一种低成本超纯高强韧性低碳不锈轴承钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种低成本超纯高强韧性低碳不锈轴承钢及其制备方法：C 0.13％～0.30％；Si 0.05％

【技术实现步骤摘要】
一种低成本超纯高强韧性低碳不锈轴承钢及其制备方法


[0001]本专利技术属涉及金属冶炼
，更具体地说，涉及一种低成本超纯高强韧性低碳不锈轴承钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]不锈轴承材料广泛应用于航天、航空、核工业以及高新技术产品中，因而，不秀轴承材料不仅要具有良好的耐腐蚀性能，还需具备高的韧性、高的高温硬度以及高的接触疲劳寿命等。而现有技术中的不锈轴承钢一般具有高的碳含量和高的铬含量，所以它不可避免地会产生大块的共晶碳化物，在实际使用过程中，当轴承承受较大载荷时，易在共晶碳化物处造成应力集中而产生疲劳裂纹源，使轴承的使用性能和接触疲劳寿命受到损害。
[0003]经检索，申请号为202010199297.4的中国专利技术专利公开了一种含氮的不锈轴承钢，其各组元的百分含量为C 0.25～0.35％，Si 0.5～1.0％，Mn 0.5～1％，Cr 14～16％，Mo 0.85～1.1％，V 0.1～0.18，N 0.3～0.5，稀土元素0.005～0.05％，Ni≤0.5％，P≤0.01％，S≤0.002％。虽然该专利中碳含量较低，但是由于其含有较高的氮，因而导致后续在冶炼过程中，使得钢中的氧含量较高，纯净度较差，同样不利于轴承寿命的提高。又如，申请号为202010694806.0、201611097136.4的中国专利技术专利均公开了不锈轴承钢的成分，且碳含量较低，但是均为含氮的不锈轴承钢，因此同样不能进行真空处理，钢中氧含量、夹杂物含量较高。
[0004]此外，申请号为201610013209.0的中国专利技术专利公开了高碳高强韧钨钼复合二次硬化不锈轴承钢及制备方法，其成分为C 0.20
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0.40％，Cr 10.0
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14.0％，Ni 2.0
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8.0，Mo 1.0
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5.0％，W 0
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2.0％，Co 10
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16％，V 0
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0.6％，Nb 0
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0.2％，Si≤0.5％，Mn≤0.5％，S≤0.01％，P≤0.01％，其余为Fe及其他不可避免的杂质元素和稀土元素。但是由于该成分中不含Al，或者含有较低含量的杂质铝(≤0.02％)无法有效降低钢中的氧含量,如果不含有铝，钢中单纯的加入稀土起不到对夹杂物变形的作用，而即使含有0.02％的杂质铝，由于较低的稀土含量(0.006％)也不足以使夹杂物有效变性。特别是该申请案中并未对钛含量进行专门的控制，残余的钛含量最高可达0.02％，与N形成的氮化钛夹杂严重影响轴承的寿命，而即使普通的轴承钢钛含量也不超过0.003％。此外，钢中的碳含量较高、Cr含量较低，而这是影响轴承钢不锈性能的最重要指标，因此，轴承钢耐蚀性较差。制备工艺采取真空感应+真空自耗重熔或电渣重熔的双联工艺。采用真空感应+真空自耗重熔，无法向电渣重熔那样有效的吸附钢中的夹杂物；而采用真空感应+电渣重熔，虽然电渣重熔可以吸附夹杂物，但是无法有效降低钢中的氮、氢含量。因此，该申请案的关键成分设计及生产工艺不能确保获得超纯的不锈轴承钢。

技术实现思路

[0005]1.专利技术要解决的技术问题
[0006]本专利技术的目的在于提供一种低成本超纯高强韧性低碳不锈轴承钢，通过优化元素
选择及采用合理的制备工艺，制备出超纯的低碳不锈轴承钢，确保其具备高强韧性、高耐腐蚀、高的疲劳寿命等特点。
[0007]2.技术方案
[0008]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0009]本专利技术的一种低成本超纯高强韧性低碳不锈轴承钢的制备方法，其过程为：钢水初炼
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AOD精炼
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LF精炼
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IC浇铸
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VIM熔炼
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ESR电渣重熔
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VAR真空自耗重熔，获得一种低成本超纯高强韧性低碳不锈轴承钢。
[0010]作为本专利技术的更进一步改进，在进行钢水初炼过程中，首先在EAF炉内熔化废钢，所述废钢为普通的Q235钢坯，其加入量为420kg～520kg/吨钢，熔化过程大量吹氧，补加石灰，直至钢水中磷含量小于等于0.003％；然后将炉渣扒除干净，加入高碳铬铁250kg～300kg/吨钢，待全部溶化后，且钢液中C≥2.0％，P≤0.01％时，出钢。
[0011]作为本专利技术的更进一步改进，在AOD精炼过程中，进行氧氩混吹脱碳，当碳为0.06％～0.1％时，停止吹氧；然后加入金属钴，钼铁，钨铁，金属镍，继续吹氧，直至碳小于0.02％；然后将炉渣扒净，出钢；且在出钢过程加入金属铝块、金属硅、碳粉、萤石、石灰、铝矾土、镁球、石英砂。
[0012]作为本专利技术的更进一步改进，其加入的金属钴130～165kg/吨钢，钼铁85kg～96kg/吨钢，钨铁11～28kg/吨钢；金属镍23～38kg/吨钢；金属铝块量0.5kg/吨钢，硅0.7kg
‑
2.2kg/吨钢，碳粉1.2～3.2kg/吨钢；萤石+石灰+镁球+石英砂20kg/吨钢，其按重量比例为萤石12％～20％，石灰45％
‑
55％，铝矾土12％～25％，镁球5％～10％，石英砂2％～8％。
[0013]作为本专利技术的更进一步改进，在LF精炼过程中，向渣面加碳粉进行脱氧，按照1.0
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2.0kg/吨钢加入；控制白渣保持时间2个小时以上，且在白渣保持时间1.0～1.5小时时，加入铌铁0.9～1.6kg/吨钢、钒铁10～13kg/吨钢；在LF精炼过末期钢水中各元素占总重量的百分比例为：C 0.16％～0.33％；Si 0.05％
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0.2％；Mn≤0.15％；Cr 14.0％
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17.0％；Ni 2.3％
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4.0％；Co 13.0％
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16％；Mo 5％
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6％；W 0.7％
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2.0％；Nb+V 0.7％
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1.2％；P+S+Ti≤0.025％；Al≤0.002％；O≤40ppm，N 150～300ppm；H≤8ppm其它元素为Fe。
[0014]作为本专利技术的更进一步改进，在IC浇铸过程中，在氩气保护下采用底铸法浇铸，且浇铸过热度不低于50℃。
[0015]作为本专利技术的更进一步改进，在进行VIM熔炼过程前，将IC浇铸的钢锭锻造成直径100mm的圆棒，然后机加工成直径80mm的圆棒，即作为VIM熔炼的原料；在VIM熔炼过程中，在小于20Pa的压力下熔化时间4
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5小时，待完全熔化后，压力≤3Pa时，转入精炼期，精炼1～2个小时后，按照吨钢0.5～0.8kg加入铝粒，继续精炼0.5
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1小时后，按照吨钢0.02～0.2kg Ce、0.03～0.3kg La、0.2～0.4kg Y加入，再精炼1～2小时后，真空下出钢、浇铸成自耗电极。
[0016]作为本专利技术的更进一步改进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本超纯高强韧性低碳不锈轴承钢的制备方法，其特征在于：其过程为：钢水初炼
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AOD精炼
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LF精炼
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IC浇铸
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VIM熔炼
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ESR电渣重熔
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VAR真空自耗重熔，获得一种低成本超纯高强韧性低碳不锈轴承钢。2.根据权利要求1所述的一种低成本超纯高强韧性低碳不锈轴承钢的制备方法，其特征在于：在进行钢水初炼过程中，首先在EAF炉内熔化废钢，所述废钢为普通的Q235钢坯，其加入量为420kg～520kg/吨钢，熔化过程大量吹氧，补加石灰，直至钢水中磷含量小于等于0.003％；然后将炉渣扒除干净，加入高碳铬铁250kg～300kg/吨钢，待全部溶化后，且钢液中C≥2.0％，P≤0.01％时，出钢。3.根据权利要求2所述的一种低成本超纯高强韧性低碳不锈轴承钢的制备方法，其特征在于：在AOD精炼过程中，进行氧氩混吹脱碳，当碳为0.06％～0.1％时，停止吹氧；然后加入金属钴，钼铁，钨铁，金属镍，继续吹氧，直至碳小于0.02％；然后将炉渣扒净，出钢；且在出钢过程加入金属铝块、金属硅、碳粉、萤石、石灰、铝矾土、镁球、石英砂。4.根据权利要求3所述的一种低成本超纯高强韧性低碳不锈轴承钢的制备方法，其特征在于：其加入的金属钴130～165kg/吨钢，钼铁85kg～96kg/吨钢，钨铁11～28kg/吨钢；金属镍23～38kg/吨钢；金属铝块量0.5kg/吨钢，硅0.7kg
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2.2kg/吨钢，碳粉1.2～3.2kg/吨钢；萤石+石灰+镁球+石英砂20kg/吨钢，其按重量比例为萤石12％～20％，石灰45％
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55％，铝矾土12％～25％，镁球5％～10％，石英砂2％～8％。5.根据权利要求4所述的一种低成本超纯高强韧性低碳不锈轴承钢的制备方法，其特征在于：在LF精炼过程中，向渣面加碳粉进行脱氧，按照1.0
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2.0kg/吨钢加入；控制白渣保持时间2个小时以上，且在白渣保持时间1.0～1.5小时时，加入铌铁0.9～1.6kg/吨钢、钒铁10～13kg/吨钢；在LF精炼过末期钢水中各元素占总重量的百分比例为：C 0.16％～0.33％；Si 0.05％
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0.2％；Mn≤0.15％；Cr 14.0％
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17.0％；Ni 2.3％
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4.0％；Co 13.0％
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16％；Mo 5％
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6％；W 0.7％
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2.0％；Nb+V 0.7％
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1.2％；P+S+Ti≤0.025％；Al≤0.002％；O≤0.004％，N 0.015～0.03％；H≤0.0008％，其它元素为Fe。6.根据权利要求5所述的一种低成本超纯高强韧性低碳不锈轴承钢的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐涛，马红军，吴振忠，舒美良，王鹏，韩继鹏，常立忠，黄日圣，王宏博，章静能，
申请(专利权)人：安徽富凯特材有限公司，
类型：发明
国别省市：