Технология выплавки опытной партии подшипниковой стали ШХ15СГ в условиях РУП «БМЗ» (В.И. Тимошпольский, В.В. Филиппов, А.Б. Стеблов, В.А. Тищенко, И.Л. Нумеранова) // Сборник научных трудов БНТУ «Металлургия», 2002, № 26

УДК 669.14.018.24

 

Подшипниковая сталь на протяжении длительного времени привлекает внимание металлургов. Это объясняется тем, что условия ее службы по мере усложнения различных машин и механизмов и ужесточения условий их эксплуатации также становятся все более сложными и тяжелыми. Поскольку сталь в подшипниках качения подвергается циклическим и знакопеременным нагрузкам именно в локальных участках, для нее особенно опасны любые виды и проявления неоднородности (неметаллические включения, структурная неоднородность и др.).

Сталь для подшипников по своему назначению составляет особую группу конструкционных сталей, которая по составу и свойствам близка к инструментальной. Ее производство преимущественно осуществляется на заводах специальных сталей с разливкой выплавленного металла в слитки. Для подшипников на заводах РБ используются стали, закупаемые в России, Украине и странах Европы.

С целью исследования возможности производства шарикоподшипниковой стали в условиях РУП «Белорусский металлургический завод» была разработана технология получения стали марки ШХ15СГ для дальнейшего использования ее на ОАО «Минский подшипниковый завод».

Из известных подшипниковых сталей эта марка отличается повышенным содержанием легирующих элементов и предназначена для производства роликоподшипников больших диаметров и колец для подшипников. Она имеет и лучшую прокаливаемость при термообработке.

В июле 2001г. на БМЗ была произведена одна опытная плавка стали ШХ15СГ по следующей технологической цепочке (см. рис. 1):

• выплавка в 100-тонной дуговой сталеплавильной печи;
• доведение по химическому составу и температуре, удаление растворенных в стали газов на участке внепечной обработки («печь-ковш» + циркуляционный вакууматор RH);
• разливка стали на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

Выплавка в ДСП-3. Сталь выплавлялась в ДСП № 3 с использованием углеродистого лома 2А, 3А и передельного чугуна. Печь оборудована трансформатором с номинальной мощностью 75 МВ·А, а также оснащена системой эркерного выпуска металла, донной продувкой металла инертными газами, тремя стеновыми и дверной газокислородными горелками. Загрузка металлошихты производилась в два приема – завалка и подвалка. Продувка металла кислородом осуществлялась через водоохлаждаемую непогружную фурму «Mark-4» и через эркерную комбинированную фурму. Одновременно с продувкой металла кислородом в печь вдувались порошкообразные углеродсодержащие материалы для наведения пенистого шлака.

Технологические параметры выплавки стали в ДСП приведены в таблице 1.

 Таблица 1

 Технологические параметры выплавки стали в ДСП

Выпуск плавки из печи в сталеразливочный ковш производился при температуре 1678 °С и содержании углерода 0,49 % С.

При выпуске под струю присаживались науглероживатель типа А, ферромарганец FeMn 78, высокоуглеродистый феррохром и алюминий чушковый.

После выпуска металл продувался аргоном в стальковше в течение 6 мин и плавку передавали на участок внепечной обработки стали.

Внепечная обработка. На установке «печь-ковш» в стальковше наводился шлак присадками извести и плавикового шпата. Шлак раскисляли смесью, состоящей из науглероживателя, ферросилиция и плавикового шпата. Основность шлака на внепечной обработке составила 2,96 и 3,30, а содержание FeO+MnO – 0,50 и 0,66 %.

После доведения химического состава металла по углероду, кремнию и хрома плавка передавалась на вакууматор RH.

Общее время обработки металла в коше составило 80 мин, в вакууматоре – 25 мин. Время работы в «печи – ковше» под током – 0,65 ч, время продувки аргоном – 1,15 ч. Температура жидкого металла до обработки – 1513 °С, после обработки – 1504 °С.

После вакуумирования металл продувался в стальковше аргоном в течение 16 мин, поверхность металла утеплялась золой рисовой лузги и затем плавка передавалась на МНЛЗ-3.

Разливка на МНЛЗ-3. Металл разливался на 4-х ручьях в сечение 250×300 мм. В процессе разливки со скоростью 0,5 м/мин сталь в кристаллизаторе подвергалась электромагнитному перемешиванию. Температура в промежуточном ковше составляла 1474 °С. В процессе разливки была задействована система автоматического поддержания уровня металла. Металл в промежуточном ковше утеплялся золой рисовой шелухи.

Конечный химический анализ по разливочной пробе из середины плавки показан в таблице 2.

Таблица 2

Химический анализ по разливочной пробе, %

 

После разливки металл был порезан на заготовки длиной 5300 мм и штабелирован на складе заготовок, где охлаждался под колпаком в течение 24 ч.

Качество непрерывнолитой заготовки. От непрерывнолитой заготовки были отобраны пробы для оценки макроструктуры. После фрезерования и травления поверхности темплетов было произведено сравнение протравленных образцов с эталонами шкал стандарта ОСТ 14–1–235–91. В результате металлографического анализа установлено, что в образцах нет межкристаллитных трещин и ликвационных полосок, осевая ликвация – 1,0 – 2,5 балла. Отмечалось сосредоточение пор 4 и 1,5 балла вблизи теплового центра в зоне встречи фронта затвердевания. Единичные мелкие включения диаметром до 1 мм, располагающиеся под поверхностью, оценивались по шкале «краевое точечное загрязнение» – 0,5 балла. Наружная мелкозернистая корочка состоит из дезориентированных мелких кристаллов глубиной залегания 8 мм. На поверхности заготовок не обнаружено раковин от налипания шлака, раздутия или вогнутости по поперечному сечению.

Таким образом, непрерывнолитые заготовки были переданы в сталепрокатный цех для дальнейшей прокатки на стане 850 и анализа качества готового проката.

  

Рис. 1. Технологическая схема производства на РУП «БМЗ»

 

• < Назад
• Вперёд >