一種軸承鋼的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種軸承鋼的制備方法。該方法包括冶煉及合金化、連鑄、軋制、緩冷等步驟，控制鋼的化學成分質量百分比含量為：C：0.95～1.05％，Si：0.20～0.30％，Mn：0.30～0.35％，Mo：0.02～0.05％，Cr：1.45～1.48％，AlS：0.015～0.035％，Cu≤0.05％，S≤0.025％，P≤0.025％，Ni≤0.05％，[O]≤12×10-6，[H]≤2×10-6，余為Fe和不可避免的雜質。本發明生產的軸承鋼，鋼材全氧含量可穩定控制在8ppm以下，非金屬夾雜含量少而分布均勻，鑄坯組織均勻性，降低鑄坯偏析級別，鋼質穩定、抗疲勞性能均好。
【專利說明】一種軸承鋼的制備方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種軸承鋼的制備方法，屬于鋼鐵冶煉【技術領域】。

【背景技術】
[0002]軸承鋼是用來制造滾珠、滾柱和軸承套圈的鋼。軸承在工作時承受著極大的壓力和摩擦力，所以要求軸承鋼有高而均勻的硬度和耐磨性，以及高的彈性極限。對軸承鋼的化學成分的均勻性、非金屬夾雜物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分嚴格，即非金屬夾雜含量少而且分布均勻，并要求碳化物分布均勻，是所有鋼鐵生產中要求最嚴格的鋼種之一 O
[0003]中國專利文件CNl02418041A公開了一種軸承鋼的生產方法，該鋼種的連鑄坯斷面為直徑180mm的圓還，經一火成材工藝，軋制的成品鋼材為直徑不超過60mm的圓鋼；其化學成分及重量百分含量為:碳重量百分含量為0.95-1.05%，硅重量百分含量為0.15-0.35 %，錳重量百分含量為0.25-0.45 %，磷重量百分含量小于等于0.025 %，硫重量百分含量小于等于0.025 %，鉻重量百分含量為1.40-1.65 %，余量為Fe和無法檢測的微量雜質元素；其生產工藝為:轉爐、LF精煉爐、VD精煉爐、連鑄、加熱爐加熱并軋制。但是，該方法制備出的軸承鋼仍存在著非金屬夾雜物分布不均勻的問題，鋼的性能難以達到嚴格標準要求。


【發明內容】

[0004]針對現有技術的不足，本發明提供一種軸承鋼的制備方法。使得到的軸承鋼非金屬夾雜含量少而分布均勻，且碳化物分布均勻，鋼質穩定、抗疲勞性能均好。
[0005]本發明的技術方案如下:
[0006]一種軸承鋼的制備方法，包括電爐冶煉一 LF/VD精煉及合金化、連鑄、軋制、緩冷；控制鋼的化學成分質量百分比含量為:c:0.95~1.05%，S1:0.15~0.35%，Mn:0.25~
0.45 %，Cr: 1.40 ~1.65 %、Mo:≤ 0.10 %，Ni ≤ 0.30 %，Cu ≤ 0.25 %，P ≤ 0.025 %，S ≤ 0.025%, AlS:0.015 ~0.035%, [O]≤ 12Χ10-6，[H]≤ 2Χ10-6，余為 Fe 和不可避免的雜質；
[0007]包括步驟如下:
[0008](I)冶煉及合金化
[0009]采用電爐冶煉，終點磷≤0.012%,終點碳≤0.30%,電爐冶煉出鋼溫度為1600~1650°C，出鋼時隨鋼流加入鋼芯鋁3~4 kg /噸鋼進行預脫氧；LF爐精煉，精煉過程及時調渣，保持白渣精煉，使用石灰、碳化硅、專用調渣劑調渣，使得渣系組元控制為CaO 48~57%,Si028 ~13%、A120315 ~20%、MgO 6 ~10%、Fe0+Mn0 ( 2.0%,Ca0/Si02 = 4.0 ~
6.0，LF爐精煉出鋼溫度為1560~1600°C，出鋼時鋁控制在0.025~0.045%之間，溶解氧≤4ppm ；VD爐處理:VD爐真空度≤67Pa，保持時間15~20min，連鑄第一爐上鋼溫度1510~1520°C，其它爐次1495~1515°C，VD爐破真空后先加0.5~1.0kg/噸鋼鋼包覆蓋劑，再加0.3~0.5kg/噸鋼的碳化稻殼進行保溫，VD爐處理結束后軟吹氬時間15~20min ；
[0010]⑵連鑄
[0011] 260 mm X 300 mm坯型拉速控制在0.45~0.50m/min, 180 mm χ 220 mm坯型拉速控制在0.80~0.90m/min,鋼水過熱度控制在15~30°C，260mmX 300mm連鑄坯結晶器水流量控制在170~190m3/h，180mmX 220mm連鑄坯結晶器水流量控制在150~170m3/h，二冷比水量0.25~0.30L/kg，連鑄坯進拉矯機溫度950~1150°C，結晶器電磁攪拌控制電流300A、頻率3.0ΗΖ，末端電磁攪拌控制電流300A、頻率12.0HZ ；
[0012](3)軋制、緩冷
[0013]冷鋼坯在加熱爐內停留總時間4.5~6小時，其中高溫擴散時間2.5~3.5小時；熱鋼坯在加熱爐內停留總時間3.5~5小時，其中高溫擴散時間2.0~3小時；同支鋼坯沿長度方向的溫度差20~30°C ;開軋溫度1100~1300°C，終軋溫度850°C~940°C，緩冷時下副冷床溫度500°C~600°C。
[0014]以上各步驟中所述百分含量均為質量百分含量。
[0015]根據本發明優選的，所述軸承鋼，控制鋼的化學成分質量百分比含量為:C:
0.98 %, Si:0.23 %, Mn:0.31 %, Mo:0.02 %, Cr:1.45%, AlS:0.021 %, Cu ^ 0.05 %,S ≤ 0.025%, P ≤0.025%, Ni≤ 0.05%, [O] ≤12Χ10-6，[H] ≤ 2Χ10-6，余為 Fe 和不可避免的雜質。
[0016]根據本發明，優選的，步驟⑴中電爐冶煉時按廢鋼和鐵水質量比為(30~40):(60~70)加入廢鋼和鐵水，加入石灰1.6~2.4噸/爐，輕燒白云石0.2~0.4噸/爐，氧槍出口氧氣壓力1.2MPa，所述的石灰為12小時以內生產的新石灰；
[0017]優選的，所述調渣劑為鋁酸鈣；
[0018]優選的，出鋼時加入高碳錳鐵:0.8~1.2kg/噸鋼調整錳含量、高碳鉻鐵:20~22kg/噸鋼調整鉻含量；
[0019]優選的，電爐出鋼過程中鋼包的自由空間高度600~800 mm。
[0020]電爐冶煉在爐役良好時期進行，冶煉過程不補爐，不使用全新包、新渣線包；冶煉前期加強脫磷操作；熔清后根據爐渣狀況和分析結果，及時調渣、造好泡沫渣，電爐控制生產節奏，實現均衡生產，電爐與精煉爐之間不壓鋼。
[0021]根據本發明，優選的，步驟⑴中LF爐精煉時鋼包使用前烘烤，烘烤溫度不低于800°C，鋼水到位碳含量控制在0.85~0.95%之間，到位鋼水溫度1520~1560°C ;鋼包到位調整渣況，白渣保持時間10~20min取樣分析。
[0022]LF爐精煉過程在白渣流動良好情況下取一次樣，取一次樣前視成分情況喂入鋁線；精煉周期控制在40~45min/爐之間，保持白渣精煉，精煉爐穩定生產節奏，確保VD與連鑄之間壓鋼30min。
[0023]根據本發明，優選的，步驟(1)中VD爐處理時鋼包入VD爐前進行扒渣操作，扒渣量控制在總渣量的1/2。
[0024]根據本發明，優選的，步驟(2)中連鑄時控制第一爐中間包溫度1480~1495°C，其他爐次中間包溫度控制在1475~1485°C之間。
[0025]連鑄時每個中間包連拉爐數控制在8~12爐，根據節奏拉速按下限控制，保證5爐內拉速穩定在某個固定值上；連鑄異常坯必須切除干凈，如燒氧、換水口等切除1.0~
1.5m。
[0026]根據本發明，優選的，步驟(3)中冷鋼坯的加熱溫度控制在:上加熱溫度1230°C~1260°C，下加熱溫度1240°C~1260°C，均熱段溫度1200°C~1220°C ；
[0027]優選的，熱鋼坯的加熱溫度控制在:上加熱溫度1210°C~1250°C，下加熱溫度1240°C~1260°C，均熱段溫度 1200°C~1220°C ；
[0028]優選的，連鑄坯裝爐前用玻璃水均勻涂抹每支連鑄坯的豎側面上，涂抹長度在200~300mm。緩冷時，若為集中碼垛堆緩冷，垛位底部須放熱鋼緩冷。
[0029]本發明所提到的百分含量均為質量百分含量。
[0030]本發明步驟⑴精煉過程中保持白渣精煉，白渣取樣分析，控制碳0.98~1.0%、硅0.18~0.23 %、錳0.30~0.34 %、鉻1.42~1.46 %，其它化學成分P≤0.016 %、S ≤ 0.015%,A1S:0.025 ~0.045%。
[0031]本發明在冶煉以及冶金化過程中，嚴格控制溶解氧≤4ppm，使得非金屬夾雜物含量保持在較低的水平；在連鑄過程中嚴格控制鋼水過熱度在15~30°C，在軋制過程中嚴格控制加熱爐、熱鋼坯和冷鋼坯的溫度，使得非金屬夾雜物分布均勻。
[0032]本發明所用原料均為本領域常規的原料，未特別限定的工藝條件均按本領域常規操作。
[0033]本發明方法制備得到的軸承鋼非金屬夾雜含量少而且分布均勻，并且碳化物分布均勻，鋼質穩定抗疲勞性能良好；有益效果如下:
[0034]1、本發明在電爐冶煉過程中嚴格控制終點磷含量和終點碳含量，可將成品磷控制在0.012%以下，減輕磷的危害，控制終點碳> 0.30%，可防止鋼水過氧化，降低鋼中溶解氧含量，減輕精煉過程脫氧任務。電爐出鋼過程加入石灰和調渣劑，可充分利用出鋼過程的動力學和熱力學條件進行鋼渣混沖，加快精煉頂渣的熔化，并起到提前脫氧和脫硫的作用。
[0035]2、在精煉過程中嚴格控制到位碳含量，到位溫度，控制到位碳可精確控制碳成分，防止精煉過程過量加增碳劑增碳增加鋼中非金屬夾雜物，控制到位溫度1520~1560°C，可提高化渣速度和精煉效果，防止長時間化渣提溫增加鋼中氣體含量。嚴格控制溶解氧含量，鋼中溶解氧含量高低一定程度上決定了鋼水的純凈度，對軸承鋼來說精煉過程鋼水中溶解氧越低，最終鋼中全氧含量相對也較低，當然還要通過VD真空處理和軟吹氬充分去除非金屬夾雜與脫氣，以及加強連鑄過程保護澆注，防止二次氧化等措施來進一步降低鋼中全氧含量。嚴格控制渣系組元范圍，可保證精煉渣堿度、流動性、吸附夾雜物性能穩定，有利于脫硫、脫氧和去除夾雜物。
[0036]3、在VD爐處理過程中，嚴格控制上鋼溫度，軟吹時間，可保證VD爐處理時間符合工藝要求，穩定連鑄中間包鋼水過熱度，防止上鋼溫度波動造成過熱度不穩定，影響鑄坯質量。保證VD處理后軟吹氬時間15~20分鐘，可促進鋼中夾雜物充分上浮，提高鋼水潔凈度。
[0037]4、在連鑄過程，根據不同坯型工藝要求控制拉速、結晶器水流量、攪拌參數，保證鑄坯冷卻均勻，提高鑄坯組織均勻性，降低鑄坯偏析級別。
[0038]5、本發明生產的軸承鋼，鋼材全氧含量可穩定控制在Sppm以下，A粗夾雜物級別為O~0.5級，A細夾雜物級別為0.5~1.0級；B粗夾雜物級別為O~0.5級，B細夾雜物級別為O~1.0級；鋼中C類夾雜物級別為O級；D粗夾雜物級別為O級，D細夾雜物級別為O~0.5級。鋼材一般疏松0.5級，鋼材中心疏松0.5~1.0級；鋼材一般偏析0.5級，鋼材中心偏析0.5~1.0級。

【具體實施方式】
[0039]實施例中所用原料均為本領域常規原料，未特別限定的工藝條件均按本領域常規操作。
[0040]所用石灰為12小時以內生產的新石灰，石灰粉化率≤5.0%。
[0041]實施例1、GCrl5軸承鋼的制備，包括步驟如下:
[0042](I)冶煉及合金化
[0043]50t電爐冶煉
[0044]冶煉工藝要求:在爐役良好時期生產，冶煉過程不補爐，不使用全新包、新渣線包；鋼包使用前烘烤溫度≥800°C，氧槍出口氧氣壓力1.2MPa ；
[0045]電爐配料如表1所示:
[0046]表1、配料表單位:⑴
[0047]

【權利要求】
1.一種軸承鋼的制備方法，包括冶煉及合金化、連鑄、軋制、緩冷；控制鋼的化學成分質量百分比含量為:
C:0.95 ~1.05 %，S1:0.20 ~0.30 %，Mn:0.30 ~0.35 %, Mo:0.02 ~0.05 %,Cr:1.45 ~L 48 %，AlS:0.015 ~0.035 %，Cu ≤ 0.05 %，S ≤ 0.025 %，P ≤ 0.025 %,Ni ^ 0.05%, [O] ( 12X10_6, [H] ( 2X 10_6，余為 Fe 和不可避免的雜質； 包括步驟如下: (1)冶煉及合金化 采用電爐冶煉，終點磷≤0.012%，終點碳≤0.30%,電爐冶煉出鋼溫度為1600~1650°C，出鋼時隨鋼流加入鋼芯鋁3~4 kg /噸鋼進行預脫氧；LF爐精煉，精煉過程及時調渣，保持白渣精煉，使用石灰、碳化硅、調渣劑調渣，使得渣系組元控制為CaO 48~57%、Si028 ~13%、Al20315 ~20%、MgO 6 ~10%、Fe0+Mn0 ( 2.0%, Ca0/Si02 = 4.0 ~6.0，LF爐精煉出鋼溫度為1560~1600°C，出鋼時鋁在0.025~0.045%之間，溶解氧≤4ppm ；VD爐處理，VD爐真空度≤67Pa，保持時間15~20min，連鑄第一爐上鋼溫度1510~1520°C，其它爐次1495~1515°C，VD爐破真空后先加0.5~1.0kg/噸鋼鋼包覆蓋劑，再加0.3~0.5kg/噸鋼的碳化稻殼進行保溫，VD爐處理結束后軟吹氬時間15~20min ； (2)連鑄 260 mm X 300 mm坯型拉速控制在0.45~0.50m/min, 180 mm X 220 mm坯型拉速控制在0.80~0.90m/min，鋼水過熱度控制在15~30°C，260_X 300_連鑄坯結晶器水流量控制在170~190m3/h，180_X220mm連鑄坯結晶器水流量控制在150~170m3/h，二冷比水量0.25~0.30L/kg，連鑄坯進拉矯機溫度950~1150°C，結晶器電磁攪拌控制電流300A、頻率3.0ΗΖ，末端電磁攪拌控制電流300A、頻率12.0HZ ； (3)軋制、緩冷 冷鋼坯在加熱爐內停留總時間4.5~6小時，其中高溫擴散時間2.5~3.5小時；熱鋼坯在加熱爐內停留總時間3.5~5小時，其中高溫擴散時間2.0~3小時；同支鋼坯沿長度方向的溫度差20~30°C ;開軋溫度1100~1300°C，終軋溫度850°C~940°C，緩冷時下副冷床溫度500°C~600°C。
2.根據權利要求1所述的軸承鋼的制備方法，其特征在于，所述軸承鋼，控制鋼的化學成分質量百分比含量為:C:0.95 ~1.05%，Si:0.20 ~0.30%，Mn:0.30 ~0.35%，Mo:0.02 ~0.05%, Cr:1.45 ~1.48%, AlS:0.015 ~0.035%, Cu ( 0.05%, S ≤ 0.025%,P^0.025%, Ni ^ 0.05%, [O] ( 12X10' [H] ( 2X 10_6，余為 Fe 和不可避免的雜質。
3.根據權利要求1所述的軸承鋼的制備方法，其特征在于，所述軸承鋼，控制鋼的化學成分質量百分比含量為:c:0.98%, Si:0.26%, Mn:0.31%, Mo:0.02%, Cr:1.46%,Al:0.021 %, Cu ^ 0.05 %, S ^ 0.005 %, P ^ 0.016 %, Ni ^ 0.05 %, [O]≤ 12 X 10-6，[H]≤2Χ10_6，余為Fe和不可避免的雜質。
4.根據權利要求1所述的軸承鋼的制備方法，其特征在于，步驟(1)中電爐冶煉時按廢鋼和鐵水質量比為(30~40): (60~70)加入廢鋼和鐵水，加入石灰1.6~2.4噸/爐，輕燒白云石0.2~0.4噸/爐，氧槍出口氧氣壓力1.2MPa。
5.根據權利要求1所述的軸承鋼的制備方法，其特征在于，步驟(1)中電爐冶煉時所述調渣劑為鋁酸鈣；出鋼時加入高碳錳鐵:0.8~1.2kg/噸鋼調整錳含量、高碳鉻鐵:20~22kg/噸鋼調整鉻含量。
6.根據權利要求1所述的軸承鋼的制備方法，其特征在于，步驟(1)中LF爐精煉時鋼包使用前烘烤，烘烤溫度不低于800°C，鋼水到位碳含量控制在0.85~0.95%之間，到位鋼水溫度1520~1560°C ;鋼包到位調整渣況，白渣保持時間10~20min取樣分析。
7.根據權利要求1所述的軸承鋼的制備方法，其特征在于，步驟(1)中VD爐處理時鋼包入VD爐前進行扒渣操作，扒渣量控制在總渣量的1/2。
8.根據權利要求1所述的軸承鋼的制備方法，其特征在于，步驟(2)中連鑄時控制第一爐中間包溫度1480~1495°C，其他爐次中間包溫度控制在1475~1485°C之間。
9.根據權利要求1所述的軸承鋼的制備方法，其特征在于，步驟(3)中冷鋼坯的加熱溫度控制在:上加熱溫度1230°C~1260°C，下加熱溫度1240°C~1260°C，均熱段溫度1200。。~1220。。。
10.根據權利要求1所述的軸承鋼的制備方法，其特征在于，步驟(3)中熱鋼坯的加熱溫度控制在:上加熱溫度1210°C~1250°C，下加熱溫度1240°C~1260°C，均熱段溫度1200。。~1220。。。
【文檔編號】C22C38/22GK104178698SQ201410439823
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月1日 優先權日:2014年9月1日
【發明者】周艷麗, 徐峰, 劉娟, 董萌, 崔長安, 時振明, 吳兵, 倪友來, 馬傳慶, 石軍強 申請人:山東鋼鐵股份有限公司