jìn)行鋼產(chǎn)品溶解加工的上述方法能夠在顯微鏡下觀察一定的面積來統(tǒng)計(jì)性地預(yù)測最大夾雜體直徑，這種方法很簡單。另外，具體來說，至于拉伸壓縮的周期應(yīng)力所造成的疲勞，大家都知道在易于斷裂處存在的夾雜體的最大直徑是非常大的決定強(qiáng)度的因素。這種能夠統(tǒng)計(jì)性地預(yù)測該最大直徑的方法是有益的。
第五個(gè)發(fā)明根據(jù)第五個(gè)發(fā)明，高潔凈度鋼的優(yōu)選生產(chǎn)方法包括下述步驟(1)-(5)(1)在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中氧化精煉鋼水，制備具有預(yù)定化學(xué)組成和預(yù)定溫度的鋼水，然后將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中。
(2)在鋼包爐中對轉(zhuǎn)移到鋼包爐中的鋼水進(jìn)行還原精煉，并調(diào)節(jié)鋼水的化學(xué)組成。這時(shí)候在鋼包爐中，通過鋼包底部以1.5-5.0N.l/min/t的速度吹入攪拌氣強(qiáng)制攪動鋼水，另外還進(jìn)行電磁攪拌。因此，鋼包精煉時(shí)間是50-80分鐘，優(yōu)選70-80分鐘。
(3)將在步驟(2)中進(jìn)行了還原精煉和化學(xué)組成調(diào)節(jié)的鋼水脫氣，方法是通過循環(huán)式真空脫氣裝置循環(huán)鋼水，并且最終調(diào)節(jié)鋼的化學(xué)組成。在這種情況下一般都認(rèn)為在循環(huán)式真空脫氣裝置中的脫氣時(shí)間少于25分鐘，當(dāng)鋼水的循環(huán)量是鋼水總量的約5倍時(shí)能夠得到令人滿意的結(jié)果。另一方面，在本發(fā)明中，鋼水的循環(huán)量比鋼水總量至少大8倍，優(yōu)選至少大10倍，更優(yōu)選至少大15倍，以進(jìn)行長時(shí)間的脫氣，即，不小于25分鐘。步驟(2)和(3)在第五個(gè)發(fā)明中是最重要的。在步驟(2)中氣體攪拌和電磁攪拌的同時(shí)進(jìn)行精煉的鋼包精煉時(shí)間內(nèi)，甚至當(dāng)精煉不是短時(shí)間精煉時(shí)，即，甚至長時(shí)間精煉時(shí)，即，50-80分鐘，優(yōu)選70-80分鐘精煉時(shí)，也能令人滿意地提高鋼的潔凈度。電磁攪拌的攪拌能是每噸鋼水200-700w。如上所述，電磁攪拌不攪動礦渣本身。因此能夠防止由于爐的耐火材料和礦渣夾雜體的熔化損失所造成的礦渣平衡系統(tǒng)的破壞。另外，因?yàn)槊摎?，特別是循環(huán)式真空脫氣進(jìn)行的方式是使噴嘴浸在鋼水中并且只循環(huán)鋼水。所以鋼水上表面上的礦渣處于令人滿意的靜止?fàn)顟B(tài)，從礦渣進(jìn)入鋼水中的氧化物夾雜體數(shù)目少于在鋼包中進(jìn)行的還原過程中的氧化物夾雜體數(shù)目。在該系統(tǒng)中，當(dāng)氧化物夾雜體的浮選分離時(shí)間能夠保證時(shí)，就可以防止由于受到鋼包內(nèi)壁上的耐火材料或礦渣的污染而造成的氧含量的升高，同時(shí)可以防止粒度不小于約30μm的大夾雜體的形成。這樣就能夠生產(chǎn)出高潔凈度鋼。
(4)將進(jìn)行了最終化學(xué)組成調(diào)節(jié)的鋼水澆鑄成鋼錠。
(5)將鋼錠軋制或鍛造成產(chǎn)品形狀，然后可以任選地進(jìn)行熱處理，產(chǎn)生鋼產(chǎn)品。
在根據(jù)本發(fā)明的高潔凈度鋼的優(yōu)選生產(chǎn)方法中，在步驟(1)-(5)中的步驟(2)的鋼包精煉中，具體來說，使鋼包處于惰性氣氛中，因此與空氣相隔離，在這種條件下進(jìn)行鋼包精煉(步驟6)。在本發(fā)明優(yōu)選的這個(gè)實(shí)施方案中，步驟(6)在本發(fā)明中是最重要的。
在生產(chǎn)實(shí)踐中，在步驟(6)中在隔離空氣的惰性氣氛中進(jìn)行鋼包精煉是和在步驟(2)中在氣體攪拌結(jié)合電磁攪拌條件下進(jìn)行精煉的鋼包精煉相結(jié)合的，這樣，甚至當(dāng)精煉不是短時(shí)間精煉時(shí)，即，甚至長時(shí)間精煉時(shí)，即，50-80分鐘，優(yōu)選70-80分鐘精煉時(shí)，也能令人滿意地提高鋼的潔凈度。具體來說就是將鋼包覆蓋。為了將鋼包內(nèi)的鋼水與空氣隔離，在由蓋板限定的空間內(nèi)充滿惰性氣體，如氬氣、氮?dú)饣蛴蓺鍤夂偷獨(dú)鈽?gòu)成的混合氣體。因此能夠保持礦渣的系統(tǒng)平衡。蓋板內(nèi)惰性氣體壓力優(yōu)選降到不大于10托。這可以進(jìn)一步提高其作用。利用這樣的設(shè)置可以使礦渣完全浮選，因此能夠防止由于在鋼包精煉過程中在預(yù)精煉狀態(tài)下分離或滴入鋼水中的金屬或礦渣造成的氧含量升高。密封氣體是流速不小于50Nm3/H的氣體，如果在減壓情況下精煉，則也可以使用流速低于該范圍的氣體。
本發(fā)明涉及用上述生產(chǎn)方法生產(chǎn)的高潔凈度鋼。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明的高潔凈度鋼是特別是具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命的高潔凈度鋼，其特征在于鋼中的氧含量不大于10ppm；優(yōu)選地是，當(dāng)鋼中的碳含量低于0.6％(質(zhì)量)時(shí)，鋼中的氧含量不大于8ppm；更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm。大家都知道降低氧含量有助于改善滾動疲勞壽命。在用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼中，氧含量不大于10ppm，優(yōu)選地是，當(dāng)鋼中的C＜0.6％(質(zhì)量)時(shí)，氧含量不大于8ppm，更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm的高潔凈度鋼穩(wěn)定地顯示出優(yōu)秀的滾動疲勞壽命。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼還包括具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命和疲勞強(qiáng)度的高潔凈度鋼，其特征在于通過將鋼產(chǎn)品溶解在酸中檢測的粒度不小于20μm的氧化物夾雜體，例如Al2O3含量不低于50％的氧化物夾雜體的數(shù)量在每100g鋼產(chǎn)品中不大于40，優(yōu)選不大于30，更優(yōu)選不大于20。鋼產(chǎn)品的這種測定方法反映了預(yù)定體積中的氧含量和最大夾雜體直徑。至于疲勞強(qiáng)度、疲勞壽命和鎮(zhèn)靜度，在氧含量一樣的鋼中，大粒度的氧化物夾雜體是有害的，具體來說，粒度不小于20μm的氧化物夾雜體是有害的。因此，在用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼中，將鋼產(chǎn)品溶解在酸中檢測的粒度不小于20μm的氧化物夾雜體(例如，Al2O3含量不低于50％的氧化物夾雜體)的數(shù)量在每100g鋼產(chǎn)品中不大于40，優(yōu)選不大于30，更優(yōu)選不大于20的鋼是具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命和優(yōu)秀疲勞強(qiáng)度及優(yōu)秀鎮(zhèn)靜度的高潔凈度鋼。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明的高潔凈度鋼還包括特別是具有優(yōu)秀旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度和周期應(yīng)力疲勞強(qiáng)度的高潔凈度鋼，其特征在于當(dāng)在100mm2的鋼產(chǎn)品橫截面上的30處測定最大夾雜體直徑時(shí)，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的30000mm2中最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm。大家都知道周期應(yīng)力疲勞強(qiáng)度和疲勞極限在很大程度上取決于預(yù)定體積內(nèi)的最大夾雜體直徑。這公開在日本特許公開專利194121/1999中，該專利的申請人與本發(fā)明的申請人相同。例如，一般當(dāng)在100mm2的鋼產(chǎn)品橫截面上的30處測定最大夾雜體直徑時(shí)，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的30000mm2中最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm的高潔凈度鋼穩(wěn)定地顯示出優(yōu)秀的疲勞強(qiáng)度。在這種情況下，高潔凈度鋼中的氧含量不大于10ppm，優(yōu)選地是，在鋼中的C＜0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于8ppm，更優(yōu)選地是，在C≥0.6％(質(zhì)量)的情況下，氧含量不大于6ppm，最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm，優(yōu)選不大于40μm，更優(yōu)選不大于25μm。用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼是具有優(yōu)秀滾動疲勞壽命和優(yōu)秀疲勞強(qiáng)度的高潔凈度鋼。雖然酸溶解是非常費(fèi)時(shí)和麻煩的工作，但是有利的是，不進(jìn)行鋼產(chǎn)品溶解加工的上述方法能夠在顯微鏡下觀察一定的面積來統(tǒng)計(jì)性地預(yù)測最大夾雜體直徑，這種方法很簡單有利。另外，具體來說，至于拉伸壓縮的周期應(yīng)力所造成的疲勞，大家都知道在易于斷裂處存在的夾雜體的最大直徑是非常重要的決定強(qiáng)度的因素。這種能夠統(tǒng)計(jì)性地預(yù)測該最大直徑的方法是有益的。
實(shí)施例A在電弧熔化爐中進(jìn)行氧化精煉后的鋼水從熔化爐中倒出的過程中，將脫氧劑如錳、鋁和硅預(yù)先加入鋼包，或者在出爐過程中加到鋼水中。每噸鋼水中純基脫氧劑的加入量不小于1kg，加入脫氧劑進(jìn)行出鋼脫氧，即，進(jìn)行預(yù)脫氧。然后在鋼包精煉工藝中還原精煉鋼水，精煉后的鋼水在循環(huán)式真空脫氣裝置中脫氣，然后用澆鑄法進(jìn)行鋼錠生產(chǎn)工藝。對這樣得到的10爐JIS SUJ 2和SCM 435鋼產(chǎn)品進(jìn)行檢測，測定產(chǎn)品中的氧含量、根據(jù)極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的最大夾雜體直徑的預(yù)測值和根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)(thrust-type rolling service life test)測定的L10使用壽命。在測定最大夾雜體直徑的預(yù)測值時(shí)，從φ65鍛材上取下一個(gè)實(shí)驗(yàn)片，對30個(gè)實(shí)驗(yàn)片進(jìn)行100mm2的觀察，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理預(yù)測30000mm2中的最大夾雜體直徑。在止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)中，首先將尺寸為φ60×φ20×8.3T的實(shí)驗(yàn)片進(jìn)行滲碳、淬火硬化和回火，然后在4900Mpa的最大赫茲應(yīng)力Pmax下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后通過計(jì)算確定L10使用壽命。
表A1示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SUJ 2鋼進(jìn)行操作的一個(gè)例子。
表A1

表A2示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SCM 435鋼進(jìn)行操作的一個(gè)例子。
表A2

△中等表A3示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SUJ 2鋼進(jìn)行操作的一個(gè)例子。
表A3

○良好表A4示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SCM 435鋼進(jìn)行操作的一個(gè)例子。
表A4

○良好表A5示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SUJ 2鋼進(jìn)行出鋼脫氧+短LF、長RH操作的一個(gè)例子。
表A5

○良好表A6示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SCM 435鋼進(jìn)行出鋼脫氧+短LF、長RH操作的一個(gè)例子。
表A6

○良好表A7示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SUJ 2鋼進(jìn)行出鋼脫氧+高溫出鋼+短LF、長RH操作的一個(gè)例子。
表A7

◎優(yōu)秀表A8示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SCM 435鋼進(jìn)行出鋼脫氧+高溫出鋼+短LF、長RH操作的一個(gè)例子。
表A8

◎優(yōu)秀為了與本發(fā)明對比，表A9示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)對SUJ 2鋼進(jìn)行操作的一個(gè)例子，表A10示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)對SCM435鋼進(jìn)行操作的一個(gè)例子表A9

×差表A10

從表A1-A8可以清楚地看出對于根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行出鋼脫氧(即，預(yù)脫氧)生產(chǎn)的鋼產(chǎn)品，當(dāng)出爐溫度高于傳統(tǒng)操作溫度(即，熔點(diǎn)+至少100℃)時(shí)，并且通過縮短鋼包精煉爐中的操作時(shí)間進(jìn)行令人滿意地脫氣時(shí)，并且在循環(huán)脫氣過程中增加循環(huán)RH的量(即，循環(huán)鋼水量/鋼水總量)時(shí)，無論是SUJ 2鋼還是SCM 435鋼，產(chǎn)品的氧含量都很小，另外，粒度不小于20μm的夾雜體數(shù)目也大幅下降。從表A1-A8可以看出至于潔凈度，對于本發(fā)明的例子來說，所有的鋼產(chǎn)品都被評價(jià)為一般(△)、良好(○)和優(yōu)秀(◎)，即，都是優(yōu)秀的高潔凈度鋼。相反，從表A9和A10可以看出對于所有傳統(tǒng)的例子，其潔凈度被評價(jià)為差(×)，傳統(tǒng)的鋼產(chǎn)品不能說成是潔凈鋼。在這一點(diǎn)上應(yīng)當(dāng)注意一般(△)是與良好(○)和優(yōu)秀(◎)相比較而言，如果與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)方法不進(jìn)行出鋼脫氧而被評價(jià)為差(×)的鋼相比，這些被評價(jià)為一般(△)的鋼則具有更高的潔凈度。
對于進(jìn)行了預(yù)脫氧(即，出鋼脫氧)的各爐鋼產(chǎn)品，氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值都因TSH[(鋼水轉(zhuǎn)移至鋼包爐時(shí)的溫度)-(鋼水的熔點(diǎn))＝TSH]的增加而降低，從而改進(jìn)了鋼的潔凈度。對于進(jìn)行了預(yù)脫氧的各爐鋼產(chǎn)品，鋼包爐內(nèi)的精煉時(shí)間與氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值之間的關(guān)系是當(dāng)精煉時(shí)間不小于約25分鐘時(shí)，氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值都能令人滿意地降低。但是最大夾雜體直徑的預(yù)測值卻隨著精煉時(shí)間的增加而增加。可以認(rèn)為其原因如下隨著時(shí)間的延長，鋼包爐內(nèi)耐火材料的熔化損失量增加，礦渣系統(tǒng)的平衡被打破，例如，這是因?yàn)楹涂諝饨佑|而產(chǎn)生的氧化反應(yīng)和溶解的氧量超過了溶解氧的最小值。另外，在循環(huán)式真空脫氣裝置中循環(huán)鋼水量/鋼水總量與氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值之間的關(guān)系是潔凈度的提高效應(yīng)隨循環(huán)鋼水量的增加而增加，當(dāng)循環(huán)鋼水量/鋼水總量不小于15倍時(shí)，這種效應(yīng)基本上達(dá)到飽和狀態(tài)。
已經(jīng)證明降低氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值能夠改進(jìn)L10壽命。這意味著用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值都降低了的鋼具有優(yōu)秀的疲勞強(qiáng)度性能如優(yōu)秀的滾動疲勞壽命。
圖A1是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中在將SUJ 2鋼水轉(zhuǎn)移至鋼包爐的過程中進(jìn)行出鋼脫氧的10爐鋼產(chǎn)品的氧含量的折線圖，圖A1還示出在傳統(tǒng)方法中不進(jìn)行出鋼脫氧的10爐鋼產(chǎn)品的氧含量。在圖A1、A3和A5中，A1示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1定義的出鋼脫氧時(shí)的數(shù)據(jù)，A2示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求2定義的出鋼脫氧+高溫出鋼時(shí)的數(shù)據(jù)，A3示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3定義的出鋼脫氧+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理時(shí)的數(shù)據(jù)，A4示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3定義的出鋼脫氧+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理時(shí)的數(shù)據(jù)，圖A1中還示出現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)。
圖A2是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中在將SCM 435鋼水轉(zhuǎn)移至鋼包的過程中進(jìn)行出鋼脫氧的10爐鋼產(chǎn)品的氧含量的折線圖，圖A2還示出在傳統(tǒng)方法中不進(jìn)行出鋼脫氧的10爐鋼產(chǎn)品的氧含量。在圖A2、A4和A6中，B1示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1定義的出鋼脫氧時(shí)的數(shù)據(jù)，B2示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求2定義的出鋼脫氧+高溫出鋼時(shí)的數(shù)據(jù)，B3示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3定義的出鋼脫氧+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理時(shí)的數(shù)據(jù)，B4示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3定義的出鋼脫氧+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理時(shí)的數(shù)據(jù)，圖A2中還示出現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)。
圖A3是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中在將SUJ 2鋼水轉(zhuǎn)移至鋼包爐的過程中進(jìn)行脫氧的10爐鋼產(chǎn)品中根據(jù)這些極值統(tǒng)計(jì)得到的最大預(yù)測夾雜體直徑的折線圖，圖A3還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法不進(jìn)行脫氧的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品中的最大預(yù)測夾雜體直徑。
圖A4是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中在將SCM 435鋼水轉(zhuǎn)移至鋼包爐的過程中進(jìn)行脫氧的10爐鋼產(chǎn)品中根據(jù)這些極值統(tǒng)計(jì)得到的最大預(yù)測夾雜體直徑的折線圖，圖A4還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法不進(jìn)行脫氧的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品中的最大預(yù)測夾雜體直徑。
圖A5是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中在將SUJ 2鋼水轉(zhuǎn)移至鋼包爐的過程中進(jìn)行脫氧的10爐鋼產(chǎn)品的根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命的折線圖，圖A5還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法不進(jìn)行脫氧的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品的L10壽命。
圖A6是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中在將SCM 435鋼水轉(zhuǎn)移至鋼包爐的過程中進(jìn)行脫氧的10爐鋼產(chǎn)品的根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命的折線圖，圖A6還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法不進(jìn)行脫氧的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品的L10壽命。
由這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以充分證明根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法，在鋼包精煉前進(jìn)行預(yù)脫氧(即，出鋼脫氧)無論對SUJ 2鋼還是對SCM 435鋼都能降低產(chǎn)品的氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值，能夠大幅提高其潔凈度，能夠大幅改進(jìn)根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命。在鋼的生產(chǎn)方法中加上這些處理步驟，即，只加上根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1定義的出鋼脫氧步驟、加上根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求2定義的出鋼脫氧+高溫出鋼步驟、加上根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3定義的出鋼脫氧+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理步驟、加上出鋼脫氧+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理步驟能夠大幅改進(jìn)所有鋼的氧含量、最大夾雜體直徑的預(yù)測值和根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命。特別是加上短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理步驟能夠產(chǎn)生非常大的作用。
從上述說明可以清楚地看出在出鋼脫氧時(shí)，在將精煉爐如電弧爐生成的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包中時(shí)將脫氧劑如錳、鋁和硅預(yù)先加入鋼包，或者在根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包中的過程中將脫氧劑加入到鋼水中，使鋼水在鋼包精煉前預(yù)脫氧，這樣可以大量生產(chǎn)潔凈度非常高的鋼產(chǎn)品，并且不必使用成本非常高的重熔工藝。另外，采用出鋼脫氧+高溫出鋼以及加上出鋼脫氧+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理步驟能夠使鋼產(chǎn)品具有更高的潔凈度。這樣就可以提供高潔凈度鋼，其適用作要求具有疲勞強(qiáng)度、疲勞壽命和鎮(zhèn)靜度的機(jī)械零件用鋼，特別適用作如滾動軸承用鋼、恒速結(jié)頭用鋼、齒輪用鋼、環(huán)形連續(xù)變速傳動用鋼、用于冷鍛的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼、工具鋼和彈簧鋼，還能夠提供高潔凈度鋼的生產(chǎn)方法，即，本發(fā)明具有預(yù)想不到的前所未有的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例B在電弧熔化爐中通過熔化工藝生成的鋼水通過循環(huán)式真空脫氣裝置進(jìn)行循環(huán)脫氣，然后將脫氣后的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中，在鋼包爐中對鋼水進(jìn)行鋼包精煉。然后使精煉后的鋼水通過循環(huán)式真空脫氣裝置進(jìn)行循環(huán)脫氣，然后用澆鑄法進(jìn)行鋼錠生產(chǎn)工藝。對這樣得到的10爐JIS SUJ 2和SCM 435鋼產(chǎn)品進(jìn)行檢測，測定產(chǎn)品中的氧含量、根據(jù)極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的最大夾雜體直徑的預(yù)測值和根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10使用壽命。在測定最大夾雜體直徑的預(yù)測值時(shí)，從φ65鍛材上取下一個(gè)實(shí)驗(yàn)片，對30個(gè)實(shí)驗(yàn)片進(jìn)行100mm2的觀察，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理預(yù)測30000mm2中的最大夾雜體直徑。在止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)中，首先將尺寸為φ60×φ20×8.3T的實(shí)驗(yàn)片進(jìn)行滲碳、淬火硬化和回火，然后在4900Mpa的最大赫茲應(yīng)力Pmax下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后通過計(jì)算確定L10使用壽命。
表B1示出對10爐SUJ 2鋼在只進(jìn)行本發(fā)明權(quán)利要求1定義的W-RH處理的情況下進(jìn)行操作的一個(gè)例子。
表B1

○良好表B2示出對10爐SCM 435鋼在只進(jìn)行本發(fā)明的W-RH處理的情況下進(jìn)行操作的一個(gè)例子。
表B2

○良好表B3示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SUJ 2鋼進(jìn)行W-RH處理+高溫出鋼操作的一個(gè)例子。
表B3

○良好表B4示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SCM 435鋼進(jìn)行W-RH處理+高溫出鋼操作的一個(gè)例子。
表B4

○良好表B5示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SUJ 2鋼進(jìn)行W-RH處理+短LF、長RH操作的一個(gè)例子。
表B5

◎優(yōu)秀表B6示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SCM 435鋼進(jìn)行W-RH處理+短LF、長RH操作的一個(gè)例子。
表B6

◎優(yōu)秀表B7示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SUJ 2鋼進(jìn)行W-RH處理+高溫出鋼+短LF、長RH操作的一個(gè)例子。
表B7

◎優(yōu)秀表B8示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SCM 435鋼進(jìn)行W-RH處理+高溫出鋼+短LF、長RH操作的一個(gè)例子。
表B8

◎優(yōu)秀為了與本發(fā)明對比，表B9示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)對SUJ 2鋼進(jìn)行操作的一個(gè)例子，表B10示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)對SCM435鋼進(jìn)行操作的一個(gè)例子表B9

×差表B10

×差從表B1-B8可以清楚地看出對于根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行W-RH處理生產(chǎn)的鋼產(chǎn)品，其中，對電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中生成的鋼水進(jìn)行預(yù)脫氣，然后轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行精煉，然后將鋼水通過循環(huán)式真空脫氣裝置循環(huán)脫氣，在高于傳統(tǒng)操作溫度(即，熔點(diǎn)+至少100℃)下采用W-RH處理+高溫出鋼組合操作時(shí)，采用縮短鋼包爐中的操作時(shí)間的W-RH處理+短LF、長RH處理的組合操作時(shí)，并且在循環(huán)脫氣過程中增加循環(huán)RH的量(即，循環(huán)鋼水量/鋼水總量)進(jìn)行令人滿意地長時(shí)間脫氣時(shí)，及采用所有上述處理步驟的組合，即，W-RH處理+高溫出鋼+短LF、長RH處理時(shí)，無論是SUJ 2鋼還是SCM 435鋼，都能夠降低產(chǎn)品的氧含量，還能夠大幅減少粒度不小于20μm的夾雜體數(shù)目。從表B1-B8還可以看出至于潔凈度，對于本發(fā)明的例子來說，所有的鋼產(chǎn)品都被評價(jià)為良好(○)和優(yōu)秀(◎)，即，都是優(yōu)秀的高潔凈度鋼。相反，從表B9和B10可以看出對于所有傳統(tǒng)的例子，其潔凈度被評價(jià)為差(×)，傳統(tǒng)的鋼產(chǎn)品不能說成是潔凈鋼。
對于進(jìn)行了W-RH處理的各爐鋼產(chǎn)品，氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值都因TSH[(鋼水轉(zhuǎn)移至鋼包爐時(shí)的溫度)-(鋼水的熔點(diǎn))＝TSH]的增加而降低，從而改進(jìn)了鋼的潔凈度。對于進(jìn)行了W-RH處理的鋼產(chǎn)品，鋼包爐內(nèi)的精煉時(shí)間與氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值之間的關(guān)系是當(dāng)精煉時(shí)間不小于約25分鐘時(shí)，氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值都能令人滿意地降低。但是最大夾雜體直徑的預(yù)測值卻隨著精煉時(shí)間的增加而增加?？梢哉J(rèn)為其原因如下隨著時(shí)間的延長，鋼包精煉爐內(nèi)耐火材料的熔化損失量增加，礦渣系統(tǒng)的平衡被打破，例如，這是因?yàn)楹涂諝饨佑|而產(chǎn)生的氧化反應(yīng)和溶解的氧量超過了溶解氧的最小值。另外，在循環(huán)式真空脫氣裝置中循環(huán)鋼水量/鋼水總量與氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值之間的關(guān)系是潔凈度的提高效應(yīng)隨循環(huán)鋼水量的增加而增加，當(dāng)循環(huán)鋼水量/鋼水總量不小于15時(shí)，這種效應(yīng)基本上達(dá)到飽和狀態(tài)。
已經(jīng)證明降低氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值能夠改進(jìn)L10壽命。這意味著用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值都降低了的鋼具有優(yōu)秀的疲勞強(qiáng)度性能如優(yōu)秀的滾動疲勞壽命。
圖B1是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中進(jìn)行W-RH處理的10爐鋼產(chǎn)品的氧含量的折線圖，在對SUJ 2鋼水進(jìn)行處理的過程中，在鋼包精煉前預(yù)脫氣，在鋼包精煉后將鋼水進(jìn)行再脫氣，圖B1還示出在傳統(tǒng)方法中不進(jìn)行預(yù)脫氧的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品的氧含量。在圖B1、B3和B5中，A1示出只采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求8定義的W-RH處理時(shí)的數(shù)據(jù)，A2示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求9定義的W-RH處理+高溫出鋼時(shí)的數(shù)據(jù)，A3示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求10定義的W-RH處理+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理時(shí)的數(shù)據(jù)，A4示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求10定義的W-RH處理+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理時(shí)的數(shù)據(jù)，這些圖中還示出現(xiàn)有技術(shù)中不進(jìn)行預(yù)脫氣的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)。
圖B2是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中進(jìn)行W-RH處理的10爐鋼產(chǎn)品的氧含量的折線圖，在對SCM 435鋼水進(jìn)行處理的過程中，在鋼包精煉前預(yù)脫氣，在鋼包精煉后將鋼水進(jìn)行再脫氣，圖B2還示出在傳統(tǒng)方法中不進(jìn)行預(yù)脫氧的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品的氧含量。在圖B2、B4和B6中，B1示出只采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求8定義的W-RH處理時(shí)的數(shù)據(jù)，B2示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求9定義的W-RH處理+高溫出鋼時(shí)的數(shù)據(jù)，B3示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求10定義的W-RH處理+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理時(shí)的數(shù)據(jù)，B4示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求10定義的W-RH處理+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理時(shí)的數(shù)據(jù)，這些圖中還示出現(xiàn)有技術(shù)中不進(jìn)行預(yù)脫氣的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)。
圖B3是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中進(jìn)行W-RH處理的10爐鋼產(chǎn)品中根據(jù)這些極值統(tǒng)計(jì)得到的最大預(yù)測夾雜體直徑的折線圖，在對SUJ 2鋼水進(jìn)行處理的過程中，在鋼包精煉前預(yù)脫氣，在鋼包精煉后將鋼水進(jìn)行再脫氣，圖B3還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法不進(jìn)行脫氧的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品中的最大預(yù)測夾雜體直徑。
圖B4是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中進(jìn)行W-RH處理的10爐鋼產(chǎn)品中根據(jù)這些極值統(tǒng)計(jì)得到的最大預(yù)測夾雜體直徑的折線圖，在對SCM 435鋼水進(jìn)行處理的過程中，在鋼包精煉前預(yù)脫氣，在鋼包精煉后將鋼水進(jìn)行再脫氣，圖B4還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法不進(jìn)行脫氧的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品中的最大預(yù)測夾雜體直徑。
圖B5是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中進(jìn)行W-RH處理的10爐鋼產(chǎn)品的根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命的折線圖，在對SUJ 2鋼水進(jìn)行處理的過程中，在鋼包精煉前預(yù)脫氣，在鋼包精煉后將鋼水進(jìn)行再脫氣，圖B5還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法不進(jìn)行脫氧的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品的L10壽命。
圖B6是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中進(jìn)行W-RH處理的10爐鋼產(chǎn)品的根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命的折線圖，在對SCM 435鋼水進(jìn)行處理的過程中，在鋼包精煉前預(yù)脫氣，在鋼包精煉后將鋼水進(jìn)行再脫氣，圖B6還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法不進(jìn)行脫氧的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品的L10壽命。
由這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以充分證明根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法，W-RH處理，其中在鋼包精煉前進(jìn)行預(yù)脫氣并且在鋼包精煉后將鋼水進(jìn)行再脫氣無論對SUJ 2鋼還是對SCM 435鋼都能大幅降低產(chǎn)品的氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值，能夠大幅提高其潔凈度，能夠大幅改進(jìn)根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命。在鋼的生產(chǎn)方法中加上這些處理步驟，即，只加上根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求8定義的W-RH處理步驟、加上根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求9定義的W-RH處理+高溫出鋼步驟、加上根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求10定義的W-RH處理+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理步驟、或加上W-RH處理+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理步驟能夠大幅改進(jìn)所有產(chǎn)品的氧含量、最大夾雜體直徑的預(yù)測值和根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命。
從上述說明可以清楚地看出根據(jù)本發(fā)明可以大量生產(chǎn)潔凈度非常高的鋼產(chǎn)品，并且不必使用成本非常高的重熔工藝。這樣就可以提供高潔凈度鋼，其適用作要求具有疲勞強(qiáng)度、疲勞壽命的機(jī)械零件用鋼，特別適用作如滾動軸承用鋼、恒速結(jié)頭用鋼、齒輪用鋼、環(huán)形連續(xù)變速傳動用鋼、用于冷鍛的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼、工具鋼和彈簧鋼，還能夠提供高潔凈度鋼的生產(chǎn)方法，即，本發(fā)明具有預(yù)想不到的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例C在電弧熔化爐中氧化精煉鋼水。然后在同一個(gè)爐子中向精煉后的鋼水中加入脫氧劑如鋁和硅，使鋼水脫氧。將預(yù)脫氧的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行鋼包精煉。精煉后的鋼水在循環(huán)式真空脫氣裝置中脫氣，然后用澆鑄法進(jìn)行鋼錠生產(chǎn)工藝。對這樣得到的10爐JIS SUJ 2和SCM 435鋼產(chǎn)品進(jìn)行檢測，測定產(chǎn)品中的氧含量、根據(jù)極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的最大夾雜體直徑的預(yù)測值和根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10使用壽命。在測定最大夾雜體直徑的預(yù)測值時(shí)，從φ65鍛材上取下一個(gè)實(shí)驗(yàn)片，對30個(gè)實(shí)驗(yàn)片進(jìn)行100mm2的觀察，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理預(yù)測30000mm2中的最大夾雜體直徑。在止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)中，首先將尺寸為φ60×φ20×8.3T的實(shí)驗(yàn)片進(jìn)行滲碳、淬火硬化和回火，然后在4900MPa的最大赫茲應(yīng)力Pmax下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后通過計(jì)算確定L10使用壽命。
表C1示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SUJ 2鋼在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中氧化精煉然后在同一個(gè)爐子中進(jìn)行脫氧操作(下面將其稱為“爐內(nèi)脫氧”)，即，只進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的一個(gè)例子。
表C1

△一般表C2示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SCM 435鋼只進(jìn)行爐內(nèi)脫氧操作的一個(gè)例子。
表C2

△一般表C3示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SUJ 2鋼進(jìn)行爐內(nèi)脫氧+高溫出鋼操作的一個(gè)例子。
表C3

○良好表C4示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SCM 435鋼進(jìn)行爐內(nèi)脫氧+高溫出鋼操作的一個(gè)例子。
表C4

○良好表C5示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SUJ 2鋼進(jìn)行爐內(nèi)脫氧+短LF、長RH操作的一個(gè)例子。
表C5

○良好表C6示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SCM 435鋼進(jìn)行爐內(nèi)脫氧+短LF、長RH操作的一個(gè)例子。
表C6

○良好表C7示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SUJ 2鋼進(jìn)行爐內(nèi)脫氧+高溫出鋼+短LF、長RH操作的一個(gè)例子。
表C7

◎優(yōu)秀表C8示出根據(jù)本發(fā)明對10爐SCM 435鋼進(jìn)行爐內(nèi)脫氧+高溫出鋼+短LF、長RH操作的一個(gè)例子。
表C8

◎優(yōu)秀為了與本發(fā)明對比，表C9示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)對SUJ 2鋼進(jìn)行操作的一個(gè)例子，表C10示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)對SCM435鋼進(jìn)行操作的一個(gè)例子表C9

×差表C10

×差從表C1-C8可以清楚地看出對于根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的鋼產(chǎn)品，其中，在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中生成的鋼水在同一個(gè)爐子中進(jìn)行爐內(nèi)脫氧，然后轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行精煉，然后通過循環(huán)式真空脫氣裝置循環(huán)以使鋼水脫氣，在高于傳統(tǒng)操作溫度(即，熔點(diǎn)+至少100℃)下采用爐內(nèi)脫氧+高溫出鋼組合操作時(shí)，采用縮短鋼包爐中的操作時(shí)間的爐內(nèi)脫氧+短LF、長RH處理的組合操作時(shí)，并且在循環(huán)脫氣過程中增加循環(huán)RH的量(即，循環(huán)鋼水量/鋼水總量)進(jìn)行令人滿意地長時(shí)間脫氣時(shí)，及采用所有上述處理步驟的組合，即，爐內(nèi)脫氧+高溫出鋼+短LF、長RH處理時(shí)，無論是SUJ 2鋼還是SCM 435鋼，都能夠降低產(chǎn)品的氧含量，還能夠大幅減少粒度不小于20μm的夾雜體數(shù)目。從表C1-C8還可以看出至于潔凈度，對于本發(fā)明的例子來說，所有的鋼產(chǎn)品都被評價(jià)為一般(△)、良好(○)或優(yōu)秀(◎)，即，都是優(yōu)秀的高潔凈度鋼。相反，從表C9和C10可以看出對于所有傳統(tǒng)的例子，其潔凈度被評價(jià)為差(×)，傳統(tǒng)的鋼產(chǎn)品不能說成是潔凈鋼。在這一點(diǎn)上應(yīng)當(dāng)注意一般(△)是與良好(○)和優(yōu)秀(◎)相比較而言，如果與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)方法不進(jìn)行出鋼脫氧而被評價(jià)為差(×)的鋼相比，這些被評價(jià)為一般(△)的鋼則具有更高的潔凈度。
對于進(jìn)行了爐內(nèi)脫氧的鋼產(chǎn)品，氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值都因TSH[(鋼水轉(zhuǎn)移至鋼包爐時(shí)的溫度)-(鋼水的熔點(diǎn))＝TSH]的增加而降低，從而改進(jìn)了鋼的潔凈度。對于進(jìn)行了爐內(nèi)脫氧的鋼產(chǎn)品，鋼包爐內(nèi)的精煉時(shí)間與氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值之間的關(guān)系是當(dāng)精煉時(shí)間不小于約25分鐘時(shí)，氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值都能令人滿意地降低。但是最大夾雜體直徑的預(yù)測值卻隨著精煉時(shí)間的增加而增加。可以認(rèn)為其原因如下隨著時(shí)間的延長，鋼包精煉爐內(nèi)耐火材料的熔化損失量增加，礦渣系統(tǒng)的平衡被打破，例如，這是因?yàn)楹涂諝饨佑|而產(chǎn)生的氧化反應(yīng)和溶解的氧量超過了溶解氧的最小值。另外，在循環(huán)式真空脫氣裝置中循環(huán)鋼水量/鋼水總量與氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值之間的關(guān)系是潔凈度的提高效應(yīng)隨循環(huán)鋼水量的增加而增加，當(dāng)循環(huán)鋼水量/鋼水總量不小于15時(shí)，這種效應(yīng)基本上達(dá)到飽和狀態(tài)。
已經(jīng)證明降低氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值能夠改進(jìn)L10壽命。這意味著用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值都降低了的鋼具有優(yōu)秀的疲勞強(qiáng)度性能如優(yōu)秀的滾動疲勞壽命。
圖C1是示出根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法生產(chǎn)的10爐鋼產(chǎn)品的氧含量的折線圖，在對SUJ 2鋼水進(jìn)行處理的過程中，在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中氧化精煉鋼水，然后在出鋼前在同一個(gè)爐子中加入脫氧劑，使鋼水脫氧，將預(yù)脫氧的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行鋼包精煉，然后通過循環(huán)式真空脫氣裝置進(jìn)行循環(huán)以將鋼水脫氣，圖C1還示出在傳統(tǒng)方法中不進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品的氧含量。在圖C1、C3和C5中，A1示出只采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求15定義的爐內(nèi)脫氧時(shí)的數(shù)據(jù)，A2示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求16定義的爐內(nèi)脫氧+高溫出鋼時(shí)的數(shù)據(jù)，A3示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求17定義的爐內(nèi)脫氧+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理時(shí)的數(shù)據(jù)，A4示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求17定義的爐內(nèi)脫氧+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理時(shí)的數(shù)據(jù)，這些圖中還示出現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)。
圖C2是示出根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法生產(chǎn)的10爐鋼產(chǎn)品的氧含量的折線圖，在對SCM 435鋼水進(jìn)行處理的過程中，在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中氧化精煉鋼水，然后在出鋼前在同一個(gè)爐子中加入脫氧劑，使鋼水脫氧，將預(yù)脫氧的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行鋼包精煉，然后在循環(huán)式真空脫氣裝置中將鋼水脫氣，圖C2還示出在傳統(tǒng)方法中不進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品的氧含量。在圖3D、3F和4B中，B1示出只采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求15定義的爐內(nèi)脫氧時(shí)的數(shù)據(jù)，B2示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求16定義的爐內(nèi)脫氧+高溫出鋼時(shí)的數(shù)據(jù)，B3示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求17定義的爐內(nèi)脫氧+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理時(shí)的數(shù)據(jù)，B4示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求17定義的爐內(nèi)脫氧+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理時(shí)的數(shù)據(jù)，這些圖中還示出現(xiàn)有技術(shù)中不進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)。
圖C3是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中根據(jù)權(quán)利要求15-17對SUJ 2鋼水進(jìn)行爐內(nèi)脫氧處理的10爐鋼產(chǎn)品中根據(jù)這些極值統(tǒng)計(jì)得到的最大預(yù)測夾雜體直徑的折線圖，圖C3還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法不進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品中的最大預(yù)測夾雜體直徑。
圖C4是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中根據(jù)權(quán)利要求15-17對SCM 435鋼水進(jìn)行爐內(nèi)脫氧處理的10爐鋼產(chǎn)品中根據(jù)這些極值統(tǒng)計(jì)得到的最大預(yù)測夾雜體直徑的折線圖，圖C4還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法不進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品中的最大預(yù)測夾雜體直徑。
圖C5是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中根據(jù)權(quán)利要求15-17對SUJ 2鋼水進(jìn)行爐內(nèi)脫氧處理的10爐鋼產(chǎn)品的根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命的折線圖，圖C5還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法不進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品的L10壽命。
圖C6是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中根據(jù)權(quán)利要求15-17對SCM 435鋼水進(jìn)行爐內(nèi)脫氧處理的10爐鋼產(chǎn)品的根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命的折線圖，圖C6還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法不進(jìn)行爐內(nèi)脫氧的10爐SCM435鋼產(chǎn)品的L10壽命。
由這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以充分證明根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法，在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中氧化精煉鋼水，然后在出鋼前在同一個(gè)爐子中加入脫氧劑，使鋼水脫氧，將預(yù)脫氧的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行鋼包精煉，然后在循環(huán)式真空脫氣裝置中將鋼水脫氣，無論對SUJ 2鋼還是對SCM 435鋼都能大幅降低產(chǎn)品的氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值，能夠大幅提高其潔凈度，能夠大幅改進(jìn)根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命。在鋼的生產(chǎn)方法中加上這些處理步驟，即，只加上根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求15定義的爐內(nèi)脫氧步驟、加上根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求16定義的爐內(nèi)脫氧+高溫出鋼步驟、加上根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求17定義的爐內(nèi)脫氧+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理步驟、或加上根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求17定義的爐內(nèi)脫氧+高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理步驟能夠大幅改進(jìn)所有鋼的氧含量、最大夾雜體直徑的預(yù)測值和根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命。
從上述說明可以清楚地看出根據(jù)本發(fā)明可以大量生產(chǎn)潔凈度非常高的鋼產(chǎn)品，并且不必使用成本非常高的重熔工藝。這樣就可以提供高潔凈度鋼，其適用作要求具有疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命的機(jī)械零件用鋼，特別適用作如滾動軸承用鋼、恒速結(jié)頭用鋼、齒輪用鋼、環(huán)形連續(xù)變速傳動用鋼，即，本發(fā)明具有預(yù)想不到的前所未有的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例D在電弧熔化爐中通過熔化法生成并氧化熔煉鋼水，然后將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行鋼包精煉，鋼包精煉時(shí)間很短，不超過60分鐘。然后進(jìn)行不少于25分鐘的脫氣，具體來說，在循環(huán)式真空脫氣裝置中進(jìn)行脫氣的條件是循環(huán)鋼水量不小于鋼水總量的8倍，然后用澆鑄法進(jìn)行鋼錠生產(chǎn)工藝。對這樣得到的10爐JIS SUJ 2和SCM 435鋼產(chǎn)品進(jìn)行檢測，測定產(chǎn)品中的氧含量、根據(jù)極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的最大夾雜體直徑的預(yù)測值和根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10使用壽命。在測定最大夾雜體直徑的預(yù)測值時(shí)，從φ65鍛材上取下一個(gè)實(shí)驗(yàn)片，對30個(gè)實(shí)驗(yàn)片進(jìn)行100mm2的觀察，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理預(yù)測30000mm2中的最大夾雜體直徑。在止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)中，首先將尺寸為φ60×φ20×8.3T的實(shí)驗(yàn)片進(jìn)行滲碳、淬火硬化和回火，然后在4900MPa的最大赫茲應(yīng)力Pmax下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后通過計(jì)算確定L10使用壽命。
表D1示出對10爐SUJ 2鋼進(jìn)行下述操作的一個(gè)例子，在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中氧化精煉鋼水，然后將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行不超過60分鐘的鋼包精煉，然后在循環(huán)式真空脫氣裝置中進(jìn)行不少于25分鐘的脫氣處理(在本申請中稱為“短時(shí)間LF、長時(shí)間RH或短LF或長RH”)，即，進(jìn)行短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理。
表D1

○良好表D2示出對10爐SCM 435鋼進(jìn)行下述操作的一個(gè)例子，在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中氧化精煉鋼水，然后將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行不超過60分鐘的鋼包精煉，然后在循環(huán)式真空脫氣裝置中進(jìn)行不少于25分鐘的脫氣處理，即，進(jìn)行短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理。
表D2

○良好表D3示出對10爐SUJ 2鋼進(jìn)行下述操作的一個(gè)例子，在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中氧化精煉鋼水，然后在至少比鋼水熔點(diǎn)高100℃的高溫下出鋼(在本申請的說明書中稱為“高溫出鋼”)，將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行不超過60分鐘的鋼包精煉，然后在循環(huán)式真空脫氣裝置中進(jìn)行不少于25分鐘的脫氣處理，即，進(jìn)行短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理+高溫出鋼。
表D3

◎優(yōu)秀表D4示出對10爐SCM 435鋼進(jìn)行下述操作的一個(gè)例子，在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中氧化精煉鋼水，然后在至少比鋼水熔點(diǎn)高100℃的高溫下出鋼，將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行不超過60分鐘的鋼包精煉，然后在循環(huán)式真空脫氣裝置中進(jìn)行不少于25分鐘的脫氣處理，即，進(jìn)行短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理+高溫出鋼。
表D4

◎優(yōu)秀為了與本發(fā)明對比，表D5示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)對SUJ 2鋼進(jìn)行操作的一個(gè)例子，表D6示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)對SCM435鋼進(jìn)行操作的一個(gè)例子。
表D5

×差表D6

×差從表D1-D4可以清楚地看出對于根據(jù)本發(fā)明用短LF、長RH處理生產(chǎn)的鋼產(chǎn)品，其中，在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中生成的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行短時(shí)間(即，不超過60分鐘)的鋼包精煉，然后通過循環(huán)式真空脫氣裝置循環(huán)鋼水，增加RH循環(huán)量(即，循環(huán)鋼水量/鋼水總量)并進(jìn)行長時(shí)間(即，不少于25分鐘)脫氣，在高于傳統(tǒng)操作溫度(即，熔點(diǎn)+至少100℃)下采用短LF、長RH處理+高溫出鋼組合操作生產(chǎn)的鋼，無論是SUJ 2鋼還是SCM435鋼，其氧含量都很低，這樣還能夠大幅減少粒度不小于20μm的夾雜體數(shù)目。從表D1-D4還可以看出對于本發(fā)明的例子來說，所有的鋼產(chǎn)品都被評價(jià)為良好(○)或優(yōu)秀(◎)，即，都是優(yōu)秀的高潔凈度鋼。相反，從表D5和D6可以看出對于所有傳統(tǒng)的例子，其潔凈度被評價(jià)為差(×)，傳統(tǒng)的鋼產(chǎn)品不能說成是潔凈鋼。
對于在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中氧化熔煉鋼水的鋼來說，氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值都因TSH[(鋼水轉(zhuǎn)移至鋼包爐時(shí)的溫度)-(鋼水的熔點(diǎn))＝TSH]的增加而降低，從而改進(jìn)了鋼的潔凈度。對于這些鋼產(chǎn)品來說，鋼包爐內(nèi)的精煉時(shí)間與氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值之間的關(guān)系是當(dāng)精煉時(shí)間不大于60分鐘，如小于或等于約25分鐘時(shí)，氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值都能令人滿意地降低。但是最大夾雜體直徑的預(yù)測值卻隨著精煉時(shí)間的增加而增加?？梢哉J(rèn)為其原因如下隨著時(shí)間的延長，鋼包精煉爐內(nèi)耐火材料的熔化損失量增加，礦渣系統(tǒng)的平衡被打破，例如，這是因?yàn)楹涂諝饨佑|而產(chǎn)生的氧化反應(yīng)和溶解的氧量超過了溶解氧的最小值。另外，在循環(huán)式真空脫氣裝置中循環(huán)鋼水量/鋼水總量與氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值之間的關(guān)系是潔凈度的提高效應(yīng)隨循環(huán)鋼水量的增加而增加，當(dāng)循環(huán)鋼水量/鋼水總量不小于15時(shí)，這種效應(yīng)基本上達(dá)到飽和狀態(tài)。
已經(jīng)證明降低氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值能夠改進(jìn)L10壽命。這意味著用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值都降低了的鋼具有優(yōu)秀的疲勞強(qiáng)度性能如優(yōu)秀的滾動疲勞壽命。
圖D1是示出根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法生產(chǎn)的10爐鋼產(chǎn)品的氧含量的折線圖，在對SUJ 2鋼水進(jìn)行處理的過程中，在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中通過熔化法生成并氧化精煉鋼水，然后將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行短時(shí)間的鋼包精煉，然后進(jìn)行長時(shí)間的循環(huán)式真空脫氣，圖D1還示出在傳統(tǒng)方法中生產(chǎn)的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品的氧含量，在傳統(tǒng)方法中，在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中通過熔化法生成并氧化精煉鋼水，然后將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行長時(shí)間的鋼包精煉，然后進(jìn)行短時(shí)間的循環(huán)式真空脫氣。在圖D1、D3和D5中，A1示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求22定義的短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理時(shí)的數(shù)據(jù)，A2示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求23定義的高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理組合時(shí)的數(shù)據(jù)，這些圖中還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)。
圖D2是示出根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法生產(chǎn)的10爐鋼產(chǎn)品的氧含量的折線圖，在對SCM 435鋼水進(jìn)行處理的過程中，在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中通過熔化法生成并氧化精煉鋼水，然后將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行短時(shí)間的鋼包精煉，然后進(jìn)行長時(shí)間的循環(huán)式真空脫氣，圖D2還示出在傳統(tǒng)方法中生產(chǎn)的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品的氧含量，在傳統(tǒng)方法中，在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中通過熔化法生成并氧化精煉鋼水，然后將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行長時(shí)間的鋼包精煉，然后進(jìn)行短時(shí)間的循環(huán)式真空脫氣。在圖D1、D3和D5中，A1示出采用根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求22定義的短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理時(shí)的數(shù)據(jù)，A2示出根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求23定義的高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理組合時(shí)的數(shù)據(jù)，這些圖中還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)。
圖D3是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中根據(jù)權(quán)利要求22或23的方法對SUJ 2鋼水進(jìn)行處理的10爐鋼產(chǎn)品中根據(jù)極值統(tǒng)計(jì)得到的最大預(yù)測夾雜體直徑的折線圖，圖D3還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品中根據(jù)這些極值統(tǒng)計(jì)得到的最大預(yù)測夾雜體直徑，在傳統(tǒng)處理SUJ 2鋼水的方法中，進(jìn)行長時(shí)間LF、短時(shí)間RH處理。
圖D4是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中根據(jù)權(quán)利要求22或23的方法對SCM 435鋼水進(jìn)行處理的10爐鋼產(chǎn)品中根據(jù)極值統(tǒng)計(jì)得到的最大預(yù)測夾雜體直徑的折線圖，圖D4還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品中根據(jù)這些極值統(tǒng)計(jì)得到的最大預(yù)測夾雜體直徑，在傳統(tǒng)處理SCM 435鋼水的方法中，進(jìn)行長時(shí)間LF、短時(shí)間RH處理。
圖D5是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中根據(jù)權(quán)利要求22或23對SUJ 2鋼水進(jìn)行處理的10爐鋼產(chǎn)品的根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命的折線圖，圖D5還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的10爐SUJ 2鋼產(chǎn)品的根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命，在傳統(tǒng)處理SUJ 2鋼水的方法中，進(jìn)行長時(shí)間LF、短時(shí)間RH處理。
圖D6是示出在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中根據(jù)權(quán)利要求22或23對SCM 435鋼水進(jìn)行處理的10爐鋼產(chǎn)品的根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命的數(shù)據(jù)，圖D6還示出根據(jù)傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品的根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命，在傳統(tǒng)處理SCM 435鋼水的方法中，進(jìn)行長時(shí)間LF、短時(shí)間RH處理。
由這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以充分證明根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法，在電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中通過熔化法生成并氧化精煉鋼水，然后將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中進(jìn)行短時(shí)間的鋼包精煉，然后通過循環(huán)式真空脫氣裝置循環(huán)鋼水進(jìn)行長時(shí)間的脫氣，無論對SUJ 2鋼還是對SCM 435鋼都能大幅降低產(chǎn)品的氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值，能夠大幅提高其潔凈度，能夠大幅改進(jìn)根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命。在鋼的生產(chǎn)方法中加上這些處理步驟，即，加上根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求22定義的短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理步驟，或加上根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求23定義的高溫出鋼+短時(shí)間LF、長時(shí)間RH處理步驟能夠大幅改進(jìn)所有鋼的氧含量、最大夾雜體直徑的預(yù)測值和根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10壽命。
從上述說明可以清楚地看出根據(jù)本發(fā)明可以大量生產(chǎn)潔凈度非常高的鋼產(chǎn)品，并且不必使用成本非常高的重熔工藝。這樣就可以提供高潔凈度鋼，其適用作要求具有疲勞強(qiáng)度、疲勞壽命和鎮(zhèn)靜度的機(jī)械零件用鋼，特別適用作如滾動軸承用鋼、恒速結(jié)頭用鋼、齒輪用鋼、環(huán)形連續(xù)變速傳動用鋼、用于冷鍛的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼、工具鋼和彈簧鋼，還能夠提供高潔凈度鋼的生產(chǎn)方法，即，本發(fā)明具有預(yù)想不到的前所未有的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例E在電弧爐中通過熔化法生成并氧化精煉JIS SCM 435鋼水，然后將鋼水轉(zhuǎn)移到安裝有電磁感應(yīng)攪拌器的鋼包爐中，總共進(jìn)行50-80分鐘的鋼包精煉(在惰性氣氛下的短時(shí)間氣體攪拌+電磁攪拌)，然后將鋼水脫氣20-30分鐘。具體來說，在循環(huán)式真空脫氣裝置中進(jìn)行脫氣的條件是循環(huán)鋼水量不小于鋼水總量的12倍，然后通過使用澆鑄法的鋼錠生產(chǎn)工藝生產(chǎn)10爐SCM 435鋼產(chǎn)品。為了對比，在電弧爐中通過傳統(tǒng)操作按照上述相同的方式用熔化法生成并氧化精煉JIS SCM 435鋼水，然后將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中，用氣體攪拌鋼水35-50分鐘以進(jìn)行鋼包精煉，然后將鋼水進(jìn)行不超過25分鐘的循環(huán)式脫氣，然后通過使用澆鑄法的鋼錠生產(chǎn)工藝生產(chǎn)10爐SCM435鋼產(chǎn)品。對這樣得到的這些鋼產(chǎn)品進(jìn)行檢測，測定產(chǎn)品中的氧含量、根據(jù)極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的最大夾雜體直徑的預(yù)測值和根據(jù)止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)測定的L10使用壽命。在測定最大夾雜體直徑的預(yù)測值時(shí)，從φ65鍛材上取下一個(gè)實(shí)驗(yàn)片，對30個(gè)實(shí)驗(yàn)片進(jìn)行100mm2的觀察，根據(jù)這些極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理預(yù)測30000mm2中的最大夾雜體直徑。在止推輥使用壽命實(shí)驗(yàn)中，首先將尺寸為φ60×φ20×8.3T的實(shí)驗(yàn)片進(jìn)行滲碳、淬火硬化和回火，然后在4900MPa的最大赫茲應(yīng)力Pmax下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后通過計(jì)算確定L10使用壽命。
表E1示出進(jìn)行本發(fā)明操作的一個(gè)例子及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果，表E2示出進(jìn)行傳統(tǒng)操作的一個(gè)對比例及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
表E1

◎優(yōu)秀表E2

×差從表E1可以清楚地看出對于根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法生產(chǎn)的10爐SCM435鋼產(chǎn)品，即，在電弧爐中通過熔化法生成并氧化精煉JIS SCM 435鋼水，然后將鋼水轉(zhuǎn)移到安裝有電磁感應(yīng)攪拌器的鋼包爐中，總共進(jìn)行50-80分鐘的鋼包精煉(在惰性氣氛下的短時(shí)間氣體攪拌+電磁攪拌)，然后將鋼水脫氣20-30分鐘。具體來說，在循環(huán)式真空脫氣裝置中進(jìn)行脫氣的條件是循環(huán)鋼水量不小于鋼水總量的12倍，然后通過使用澆鑄法的鋼錠生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的10種編號為1-10的鋼產(chǎn)品。其氧含量為5.4-6.6ppm，在100g鋼產(chǎn)品中粒度不小于20μm的夾雜體數(shù)目是5-14，最大預(yù)測夾雜體直徑是30.6μm。即，這些產(chǎn)品是非常潔凈的鋼。例如，這些產(chǎn)品的L10壽命有非常大的提高。在總體評價(jià)方面，這些產(chǎn)品都被評價(jià)為優(yōu)秀(◎)。
相反，從表E2可以看出對于根據(jù)對比用傳統(tǒng)生產(chǎn)方法生產(chǎn)的10爐SCM 435鋼產(chǎn)品，即，在電弧爐中通過熔化法生成并氧化精煉JIS SCM 435鋼水，然后將鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中，用氣體攪拌鋼水35-50分鐘以進(jìn)行鋼包精煉，然后將鋼水進(jìn)行不超過25分鐘的循環(huán)式脫氣，然后通過使用澆鑄法的鋼錠生產(chǎn)工藝生產(chǎn)10爐SCM 435鋼產(chǎn)品。盡管這些產(chǎn)品的氧含量比較低，但是仍然略高于本發(fā)明的鋼產(chǎn)品。另外，在100g鋼產(chǎn)品中粒度不小于20μm的夾雜體數(shù)目是42-59，最大預(yù)測夾雜體直徑也比本發(fā)明的大，為55.2-91.0μm。另外，這些產(chǎn)品的L10壽命也比本發(fā)明的低，是本發(fā)明鋼產(chǎn)品的1/10-1/5。所有這些對比鋼產(chǎn)品都被評價(jià)為差(×)。
上述實(shí)施例說明本發(fā)明的生產(chǎn)方法能夠降低氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值，能夠改善L10壽命。這意味著根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法生產(chǎn)的氧含量和最大夾雜體直徑的預(yù)測值都降低了的鋼具有優(yōu)秀的疲勞強(qiáng)度性能如優(yōu)秀的滾動疲勞壽命。
從上述說明可以清楚地看出根據(jù)本發(fā)明可以大量生產(chǎn)潔凈度非常高的鋼產(chǎn)品，并且不必使用成本非常高的重熔工藝。這樣就可以提供高潔凈度鋼，其適用作要求具有疲勞強(qiáng)度、疲勞壽命和鎮(zhèn)靜度的機(jī)械零件用鋼，特別適用作如滾動軸承用鋼、恒速結(jié)頭用鋼、齒輪用鋼、環(huán)形連續(xù)變速傳動用鋼、用于冷鍛的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼、工具鋼和彈簧鋼，本發(fā)明還能夠提供高潔凈度鋼的生產(chǎn)方法，即，本發(fā)明具有預(yù)想不到的前所未有的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種高潔凈度鋼的生產(chǎn)方法，其包括下述步驟將電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中生成的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包中，在鋼包中通過氣體的攪拌而進(jìn)行精煉；將鋼水進(jìn)行循環(huán)式真空脫氣；然后將脫氣后的鋼水澆鑄成鋼錠，其中，除氣體攪拌外，還在鋼包中提供電磁感應(yīng)攪拌器，電磁攪拌50-80分鐘，從而進(jìn)行鋼包精煉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，在鋼包中通過氣體攪拌和電磁攪拌進(jìn)行的鋼包精煉是在惰性氣氛下進(jìn)行的。
3.一種高潔凈度鋼，它是用權(quán)利要求1或2的方法生產(chǎn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的高潔凈度鋼，其中，鋼的氧含量不大于10ppm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的高潔凈度鋼，其中，通過將鋼產(chǎn)品溶解在酸中檢測的粒度不小于20μm的氧化物夾雜體的數(shù)量在每100g鋼產(chǎn)品中不大于40。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的高潔凈度鋼，其中，根據(jù)極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到的30000mm2中最大夾雜體直徑的預(yù)測值不大于60μm。
全文摘要
提供了一種能夠生產(chǎn)高潔凈度鋼的方法，該方法無需進(jìn)行成本高昂的重熔工藝，得到的鋼產(chǎn)品具有足夠高的潔凈度，從而滿足在更加惡劣的環(huán)境條件下使用的機(jī)械構(gòu)件的性能的需要。該生產(chǎn)方法包括如下步驟將電弧熔化爐或轉(zhuǎn)爐中生成的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包爐中以精煉鋼水；將鋼水循環(huán)脫氣；然后將鋼水澆鑄成鋼錠，其中在將鋼水向鋼包爐中轉(zhuǎn)移時(shí)，向鋼水中加入包括錳、鋁和硅的脫氧劑以預(yù)先脫氧，即，在鋼包精煉爐中精煉之前進(jìn)行出鋼脫氧。
文檔編號B22D11/113GK1966731SQ20061009581
公開日2007年5月23日 申請日期2001年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月5日
發(fā)明者佐藤一郎, 石堂嘉一郎, 森知巳, 入江敏弘, 兒玉和哉, 川上潔, 北野修平 申請人:山陽特殊制鋼株式會社