一种工业机器人关节柔轮用高强度RL40钢及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种工业机器人关节柔轮用高强度RL40钢及制备方法，由以下重量百分比的成分组成：C 0.25～0.55％，Si 0.15～0.45％，Mn 0.60～1.00％，Cr 0.7～1.20％，Ni 1.5～2.50％，Al 0.010‑0.050％，Mo≤0.30％，V≤0.10％，Ti≤0.030％，Re≤0.030％，Nb≤0.10％，Fe余量。与现有技术相比，本发明专利技术具有以下有益效果：钢中所添加的稀有合金(Re、V、Nb及Ti)在我国资源丰富，且对冶炼加入方法已具备成熟的操作经验；合金Re、V、Nb及Ti添加量少，效果显著，成本增加少；材料疲劳性能及寿命提高效果明显，可以由几百小时提高到几千小时，能完全满足高质量工业机器人关节柔轮材料的性能要求。

【技术实现步骤摘要】
一种工业机器人关节柔轮用高强度RL40钢及制备方法
本专利技术涉及金属材料冶炼领域，特别是一种工业机器人关节柔轮用高强度RL40钢及制备方法。
技术介绍
随着设备制造行业在高科技高质量方面的更新换代及高速发展，尤其是近年高端设备在各个行业需求量的不断扩大，机器人作为现代高科技流水生产环节的重要组成部分，研制开发高质量工业机器工作已成为企业的重中之重。机器人关节柔轮，是谐波齿轮减速器的基本组成元件，谐波齿轮减速器一般由波发生器、柔轮和刚轮三个元件组成。谐波齿轮传动是一种十分理想的仿人机器人用减速器。首先在同样的减速比下，与行星齿轮减速器、RV减速器等其他减速器相比它体积更小，质量更轻；其次它的回差小，定位精度高，易于实现精确的位置控制；最后谐波减速器在正确啮合的条件下其传动效率也比较高。也正因为如此，在目前研制出来的仿人机器人大多在其传动部分采用谐波减速器，主要是短筒柔轮谐波减速器和环形谐波减速器。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有技术的问题，提供一种工业机器人关节柔轮用高强度RL40钢及制备方法，制得的高强度RL40钢具有高强度、高韧性、高耐磨、长寿命、高可靠性，将高强度RL40钢用于工业机器人关节柔轮，能够提高工业机器人关节柔轮的使用寿命。为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：首先，本专利技术提供一种工业机器人关节柔轮用高强度RL40钢，由以下重量百分比的成分组成：另外，本专利技术还提供一种工业机器人关节柔轮用高强度RL40钢的制备方法，依次包括电炉初炼、精炼、真空脱气、铸电极坯、保护气氛电渣重熔、轧制过程坯、连轧，所述真空脱气中：真空脱气：真空度≤0.5乇下保持时间≥18分钟；脱气操作时的氩气控制：真空度>200乇，氩气压力0.20～0.35MPa，极真空时氩气压力0.25～0.45Mpa；按100％回收率加入量为0.015％稀土硅合金、0.010％纯稀土金属块；破真空后，根据温度情况进行渣面波动50～100mm的弱氩搅拌，时间大于15分钟，确定钢水的成分：C0.25～0.55％，Si0.15～0.45％，Mn0.60～1.00％，Cr0.7～1.20％，Ni1.5～2.50％，Al0.010-0.050％，Mo≤0.30％，V≤0.10％，Ti≤0.030％，Re≤0.030％，Nb≤0.10％，Fe余量；所述保护气氛电渣重熔中：电渣重熔采用保护气氛电渣炉生产，渣系采用CaF2、Al2O3、CaO、MgO组成的四元渣，按提纯渣生产，每支电渣锭所配渣量：75Kg±5Kg；根据电极坯成分及成品要求，确定脱氧剂为CaC2，用量为150g；正常冶炼的电力制度：42V～46V、11500～13500A；控制熔速7.0kg±0.5kg/min；冷却水温：30℃～60℃；锭型：Φ490mm；锭重：2700Kg±50Kg；脱锭时间：≥50min。本专利技术的制作原理是：选用合理碳范围的Cr、Ni材料，钢中主要添加特殊稀有元素Re及辅助元素V、Nb、Ti进行微合金化，并采用特种冶炼工艺后，降低钢中的气体含量、夹杂物数量、大小及改善夹杂物形状，使钢质达到高洁净、高均匀化。特别是钢中Re元素的适量添加，可显著提高钢的冲击韧性、提高钢的耐磨性、改变钢中夹杂物的形态，最终提高钢的疲劳性能。夹杂物的形态控制是Re元素在钢中的最主要作用，Re元素化合物在钢热加工变形时，仍保持细小的球形或纺锤形，较均匀地分布在钢材中，消除了原先存在的沿钢材轧制方向分布的呈多边形Ti夹杂、长条状MnS等夹杂，从而提高钢在使用中的各项性能，生产出满足客户需求并大幅提高疲劳寿命的工业机器人关节柔轮用RL40钢。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、钢中所添加的稀有合金(Re、V、Nb及Ti)在我国资源丰富，且对冶炼加入方法已具备成熟的操作经验。2、合金Re、V、Nb及Ti添加量少，效果显著，成本增加少。3、材料疲劳性能及寿命提高效果明显，可以由几百小时提高到几千小时，能完全满足高质量工业机器人关节柔轮材料的性能要求。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步描述，在此专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。本实施例的一种工业机器人关节柔轮用高强度RL40钢，由以下重量百分比的成分组成：制备时，具体步骤如下：步骤一、电炉初炼：将原料铁矿石在炼钢炉内熔化成钢水，全熔后升温至1560℃以上，开始进行氧化，吹氧压力控制在0.5～0.7MPa；脱碳量≥0.40％，氧化过程中分批加入铁矿石，总量控制在7～10Kg/t；氧化末终点成分：C≥0.10％、P≤0.010％；在1610℃以上除渣，扒渣量≥95％；在1620℃以上出钢，出钢时在钢水中加入合金硅铁、铬铁、锰铁、镍板、铝锭，使其主要合金含量达到标准要求：Si0.15～0.45％，Mn0.60～1.00％，Cr0.70～1.20％，Ni1.5～2.50％，Al0.010-0.050％，得到初炼钢水；步骤二、大包精炼：将初炼钢水倒入LF炉中，控制初炼钢水温度≥1540℃；精炼中控制氩气压力0.2～0.4MPa，根据大包样调整Al含量成分为0.040％～0.050％(保证后期脱气处理后Al含量满足0.010％～0.050％)，电加热时间≥10分钟后开始调渣；精炼过程调渣：根据钢中磷、硫含量及渣况加石灰和萤石调渣，并根据成分要求加入Fe-V(加入总量为22～28Kg)，不得加入工艺规定之外的渣料，用SiC粉和SiFe粉扩散脱氧：总量0.8Kg～2.5Kg/t；渣系目标成分：CaO:50％-58％，Si02:8％-12％，MgO:3％-6％，Al2O3:16％-22％；入精炼炉VD工位温度1630℃～1650℃±10℃；该工序得到精炼后钢水，使钢水成分达到标准要求：C0.25～0.55％，Si0.15～0.45％，Mn0.60～1.00％，Cr0.70～1.20％，Ni1.50～2.50％，Al0.010-0.050％，Mo≤0.30％，Fe余量。步骤三、真空脱气将精炼后的钢水进行真空脱气：真空度≤0.5乇下保持时间≥18分钟；脱气操作时的氩气控制：真空度>200乇，氩气压力0.20～0.35MPa，极真空时氩气压力0.25～0.45Mpa；按100％回收率加入量为0.015％稀土硅合金、0.010％纯稀土金属块；破真空后，根据温度情况进行渣面波动50～100mm的弱氩搅拌，时间大于15分钟，确定钢水的成分：C0.25～0.55％，Si0.15～0.45％，Mn0.60～1.00％，Cr0.7～1.20％，Ni1.5～2.50％，Al0.010-0.050％，Mo≤0.30％，V≤0.10％，Ti≤0.030％，Re≤0.030％，Nb≤0.10％，Fe余量。该工序得到真空脱气后的纯净钢水并浇铸成电极坯，使纯净度(气体含量及非金属夹杂物)达到标准要求并满足重熔需要。步骤四、保护气氛电渣重熔：电渣重熔采用保护气氛电渣炉生产，渣系采用CaF2、Al2O3、CaO、MgO组成的四元渣，按提纯渣生产，每支电渣锭所配渣量：75Kg±5Kg；根据电极坯成分及成品要求，确定脱氧剂为CaC2，用量为150g；正常冶炼的电力制度：42V～46V、11500～1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业机器人关节柔轮用高强度RL40钢，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：

【技术特征摘要】
1.一种工业机器人关节柔轮用高强度RL40钢，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：2.一种如权利要求1所述的工业机器人关节柔轮用高强度RL40钢的制备方法，依次包括电炉初炼、精炼、真空脱气、铸电极坯、保护气氛电渣重熔、轧制过程坯、连轧，其特征在于：所述真空脱气中：真空脱气：真空度≤0.5乇下保持时间≥18分钟；脱气操作时的氩气控制：真空度>200乇，氩气压力0.20～0.35MPa，极真空时氩气压力0.25～0.45Mpa；按100％回收率加入量为0.015％稀土硅合金、0.010％纯稀土金属块；破真空后，根据温度情况进行渣面波动50～100mm的弱氩搅拌，时间大于15分钟，确定钢水的成分：C0.25～0.55％，Si0.15...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈列，姚忠，苗红生，赵海东，钱才让，李明林，沈发全，方光锦，焦雯，
申请(专利权)人：西宁特殊钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：青海,63