轴承钢主要用于制造轴承的滚珠和滚圈，它具有很高的硬度、强度和耐磨性。由于轴承在工作时受力的接触面积很小，同时受高速度的反复不断变化的应力，所以对轴承钢的质量要求比较高。钢的纯净度和耐用寿命有着很密切的关系，因此对钢中气体的夹杂物的含量要求很严。为了进一步改善西王特钢的产品结构，提高公司的经济效益和企业美誉度，西王特钢瞄准高端市场，开发了GCr15轴承钢，西王特钢轴承钢GCr15棒线材已生产了2年，钢中氧含量均控制在12ppm以下，但钢中B、D类夹杂物（球状不变形夹杂物）级别仍然较高，普遍在粗系0.5~2.5级，细系0.5~2.0级（国际要求粗系≤1.0级，细系≤1.0级）。为了有效去除钢中的B、D类夹杂，通过对控制氧源、完善脱氧制度，优化精炼渣系、加强保护浇铸等措施，取得了显著效果。
西王特钢炼钢厂轴承钢生产流程为：80t UHP（EBT）（铁水热装比40~60%）+80t LF+90t VD+五机五流方圆坯合金钢连铸机+铸坯入坑缓冷+轧制成材。连铸机弧形半径为R10m，铸坯断面为160mm方坯、Ф180mm、Ф220mm、Ф250mm圆坯，采用全过程全封闭无氧化保护浇注、结晶器液面自动控制、GCr15专用结晶器保护渣保护浇注、结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌、二冷气雾冷却，更换结晶器浸入式水口连铸坯重接部分切除、头尾坯优化等技术。
2、夹杂物关键控制技术
2.1、控制氧源
合理的出钢氧位，尽量减少氧化渣浸入钢包，切断电炉出钢后的氧来源。电炉出钢碳含量决定了钢中初始溶解氧的含量。为减少脱氧产物的生成量，应通过控制电炉出钢碳含量来降低钢中初始氧含量。同时为了降低钢水中的钛含量。因此，西王特钢炼钢厂将每炉热装铁水比例稳定在40%~60%，出钢温度1620~1680℃，电炉终点碳C≥0.20%，保证熔清碳含量、泡沫渣操作和足够的脱碳量（大于0.30%），充分脱气、去夹杂，有效降低了钢中气体含量。根据炉渣中FeO含量对钢液平衡氧位的影响，严格出钢程序，坚持留钢10~15%力争出钢带渣＜0.5~1kg/t。
2.2、优化脱氧制度
脱氧合金种类、加入方式和加入时间决定了钢中夹杂物的种类、尺寸和数量。电炉出钢过程中首先加入硅锰合金进行预脱氧，当钢中含[Mn]为0.4%，[Si]为0.2%时，钢中的溶解氧含量能控制在50ppm左右。虽然Si-Mn脱氧速度比Al脱氧慢，脱氧产物与钢液的界面张力比较小。但其脱氧产物为熔点低，容易长大。关键是如何将Si-Mn脱氧产物从钢液中去除。采用钢包底吹Ar气，通过20min的弱搅拌，使钢液中的Si-Mn脱氧产物尽量脱除干净。根据川和高穗等人的研究结果来看，当用0.5%Mn+0.3%Si脱氧时，钢液中SiO2含量呈指数形式下降。
SiO2（%）=0.100exp（-0.63）
式中：t-为时间（min）
通过计算5min后钢液中的SiO2含量就能够降到42ppm，10min后钢液中的SiO2含量就能够降到1.8ppm。脱氧产物的缺点是夹杂物不变形，残留在钢中的氧化物夹杂数量多，尺寸比较小。另外，容易生成团簇状夹杂物。当钢液中存在[Mg]时，铝脱氧的产物可能出现尖晶石；当钢液中存在[Ca]时，铝脱氧的产物可能出现铝酸钙。由于这些脱氧产物熔点高、硬度也高，不变形，容易成为点状夹杂物，大大降低了轴承钢的使用寿命，所以要保持电炉出钢过程中较高的铝含量，在精炼过程中不再加入铝块脱氧。出钢1/3之后加入铝块，根据钢种全氧含量情况、铝损及成品铝控制要求，保证钢水到精炼后第一个样全Al含量在0.45%~0.65%之间，最终保证成品全铝控制在0.1%~0.15%之间。
2.3、精炼渣系的优化
为了提高精炼渣系脱硫、降低氧含量的效果，高碱度炉渣为首选渣系但是精炼渣的碱度也不能过大如果碱度过大，如大于5.0时，精炼渣熔点变高，成渣慢，炉渣流动性变差钢中易出现D类点状夹杂，也会影响脱氧和脱硫效果。因此，不宜采用过高碱度精炼渣，实践表明，精炼渣碱度CaO/SiO2，即R值控制在3.5＜R＜4.0，CaO/Al2O3，即A值控制在1.6＜A＜2.3，白渣保持时间大于20min。LF精炼结束后，渣中w（TFe+MnO）控制在0.5%~0.9%范围内，钢中全氧控制在7ppm~14ppm。高碱度精炼渣，虽有利于硫的去除，降低钢种氧的含量，提高大颗粒夹杂物的上浮效果，但是将导致球状夹杂物出现几率的上升，尤其是D类夹杂物超标，为此，在进入VD脱气之间，要进行扒渣换渣，重新造渣的工作，此时碱度维持在2.0~3.0之间最为合适。
2.4、夹杂物变性控制
精炼软吹、脱氧完成后，钢液中的大颗粒夹杂基本上浮完毕，但是细小夹杂物含量增加，使钢液的可浇性变差，容易造成钢液在浇注过程中水口结瘤。上VD真空脱气之前，根据钢液中酸溶铝含量向钢液中喂入一定量的Ba-Si线进行变性处理，形成低溶点铝钡酸盐，将Al2O3类夹杂物转化为钡铝硅酸盐类夹杂物（mBaO·hAl2O3·xSiO2），来改变钢液的流动性，提高钢液的可浇性，减少连铸时中间包水口、结晶器浸入式水口结瘤，避免烧氧操作造成的二次氧污染。但是，在此情况下仍然会发生水口絮流现象的发生，为改善这种局面的发生。在进VD真空脱气之前，必须适当补加一定量的Ca-Si线，控制在1m/t-steel。
2.5、全过程保护浇注，防止二次氧化
连铸过程中，实施全过程无氧化保护浇注，是防止钢液二次氧化的有效措施。适时加入中间包专用覆盖剂量增加，可能来自空气、与钢液接触的耐火材料和保护渣。从钢包/中间包、结晶器采用全和保温剂，形成隔绝空气的液渣层，减少钢液的二次氧化生成Al2O3夹杂物。钢包烧氧导致钢液中的溶解氧含量增加Als被氧化，产生大量的Al2O3夹杂物，保证钢包水口自开率。浇注含铝齿轮钢，全程氩气密封保护浇注至关重要，避免钢液裸露，防止钢液二次氧化，形成Al2O3夹杂物。采用钢包长水口+钢包水口与大包长水口接缝氩气保护+碱性中间包包衬+钢包开浇中间包吹氩+中间包专用弱碱性覆盖剂+结晶器浸入式水口+预熔型颗粒保护渣保护浇注，避免吸气氧化钢液，防止钢液的二次氧化。
3、效果
通过降低氧含量和夹杂物变性等工艺优化措施，初炼钢液到LF精炼位时的溶解氧含量为（30~75）ppm、LF精炼结束时，钢液溶解氧含量为（7~14）ppm，中间包钢液溶解氧含量为5ppm以下，钢材中全氧含量为（6~12）ppm，全氧含量平均在9ppm。B、D类夹杂物含量全部符合国标，为下一步生产高纯净度钢奠定了基础。
4、结语
（1）全过程工艺方法的优化是控制夹杂物的有效途径。控制电炉终点碳，降低初始氧含量，优化脱氧方式，精炼采用两次变渣系法，连铸保护浇铸等措施，实现了高纯净钢的生产，达到了预期的目标。
（2）精炼渣系的二次调整，既解决了钢水大颗粒（主要是B类）夹杂物上浮的问题，又有效解决了D类夹杂物超标的问题。
（3）夹杂物变性控制措施的实施，既有效控制了D类夹杂物，又有效控制钢水絮流问题，杜绝了钢水，因烧氧引起的二次氧污染。
