고하중 강구를 생산하기 위한 친환경적이고 효율적인 제강 연속 주조 공정의 개발이 업계의 추구 목표가 되었습니다.
I.연구 배경 및 문제점
국가 "이중 탄소" 발전 전략은 청정 에너지, 고급 장비 및 기타 분야의 급속한 발전을 촉진합니다. 예를 들어, 풍력 발전은 현재 10% 미만에서 2060년에는 50% 이상으로 증가할 것입니다. "중국산" 및 "에너지 안보"와 같은 국가 전략의 실현을 위한 중요한 보장입니다. 우리 모두 알다시피, 베어링 재료의 롤링 요소의 기술적 어려움은 페룰보다 크고 강구의 어려움은 롤러와 바늘보다 큽니다. 다른 베어링 강구와 비교하여 고하중 베어링 강구는 다음과 같은 기술적 어려움이 있습니다. ② 더 큰 크기: Φ 89mm까지의 큰 하중 강구 크기(해당 봉재 사양은 Φ 60mm), 강철 구조의 균일성을 제어하기 어렵습니다. ③ 열악한 사용 환경: 풍력 베어링은 전체 수명 주기 동안 유지 보수가 필요하지 않습니다. 저온, 부식 및 기타 열악한 환경에서 사용됩니다. 강철의 P 함량은 0.010% 이하여야 합니다.
위의 특성을 바탕으로 큰 내력 강구는 강재의 개재물 수가 적고 크기가 작고 탄화물이 미세하고 균일하며 P와 같은 유해 원소의 함량이 낮을 것을 요구합니다. 현재 국내 및 해외 생산은 주형 주조 공정만 채택할 수 있지만 이 공정은 높은 에너지 소비, 낮은 생산 효율 및 높은 제조 비용의 문제가 있습니다. 따라서 환경친화적이고 효율적인 제강 연속 주조 공정을 개발하여 중하중 강구용 강을 생산하는 것이 업계의 추구 목표가 되었습니다. 이를 성공적으로 극복할 수 있다면 국내외 격차를 메울 수 있으며 금속 수율만 금형 주조의 약 83%에서 연속 주조의 96% 이상으로 증가할 것이다.
야금 산업의 지속적인 기술 발전으로 베어링 강의 인 함량과 용강의 순도는 더 이상 베어링 강의 품질 향상을 위한 제한 링크가 되지 않았지만 일부 특수강 기업은 연속 주조 공정을 사용하여 다음을 수행할 수 있습니다. 작은 사양 생산（ Φ 그러나 고효율 전로(oxygen 공급 강도가 5.0에 도달Nm3/ 분 /t) 및 빠른 정련 모드와 연속 주조 공정으로 대형 및 장수명 베어링 강구를 안정적으로 생산하는 방법. 따라서 Jiangsu Zhongtian iron and Steel Group Special Steel Co., Ltd.는 환경친화적이고 효율적인 제강 연속 주조 공정을 통해 고하중 강구강을 생산하는 것을 목표로 합니다. 이 프로젝트는 전로의 고효율 저인함량 제어, 용강 순도의 고속 정련, 낮은 중심 편석, 높은 조직 균일성 제어와 같은 과학 기술 문제와 산업 공통 문제를 해결해야 합니다.
Ⅱ.문제 해결을 위한 아이디어 및 기술 솔루션
하중이 큰 강구는 충격, 압축, 전단 등의 높은 교번 응력 하에서 오랫동안 사용되어 왔습니다. 한편, 그들 중 일부는 "큰 하중, 큰 사양 및 긴 수명"의 특성을 가진 풍력 터빈 베어링 강구와 같은 추운 지역에서 사용되었습니다. 큰 하중을 견디는 강구의 엄격한 품질 성능을 충족하기 위해 강재의 품질 지표는 다음과 같아야 합니다. ① 높은 청정도, 작은 개재물(DS {{0}}.5 이하) , 소량 저산소(T) O 5ppm 이하, 저칼슘[Ca] 2ppm 이하, 침수 고주파 초음파 탐상 적합(10MHz + 21db 게인) ; ② 미세조직과 물성이 균일하고 압연빌릿의 탄소편석지수가 1.05이하, 순형상이 2.5이하, 밴드형상이 2.0이하이다. ③P 0.010퍼센트 이하.
따라서 프로젝트는 "녹색 효율성, 초청결 및 높은 조직 균일성"의 세 가지 핵심 기술에 중점을 둡니다. 주요 연구 아이디어와 내용은 다음과 같다.
1. 고효율 컨버터의 저인 제어 기술에 관한 연구
저인 함유강(0.01% 이하의 인 함량)을 제련하는 전통적인 전로에서는 일반적으로 이중 슬래그 방법 또는 이중 결합 방법을 채택하고 산소 공급 강도는 3.5nm3/ (분 ·t). 이 제련 모드의 생산 효율은 낮고 제련 주기가 5분 이상 연장됩니다. 단일 슬래그 방식을 채택하고 전로의 산소 공급 강도를 높이는 것이 전로의 제련 주기를 단축하는 가장 효과적인 방법입니다. 그러나 탈탄속도가 빨라지고, 로내 건조가 용이하고, 탈인효과가 떨어지고, 비산확률이 높아지는 등 일련의 문제가 발생하게 된다. 전로 고휘도 제련에 존재하는 문제점을 바탕으로 전로 제련공정의 탈인법칙을 연구하고 다상슬래그 탈인기술을 접목하여 고효율, 초저인 전로 제련공정을 개발하였다.
전로의 탈인 메커니즘에 따라 전로 슬래그 내 인의 분포 법칙을 연구한다. 그림 1은 전로 슬래그의 광물상 조성을 보여줍니다. P가 주로 존재함을 알 수 있다.C2S-C3P단계. 따라서 비중을 높여C2S-C3P상은 전로 슬래그의 탈인 효과를 향상시킬 수 있습니다.
그림 1 회전로 슬래그의 광물상 조성
열역학 소프트웨어의 도움으로F행동S산업 생산 데이터와 함께 슬래그의 FeO 함량을 줄이면C2S-C3P슬래그의 위상 비율. 예를 들어, 50% CaO + 20% SiO2 + 10% MgO +XFeO예를 들어 5% P2O5를 더한 경우C2S-C3P상비는 그림 2와 같이 슬래그의 FeO 함량이 감소함에 따라 점진적으로 증가합니다.
그림 2 FeO가 미치는 영향C2S-C3P상비
그림 3은C2S-C3P컨버터 슬래그의 위상 제어 결과. 블로잉 종료 전 1-2분 동안 건을 누르면 전로 슬래그의 FeO 함량이 최적화 전 16-20퍼센트에서 10-12퍼센트로 감소될 수 있음을 알 수 있습니다. 전로 슬래그의 염기도를 적절하게 낮추는 조건에서C2S-C3P단계는 여전히 얻을 수 있습니다.
그림 3C2S-C3P최적화 전후 전로 슬래그의 상비
그림 4는 산소 공급 시간에 대한 산소 공급 강도의 영향을 보여줍니다. 산소공급강도가 3.5에서 증가한 것을 알 수 있다.Nm3/min/t에서 5.0Nm3/t/min이면 평균 산소 공급 시간을 3.1분 단축할 수 있습니다.
그림 4 산소 공급 강도가 산소 공급 시간에 미치는 영향
그림 5 산소공급강도가 탈인에 미치는 영향
그림 5는 탈인에 대한 산소 공급 강도의 영향을 보여줍니다. 의 비중을 높인 것을 알 수 있다.C2S-C3P산소 공급 강도가 3.5에서 증가하더라도 전로 슬래그의 상Nm3/min/t에서 5.0Nm3/t/min, 전로 슬래그의 탈인 능력이 원래 공정에 비해 더욱 향상되어 저인강의 고효율 및 저비용 제련이 최종적으로 실현됩니다.
2. 고속화 초청정 외부정제 기술 연구
전통적으로는 장시간 정련할수록 쇳물의 순도를 높이는 데 용이하다고 여겨져 베어링강의 정련시간은 통상 80~120min으로 조절한다. 정련시간이 30분을 초과하면 정련시간이 길어져도 개재물의 제거효과가 크지 않음을 알 수 있다. 동시에, 장기간의 슬래그 강철 반응은 초기 고체 알루미나 또는 마그네시아 알루미나 스피넬 개재물에서 저 융점 칼슘 알루미네이트로 개재물이 변형되어 후속 RH 공정에서 개재물을 효율적으로 제거하지 못합니다. 궁극적으로 용강의 순도에 영향을 미칩니다.
이 연구는 전통적인 생각을 깨뜨립니다. 한편으로는 정련시간을 40분 이내로 제어하여 정련공정에서 슬래그강 반응을 억제하는 고속 고효율 정련공정을 개발한다. 동시에 개재물 조성에 대한 합금의 영향을 연구하고 개재물에 대한 합금의 영향을 제거하는 방법을 찾습니다. 마지막으로, 고체 알루미나 및 마그네시아 알루미나 스피넬 개재물의 제어를 실현합니다. RH의 강력한 진공 처리로 고체 알루미나 및 마그네시아 알루미나 스피넬 개재물의 고효율 제거가 실현됩니다. 고체 알루미나 및 마그네시아 알루미나 스피넬 개재물의 제거 효율은 RH 공정에서 매우 높기 때문에 RH 고진공(< 67pa) treatment time is shortened from the initial 25-30min to 15min, the average total oxygen of steel can be reduced from the initial 6ppm to 5ppm.
그림 6은 최적화된 프로세스의 구현 효과를 보여준다. 최적화를 통해 원공정의 정련시간이 80-120분에서 30-40분으로 단축되고 정련과정에서 용강의 교반강도가 조절되는 것을 알 수 있다. 정제 후 고체 마그네슘 알루미늄 스피넬 내포물을 제어합니다.
(a) LF 끝의 포함 구성; (b) 베어링강의 총산소량(2021년)
그림 6 공정 최적화 후 제어 결과
3 턴디시 신 야금기술 연구
고체 알루미나 및 마그네시아 알루미나 스피넬에 대한 베어링 강철의 개재물을 제어함으로써 연속 주조 공정에서 노듈레이션이 발생하여 원활한 생산에 영향을 미칩니다(연속 및 안정적인 주조로의 수는 일반적으로 6 이하입니다). 동시에 노듈레이션의 일부가 강철에서 무작위로 벗겨져 대규모 대규모 개재물을 형성하여 강철의 청결도를 심각하게 저하시킵니다. 이 문제를 고려하여 새로운 유형의 턴디시 야금 기술이 개발되었습니다. 그 목적은 턴디시에서 용강의 고효율 흐름을 유도하고, 개재물의 부유를 촉진하고, 용강의 순도를 더욱 향상시키고, 노즐 노듈레이션을 줄이는 목표를 달성하고, 베어링 강의 주조성이 좋지 않은 기술적 문제를 해결하는 것입니다. 매크로 포함 적격률이 낮습니다. 동시에 전자기력의 작용으로 각 흐름 사이의 온도가 균일하고 턴디시 양면의 온도차를 원래 프로세스의 3 ~ 5도에서 1 ~ 2도까지 줄일 수 있습니다.
그림 7은 주조 슬래브의 개재물 수 검사 결과를 보여줍니다. 턴디쉬에 전자교반을 가한 후 주조 슬라브의 개재물 수가 더욱 감소함을 알 수 있으며, 이는 턴디쉬에 전자교반을 가한 경우 용강의 순도를 더욱 향상시킬 수 있음을 의미한다. 그림 8은 턴디시에서 스토퍼 로드의 상승 속도에 대한 전자기 교반의 영향을 보여줍니다. 턴디시 내 용강의 순도가 더욱 향상됨에 따라 전자기 교반을 가한 후 스토퍼 로드의 상승 속도가 현저히 감소합니다. 턴디쉬에 전자기 교반을 가한 후 용강의 연속 주조로의 수를 6개에서 8개로 늘릴 수 있습니다. 그림 9는 턴디시 양쪽에서 용강의 온도차를 보여줍니다. 턴디쉬에 전자교반을 가한 후 턴디쉬 양단의 쇳물의 온도차이는 원래 공정에서 3~5도에서 1~2도로 감소할 수 있음을 알 수 있다.
그림 7 빌렛 내 개재물 수에 대한 턴디시 전자 교반의 영향
그림 8 스토퍼 로드의 상승 속도에 대한 턴디시에서의 전자기 교반의 영향
그림 9 용강의 온도 균일성에 대한 턴디시에서의 전자기 교반 효과
4. 고압 및 고온 확산 기술 하에서의 정밀 동적 연속 주조 공정 연구
기존의 대형 내하중 강구는 다이캐스팅 공정으로 생산됩니다. 주된 이유는 연속 주조 공정으로 생산된 베어링 강구의 탄화물 불균일 제어가 요구 사항을 충족할 수 없기 때문입니다. 연환원 기술의 대중화로 탄소 편석 제어 능력은 향상되었으나 여전히 응고 종점을 정확히 찾아 합리적인 환원 적용이 불가능한 문제에 직면해 있다. 이 프로젝트에서 꽃의 동적 응고 시뮬레이션이 설정되었습니까? 납 충전 시험과 감소 균열 분석과 함께 응고 끝의 위치와 고형률의 변화 법칙을 마스터하고 "어디를 누르고 어떻게 누르는가"라는 핵심 프로세스 이론 문제를 해결하고 개발합니다. "과열, 2차 냉각 강도, 속도 및 동적 고압"의 다중 요소 결합 공정 기술은 연속 주조 공정에서 중심 편석의 제어 문제를 극복합니다. 총 감소량이 20-25mm에 도달하면 빌릿의 탄소 분리 지수는 1.06-1.10로 제어됩니다. 고온 확산 효과에 대한 유지 온도 및 시간의 영향을 연구함으로써 고효율 및 에너지 절약 및 고온 확산을 갖춘 유연한 공정이 개발되었습니다. 고압에서 연속 주조 슬래브의 균열 온도가 1240℃이고 균열 시간이 8시간일 때, 중앙 탄소 분리 지수는 1.05에 도달하고 밴드 형상은 2.0 이하입니다.
Fig. 10은 고압을 가한 후 주물 슬라브의 탄소 편석 제어 결과를 보여준다. 주조 슬라브의 평균 탄소 분리 지수는 1.06~1.10에 달할 수 있음을 알 수 있다.
그림 10 베어링강 빌렛의 탄소편석 제어 결과
Fig. 11은 고압에서의 연속주조와 고온확산공정(124{{10}}도에서 8시간 동안 유지)에 의한 고내력 볼강의 최적화 전과 후의 카바이드 밴드 조직의 형태를 보여준다. . 그 중 고온 확산 소둔 공정을 통해 주조 빌릿의 탄소 편석은 1.06~1.10에서 1.05로 더욱 감소하고, 압연재의 카바이드 밴드 조직은 3.0에서 2.0 이하로 감소된다.
그림 11 60mm 개선 전후의 Φ 카바이드 밴드 형상:
(a) 개선 전 100 ×; (b) 개선 전 500 ×; (c) 개선 후 100% ×; (d) 개선 후 500 ×
5. 대형 베어링 강봉의 온라인 구조 제어 기술 연구
대규모 연속 주조 베어링 철근 메쉬의 탄소 제어는 업계에서 일반적인 기술 문제입니다. 코어 온도 "블랙 박스", 큰 코어 표면 온도 차이, 불충분한 압연 제어 용량 및 냉각 제어 용량, 동적 CCT, 동적 위상 변환 및 제어 압연의 온도 필드와 같은 요인으로 인해 발생하는 핵심 공정 이론 문제를 고려하여 Gleeble 열 시뮬레이션 시험을 통해 냉각 공정을 연구하고, 코어 온도 제어 기능을 갖춘 대형 베어링 강봉 개발 플러스 Fe3C 2상 영역, 고온 재결정 영역 및 단면 초고속 제어 냉각에서 압연을 제어하는 온라인 구조 제어 기술 롤링 및 네트워크 카바이드의 안정적인 제어 2.5 등급 이하.
그림 12 열간 압축 2회 후 100crmnsi6-4의 미세구조
(a) 850 플러스 840도; (b)850 플러스 800도; (c) 850 플러스 760도; (d) 850 + 720도 - 20도/s 600도까지 냉각
Ⅲ.주요 혁신 성과
이 프로젝트는 연속 주조 공정을 시작하여 금형 주조 및 수입을 대체하고 녹색 배출 감소, 고품질 및 고효율, 에너지 절약 및 소비 감소의 공정 연구 및 혁신에 중점을 두어 큰 하중에 대한 강철의 핵심 제어 기술을 성공적으로 해결했습니다. 베어링 강구, 산업 응용을 실현했습니다. 프로젝트의 주요 기술 혁신:
1. 다이캐스팅이 아닌 연속주조로 중하중 강구용 봉재를 제조하는 최초의 핵심기술입니다. 완제품 비율은 약 13% 증가했으며, 제품 수명 주기에서 탄소 배출량은 105.3kg/t 감소하여 4.3% 감소했습니다(중국 금속 계획 및 연구소 데이터). 실현되었다;
2. "전로의 고효율 탈인 + LF 개재물의 큰 젖음각 제어 + RH 강한 순환"을 결합한 빠르고 깨끗한 제련 공정 기술이 개발되었습니다. 효율은 약 30퍼센트 증가하였고 베어링강 DS는 0.5이하, 저산소~5ppm이하, 저칼슘[Ca] 2ppm이하, 고 - 주파수 침수 탐상 적격률 99% 이상(10MHz + 21db 게인)을 실현했습니다.
3. "턴디시 균질화 기술과 연속 주조 빌렛 정밀 동적 대감압과 고온 확산 공정"의 다요소 결합 공정 기술이 개발되어 연속 주조 공정에서 중심 편석의 기술적 문제가 해결되었습니다. 압연 빌릿의 탄소 분리 지수는 1.{3}}5 이하이고 밴드 카바이드는 2.0 이하였습니다.
4. 코어 온도 제어 플러스 대형 베어링 강봉 개발 Fe3C 2상 영역 및 재결정 영역에서 제어 압연 및 압연 후 단면 초고속 제어 냉각 및 네트워크 카바이드의 안정적인 제어 온라인 구조 제어 기술 이하 2.5등급까지.
Ⅳ.적용 및 효과
이 프로젝트는 다양한 혁신 기술을 통합합니다. "고로 용철 → 전로 → 정련 → 진공 탈기 → 블룸 연속 주조 → 가열 및 블루밍 → 제어 압연 및 냉각"의 연속 주조 및 압연 공정 흐름을 처음으로 채택했습니다. 대형 내하중 강구용 강재의 핵심 제어 기술을 성공적으로 극복하고 금형 주조 및 수입 대체를 실현했습니다.
프로젝트 성과 평가 위원회는 성과가 일반적으로 국제 최고 수준에 도달했다고 믿습니다. 본 프로젝트 제품은 풍력발전용 대형 내하중 강구, 차폐기, 대형 굴삭기 등 주요 공정 설비에 광범위하게 사용되어 국내외 유명 베어링 강구 고객에게 고품질 원료를 제공한다. 지난 3년 동안 총 102000톤을 판매했고 누적 순이익은 1억5300만 위안에 달해 중국 고급 베어링 제조 산업 체인의 기술 발전에 긍정적인 기여를 했습니다.
자세히 알아보기WBM스틸 볼:
베어링 강구는 산업에서 중요한 기본 구성 요소입니다. 베어링 강구는 정밀 베어링 산업 및 수명에서 오랜 사용 역사를 가지고 있으며 더 널리 사용됩니다. 일반적으로 강구와 공으로 알려진 회전이 있는 대부분의 장소에 강구가 존재한다고 할 수 있습니다. 스틸 볼은 베어링, 하드웨어, 전자, 철 예술, 기계 장비, 전력, 광업, 야금 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다.
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