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高碳鉻軸承鋼，對(duì)鋼的夾雜物和碳化物要求較為苛刻，鑄坯易產(chǎn)生偏析、縮孔和裂紋等缺陷——連鑄困難，發(fā)展慢。日本山陽特殊鋼廠于1982年建成連鑄機(jī)，氧含量比模鑄降低2.5×10-4%；
瑞典SKF公司Ovako廠于1991年投入的新車間沿用模鑄生產(chǎn)軸承鋼，美國(guó)Timken公司沒有采用連鑄。1991年和1997年在ASTM舉辦的軸承鋼國(guó)際會(huì)議，軸承鋼連鑄仍然是一個(gè)有爭(zhēng)議的課題；
到目前為止，沒有一片文章報(bào)道，徹底解決了軸承鋼連鑄坯的中心碳偏析問題；
軸承鋼的連鑄工藝一般應(yīng)包括：鋼包和中間包烘烤、下渣監(jiān)測(cè)、留鋼及中間包鋼水加熱，全程無氧化保護(hù)澆注，結(jié)晶器頁面自動(dòng)控制，結(jié)晶器小振幅高頻率振動(dòng)，結(jié)晶器二冷末端電磁攪拌，輕壓下技術(shù)。
鋼液準(zhǔn)備
溫度控制
連鑄機(jī)的選擇
拉速和二冷的控制
保護(hù)澆鑄
連鑄電磁攪拌
連鑄軸承鋼的碳化物特性及其均勻化技術(shù)
鑄坯斷面、壓縮比及輕壓下
連鑄坯的質(zhì)量
1 鋼液準(zhǔn)備
嚴(yán)格控制化學(xué)成分
較少或消除鑄坯內(nèi)裂和偏析裂，Mn/S≥30，鋼液殘鋁量0.01%-0.015%——堵水口，減少Al2O3
2 溫度控制
冷卻強(qiáng)度比模鑄大，凝固界面的溫度梯度高，柱狀晶發(fā)達(dá)，樹枝晶相遇，產(chǎn)生“搭橋”現(xiàn)象。因此，連鑄坯心部產(chǎn)生周期性斷續(xù)的縮孔與偏析；
鑄坯凝固時(shí)柱狀晶發(fā)達(dá)因素中，過熱度、二冷強(qiáng)度等是導(dǎo)致偏析與縮孔主要因素。影響連鑄坯低倍質(zhì)量的連鑄工藝參數(shù)中，過熱度占主要地位；
軸承鋼要求盡可能低的過熱度、較慢的拉速下澆鑄才能得到偏析小、組織均勻而致密的鋼坯。
精煉終點(diǎn)溫度計(jì)算
T精煉終點(diǎn)=T液+ΔT鋼包-中間包+ΔT+k（t1+t2）
k值與鋼包容量、耐火材料的導(dǎo)熱性和加熱周轉(zhuǎn)情況密切相關(guān)，使鋼包處于熱平衡狀態(tài)取得的值。
3 連鑄機(jī)的選擇
軸承鋼選擇立式較為理想。它是高質(zhì)量、高硬度鋼，若采用弧型機(jī)，關(guān)鍵是弧型半徑——硬度高，鑄坯矯直時(shí)，弧型半徑不能保證鑄坯變形的允許限度，則以產(chǎn)生矯直裂紋。
軸承鋼的弧型半徑為：R=（25-55）D（一般為50D）。
4 拉速和二冷的控制
軸承鋼含碳量高——對(duì)裂紋敏感，采用弱冷二冷制度。低拉速有利于縮短液心長(zhǎng)度，抑制柱狀晶的長(zhǎng)大，減小中心疏松和中心偏析。但過低——給矯直和切割帶來困難，不利于多爐連澆。
二冷水量過大——鑄坯表面溫度低，橫斷面上溫度梯度大，利于柱狀晶生長(zhǎng)，柱狀晶區(qū)就寬；
二冷水量過小——可使柱狀晶區(qū)寬度減少，等軸晶區(qū)擴(kuò)大，但剛的凝固系數(shù)下降，液相穴增長(zhǎng)，對(duì)于改善軸心碳偏析不利；
使用0.15-0.20 Mpa的壓縮空氣，實(shí)現(xiàn)氣-霧冷卻工藝，二冷水量很小，配合低拉速保證鑄坯溫度大于900℃。拉速一般控制在0.3-0.8m/min，并根據(jù)鑄坯的斷面尺寸調(diào)整拉速，將二冷配水量控制在0.25-0.31 L/kg。
5 保護(hù)澆鑄
是防止二次氧化所必備的條件。四個(gè)環(huán)節(jié)：鋼包至中間包的鋼流、中間包的內(nèi)鋼液面、中間包至結(jié)晶器鋼流、結(jié)晶器內(nèi)鋼液面；
鋼包至中間包采用長(zhǎng)水口，氬氣保護(hù)。中間包耐火材料多采用堿性涂層（或堿性絕熱板）；中間包的鋼液面使用特殊堿性覆蓋劑；
中間包至結(jié)晶器使用浸入式水口，結(jié)晶器內(nèi)鋼液面采用適應(yīng)低過熱度和低拉速澆鑄的保護(hù)渣。
6 連鑄電磁攪拌
電磁攪拌對(duì)改善軸承鋼的連鑄坯質(zhì)量有重要作用——高溫區(qū)和低溫區(qū)充分混合，加快過熱度的導(dǎo)出，并折斷樹枝晶，增加結(jié)晶核心及等軸晶數(shù)量，有效地控制樹枝晶“搭橋”想象，改善鑄坯中心碳偏析、中心疏松、縮孔等缺陷。
7 連鑄軸承鋼的碳化物特性及其均勻化技術(shù)
為改善碳化物，一般在連鑄澆鑄和鑄坯的加熱過程中，采用凈化鋼水、中間包鋼水低過熱度澆鑄、低拉速和合適的二冷強(qiáng)度、合理的結(jié)晶器和二冷末端的電磁攪拌組合使用、輕壓下技術(shù)和合理的連鑄坯加熱技術(shù)。
8 鑄坯斷面、壓縮比及輕壓下
壓縮比與某些質(zhì)量指標(biāo)發(fā)生關(guān)系，如低倍組織、碳化物不均勻性；
連鑄坯鋼材的壓縮比小于鋼錠成材——連鑄軸承鋼碳化物不均勻沒有達(dá)到模鑄材原因之一。另外鋼錠一般需經(jīng)均熱爐高溫?cái)U(kuò)散退火處理，碳化物偏析得到不同程度的均勻擴(kuò)散；
鋼錠——二火成材（鋼錠均熱爐、初軋機(jī)開坯后鋼坯連續(xù)加熱爐加熱），碳化物不均勻性再次改善；
連鑄坯——一次成材，碳化物擴(kuò)散極其有限。
連鑄坯斷面尺寸的選擇兩種思想：
日本——大截面鑄坯，甚至選用垂直型鑄機(jī)
歐美——小方坯連鑄機(jī)，省去開坯，一次成材
大冶經(jīng)驗(yàn)：小方坯生產(chǎn)特殊鋼，尤其是軸承鋼，為質(zhì)量問題根源。壓縮比小，鋼材致密度不夠，宏觀組織滿足不了要求；壓縮比小，碳化物偏析得不到改善。
高碳鉻軸承鋼連鑄坯：180mm×180mm、200mm×200mm、210mm×240mm，軋制成直徑≤55mm圓鋼，可滿足我國(guó)現(xiàn)行軸承鋼的要求，壓縮比為14-21，壓縮比不得小于14。對(duì)于滾動(dòng)體軸承鋼，有人認(rèn)為最小壓縮比應(yīng)為：35-50。
軸承鋼的鑄坯斷面尺寸一般不應(yīng)小于200mm×200mm，較大斷面的鑄坯，可借助大的壓縮比來達(dá)到改善中心偏析和中心疏松的目的。此外，矩形坯的中心偏析程度比方形坯輕。
大斷面鑄坯需經(jīng)二次成材，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，費(fèi)用高；小斷面一次成材，費(fèi)用低。但是高碳鉻軸承鋼的軸心碳偏析是一個(gè)突出的質(zhì)量問題特別是用于制作滾珠或滾針要特別慎重。
在鑄坯凝固末端采用“輕壓下”裝置，即在液相穴位部適當(dāng)?shù)奈恢?，用壓輥?duì)鑄坯施加一定的壓力使其適度輕微變形，可以改善中心疏松和偏析。輕壓下主要是對(duì)液相濃縮金屬有向上的擠移作用和碎散分布作用——改善連鑄坯的軸心偏析和致密度。
動(dòng)態(tài)輕壓下示意圖
液芯位置變化
鑄機(jī)上液芯位置的變化
動(dòng)態(tài)輕壓下的應(yīng)用現(xiàn)狀
國(guó)際上掌握并廣泛應(yīng)用動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)的公司主要有：
奧鋼聯(lián)VAI;
德國(guó)SMS Demag;
意大利Danieli;
日本住友重機(jī);
VAI連鑄機(jī)在中國(guó)板坯連鑄機(jī)份額達(dá)到60%
9 連鑄坯的質(zhì)量
氧及夾雜物含量
碳化物不均勻性
連鑄軸承鋼的接觸疲勞壽命
氧及夾雜物含量
爐外精煉——提高了軸承鋼的質(zhì)量，連鑄軸承鋼的氧含量進(jìn)一步提高，因?yàn)槟ｈT水口鋼流與大氣接觸，中注管、湯道系統(tǒng)的耐火材料污染了鋼液。
日本和德國(guó)是世界上采用連鑄工藝生產(chǎn)軸承鋼較早且數(shù)量較大的國(guó)家，瑞典SKF公司到目前為止仍堅(jiān)持模鑄工藝。
不同軸承鋼生產(chǎn)廠軸承鋼的氧及夾雜物含量
碳化物不均勻性
長(zhǎng)期以來，連鑄軸承鋼用于制作套圈，并無多大異議，而制作滾動(dòng)體（球、柱、針）則疑慮甚多。根本問題是連鑄坯中心存在碳化物偏析。其實(shí)高碳鉻軸承鋼不管模鑄或連鑄，都存在碳化物偏析。
采取措施：
模鑄——選擇合理的錠型、鑄溫、鑄速、鋼錠的高溫?cái)U(kuò)散處理、增大錠重加大壓縮比等；
連鑄——降低鋼液過熱度、控制拉速、調(diào)整而冷段的冷卻強(qiáng)度、培植電磁攪拌、加大壓縮比、甚至在凝固末端實(shí)施輕壓下或鍛打。注意只是得到相當(dāng)程度的改善，偏析還會(huì)存在的，特別是高碳鉻軸承鋼。
連鑄鋼與模鑄鋼的夾雜物和碳化物比較
連鑄軸承鋼的接觸疲勞壽命
世界各國(guó)普遍采用接觸疲勞壽寧試驗(yàn)方法來衡量軸承材質(zhì)的優(yōu)劣。大冶鋼廠采用50t電弧爐（EBT）經(jīng)LF—VD精煉的GCr15鋼液，分別模鑄3.0t錠和連鑄180mm×180mm方坯，軋制成Ø35圓鋼（模鑄壓縮比260，連鑄33.7），在同一連續(xù)爐中球化退火，切取試樣進(jìn)行推力片接觸疲勞試驗(yàn)。
連鑄與模鑄軸承鋼接觸壽命比較
結(jié)果由表可知，連鑄材的疲勞壽命L10是模鑄材的1.35倍以上。連鑄軸承鋼的氧含量及夾雜物含量達(dá)到或超過模鑄鋼水平；在壓縮比足夠大的情況下，連鑄軸承鋼的碳化物不均勻性接近模鑄鋼的水平；連鑄軸承鋼的疲勞壽命比模鑄鋼高，體現(xiàn)了連鑄工藝的優(yōu)越性。
