高碳鉻軸承鋼，對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，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Timken公司沒有采用連鑄。1991年和1997年在ASTM舉辦的軸承鋼國際會議，軸承鋼連鑄仍然是一個有爭議的課題；到目前為止，沒有一片文章報道，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包括：鋼包和中間包烘烤、下渣監(jiān)測、留鋼及中間包鋼水加熱，全程無氧化保護澆注，結晶器頁面自動控制，結晶器小振幅高頻率振動，結晶器二冷末端電磁攪拌，輕壓下技術。 鋼液準備溫度控制連鑄機的選擇拉速和二冷的控制 保護澆鑄連鑄電磁攪拌連鑄軸承鋼的碳化物特性及其均勻化技術鑄坯斷面、壓縮比及輕壓下連鑄坯的質量1 鋼液準備嚴格控制化學成分較少或消除鑄坯內裂和偏析裂，Mn/S≥30，鋼液殘鋁量0.01%-0.015%——堵水口，減少Al2O3 2 溫度控制冷卻強度比模鑄大，凝固界面的溫度梯度高，柱狀晶發(fā)達，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；鑄坯凝固時柱狀晶發(fā)達因素中，過熱度、二冷強度等是導致偏析與縮孔主要因素。影響連鑄坯低倍質量的連鑄工藝參數(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。 精煉終點溫度計算T精煉終點=T液+ΔT鋼包-中間包+ΔT+k（t1+t2） k值與鋼包容量、耐火材料的導熱性和加熱周轉情況密切相關，使鋼包處于熱平衡狀態(tài)取得的值。3 連鑄機的選擇軸承鋼選擇立式較為理想。它是高質量、高硬度鋼，若采用弧型機，關鍵是弧型半徑——硬度高，鑄坯矯直時，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——對裂紋敏感，采用弱冷二冷制度。低拉速有利于縮短液心長度，抑制柱狀晶的長大，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，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)擴大，但剛的凝固系數(shù)下降，液相穴增長，對于改善軸心碳偏析不利；使用0.15-0.20 Mpa的壓縮空氣，實現(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)鑄坯的斷面尺寸調整拉速，將二冷配水量控制在0.25-0.31 L/kg。5 保護澆鑄是防止二次氧化所必備的條件。四個環(huán)節(jié)：鋼包至中間包的鋼流、中間包的內鋼液面、中間包至結晶器鋼流、結晶器內鋼液面；鋼包至中間包采用長水口，氬氣保護。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；中間包至結晶器使用浸入式水口，結晶器內鋼液面采用適應低過熱度和低拉速澆鑄的保護渣。6 連鑄電磁攪拌 電磁攪拌對改善軸承鋼的連鑄坯質量有重要作用——高溫區(qū)和低溫區(qū)充分混合，加快過熱度的導出，并折斷樹枝晶，增加結晶核心及等軸晶數(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 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度、合理的結晶器和二冷末端的電磁攪拌組合使用、輕壓下技術和合理的連鑄坯加熱技術。8 鑄坯斷面、壓縮比及輕壓下壓縮比與某些質量指標發(fā)生關系，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到模鑄材原因之一。另外鋼錠一般需經(jīng)均熱爐高溫擴散退火處理，碳化物偏析得到不同程度的均勻擴散；鋼錠——二火成材（鋼錠均熱爐、初軋機開坯后鋼坯連續(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歐美——小方坯連鑄機，省去開坯，一次成材大冶經(jīng)驗：小方坯生產(chǎn)特殊鋼，尤其是軸承鋼，為質量問題根源。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，可滿足我國現(xiàn)行軸承鋼的要求，壓縮比為14-21，壓縮比不得小于14。對于滾動體軸承鋼，有人認為最小壓縮比應為：35-50。軸承鋼的鑄坯斷面尺寸一般不應小于200mm×200mm，較大斷面的鑄坯，可借助大的壓縮比來達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，費用高；小斷面一次成材，費用低。但是高碳鉻軸承鋼的軸心碳偏析是一個突出的質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?shù)奈恢?，用壓輥對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。 動態(tài)輕壓下示意圖液芯位置變化鑄機上液芯位置的變化動態(tài)輕壓下的應用現(xiàn)狀 國際上掌握并廣泛應用動態(tài)輕壓下技術的公司主要有：奧鋼聯(lián)VAI;德國SMS Demag;意大利Danieli;日本住友重機; VAI連鑄機在中國板坯連鑄機份額達到60%9 連鑄坯的質量 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——提高了軸承鋼的質量，連鑄軸承鋼的氧含量進一步提高，因為模鑄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)量較大的國家，瑞典SKF公司到目前為止仍堅持模鑄工藝。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、鋼錠的高溫擴散處理、增大錠重加大壓縮比等；連鑄——降低鋼液過熱度、控制拉速、調整而冷段的冷卻強度、培植電磁攪拌、加大壓縮比、甚至在凝固末端實施輕壓下或鍛打。注意只是得到相當程度的改善，偏析還會存在的，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世界各國普遍采用接觸疲勞壽寧試驗方法來衡量軸承材質的優(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，切取試樣進行推力片接觸疲勞試驗。連鑄與模鑄軸承鋼接觸壽命比較 結果由表可知，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。