一种盾构机用稀土轴承钢钢锭及其生产方法技术

本发明专利技术涉及一种盾构机用稀土轴承钢钢锭及其生产方法，属于轴承钢冶炼技术领域。为解决现有轴承钢无法满足盾构机用轴承钢要求的问题，本发明专利技术提供了一种盾构机用稀土轴承钢钢锭及其生产方法，包括电炉冶炼→LF精炼→VD真空精炼→模铸浇铸→罩冷。本发明专利技术在现有轴承钢基础上增加了Ni元素及稀土元素，提高了Mn、Mo含量，并控制Al、Cu含量，提高了钢的抗疲劳强度、淬透性、屈服强度、抗拉强度，抗回火稳定性和韧性，通过有效降低钢锭中Al

【技术实现步骤摘要】
一种盾构机用稀土轴承钢钢锭及其生产方法
本专利技术属于轴承钢冶炼
，尤其涉及一种盾构机用稀土轴承钢钢锭及其生产方法。
技术介绍
目前国产盾构机的三大关键部件主轴承、液压件和电气控制组件均长期依赖进口，使国产盾构机生产成本居高不下，制造工期也受制于人，严重限制了国产盾构机的发展和市场竞争力。盾构机制备技术难度大、工序复杂，细微的瑕疵都会导致故障乃至事故的发生，尤其是对盾构机关键部件主轴承所用的轴承钢质量要求最为严格。轴承钢中夹杂物会遗传到钢锭、锻造、轧制、成品上，破坏钢材基体的连续性，造成钢材组织的不均匀性，会成为内部疲劳源和裂纹源，在轴承使用过程中容易形成裂纹等缺陷，严重恶化轴承内部的组织、结构、硬度等性能，导致轴承失效。为了保证盾构机的性能和使用寿命，必须要严格控制轴承钢钢锭中有害元素氧含量、钛含量和夹杂物数量。但现有轴承钢生产方法得到的轴承钢无法满足盾构机轴承钢的要求，如何降低钢锭中夹杂物含量，使钢锭组织更加均匀，获得满足盾构机要求的轴承钢成为本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决现有轴承钢无法满足盾构机用轴承钢要求的问题，本专利技术提供了一种盾构机用稀土轴承钢钢锭及其生产方法。本专利技术的技术方案：一种盾构机用稀土轴承钢钢锭的生产方法，包括电炉冶炼→LF精炼→VD真空精炼→模铸浇铸→罩冷，电炉冶炼过程中：以优质铁水和废钢为钢材材料，出钢碳含量不低于0.15wt％，出钢先增碳至碳含量0.83～0.93wt％，出钢脱氧将铝含量控制在0.030～0.040wt％，出钢过程合金化按钢种化学成分下限控制，出钢时加入低钛复合精炼渣和白灰，全程氩气搅拌；LF精炼过程中：氩气搅拌状态下进行LF精炼，加入低钛复合精炼渣并完成升温化渣，分批加入扩散脱氧剂进行造渣，当炉渣达到精炼渣系的条件，即CaO45～58％、SiO26～10％、Al2O325～35％、MgO≤8％时开始白渣精炼；钢液温度不低于1580℃且成分合格，吊包倒渣进入VD位；所述VD真空精炼：真空条件下控制氩气流量进行VD真空精炼，放散后加入稀土合金和钢包覆盖剂，继续氩气软吹完成精炼；所述模铸浇铸：全程在氩气保护下进行浇注，开浇后调整好注流，保证钢液上升平稳，完成浇注后罩冷得到盾构机用稀土轴承钢钢锭。进一步的，所述优质铁水要求化学成分中P≤0.080wt％、S≤0.040wt％、Ti≤0.060wt％；电炉冶炼过程中出钢温度不低于1580℃，所述氩气搅拌将钢液面裸露面积直径控制在Φ100～150mm。进一步的，所述低钛复合精炼渣的添加量为10～18.3kg/t、所述白灰的添加量为10kg/t；所述出钢脱氧时当出钢碳含量为0.15～0.30wt％时，脱氧铝添加量为1～1.17kg/t，当出钢碳含量为0.30wt％以上时，脱氧铝添加量为0.67～0.83kg/t。进一步的，所述精炼过程中氩气流量为10～50NL/min；精炼位加入低钛复合精炼渣0～8.3kg/t。进一步的，所述精炼过程中的分批加入扩散脱氧剂是指第一次取样前加入等质量混合的铝粒和碳粉1～1.3kg/t进行前期脱氧，取样后加入等质量混合的碳粉和碳化硅份进行后期脱氧，后期脱氧剂用量不低于2kg/t。进一步的，所述白渣精炼时间不低于30min，精炼时间不低于50min；进入VD位时控制渣层厚度为50～100mm。进一步的，所述VD真空精炼的真空度为67Pa以下，VD真空精炼时氩气流量为20～40NL/min，保持不少于20min；所述钢包覆盖剂加入量不少于1.67kg/t；所述氩气软吹时间不少于20min，软吹时氩气流量控制在10～40NL/min。进一步的，所述模铸浇铸时氩气压力为0.02～0.03MPa，浇注过热度按锭型双盘控制为60±5℃，模铸的模温为30～80℃，氩气保护罩下沿与喇叭嘴砖上沿距离≤200mm。一种盾构机用稀土轴承钢钢锭生产方法生产的盾构机用稀土轴承钢钢锭，化学成分按重量百分含量包括：C：0.95～1.05％、Si：0.15～0.30％、Mn：0.60～0.80％、P≤0.010％、S≤0.005％、Cr：1.60～1.90％、Mo：0.50～0.60％、Ni：0.20～0.30％、Cu≤0.10％、Al≤0.050％，Ce：0.005～0.015％，Ti≤0.0015％、Ca≤0.0010％、As≤0.0050％、Sn≤0.0030％、Sb≤0.0020％、Pb≤0.0010％、Bi≤0.0010％、O≤0.0006％、H≤0.00015％、N≤0.0060％，其余为Fe及不可避免杂质。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的盾构机用稀土轴承钢钢锭与传统高碳铬轴承钢相比，在原材料的基础上增加了Ni元素及稀土元素，提高了Mn、Mo含量，并控制Al、Cu含量，通过元素含量的调整提高了钢的抗疲劳强度、淬透性、屈服强度、抗拉强度，抗回火稳定性和韧性，为轴承钢零部件提供稳定淬火性能、工件切削性能、耐磨性和抗点蚀性。本专利技术通过有效降低钢锭中Al2O3为主的夹杂物和气体含量，细化组织，使得到的钢锭组织均匀，有效改善了中心疏松、偏析等低倍缺陷，降低了非金属夹杂，使钢锭具有力学性能好、性能稳定、合格率高等特点，能够满足盾构机发展的需求。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置，若未特别指明，本专利技术实施例中所用的原料等均可市售获得；若未具体指明，本专利技术实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。实施例1本实施例提供了一种盾构机用稀土轴承钢钢锭的生产方法，包括电炉冶炼→LF精炼→VD真空精炼→模铸浇铸→罩冷；其中电炉冶炼过程中：以优质铁水和废钢为钢材材料，出钢碳含量不低于0.15wt％，出钢先增碳至碳含量0.83～0.93wt％，出钢脱氧将铝含量控制在0.030～0.040wt％，出钢过程合金化按钢种化学成分下限控制，出钢时加入低钛复合精炼渣和白灰，全程氩气搅拌；LF精炼过程中：氩气搅拌状态下进行LF精炼，加入低钛复合精炼渣并完成升温化渣，分批加入扩散脱氧剂进行造渣，当炉渣达到精炼渣系的条件，即CaO45～58％、SiO26～10％、Al2O325～35％、MgO≤8％时开始白渣精炼；钢液温度不低于1580℃且成分合格，吊包倒渣进入VD位；所述VD真空精炼：真空条件下控制氩气流量进行VD真空精炼，放散后加入稀土合金和钢包覆盖剂，继续氩气软吹完成精炼；所述模铸浇铸：全程在氩气保护下进行浇注，开浇后调整好注流，保证钢液上升平稳，完成浇注后罩冷得到盾构机用稀土轴承钢钢锭。实施例2本实施例提供了一种盾构机用稀土轴承钢钢锭的生产方法，包括电炉冶炼→本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构机用稀土轴承钢钢锭的生产方法，包括电炉冶炼→LF精炼→VD真空精炼→模铸浇铸→罩冷，其特征在于，/n电炉冶炼过程中：/n以优质铁水和废钢为钢材材料，出钢碳含量不低于0.15wt％，出钢先增碳至碳含量0.83～0.93wt％，出钢脱氧将铝含量控制在0.030～0.040wt％，出钢过程合金化按钢种化学成分下限控制，出钢时加入低钛复合精炼渣和白灰，全程氩气搅拌；/nLF精炼过程中：/n氩气搅拌状态下进行LF精炼，加入低钛复合精炼渣并完成升温化渣，分批加入扩散脱氧剂进行造渣，当炉渣达到精炼渣系的条件，即CaO45～58％、SiO

【技术特征摘要】
1.一种盾构机用稀土轴承钢钢锭的生产方法，包括电炉冶炼→LF精炼→VD真空精炼→模铸浇铸→罩冷，其特征在于，
电炉冶炼过程中：
以优质铁水和废钢为钢材材料，出钢碳含量不低于0.15wt％，出钢先增碳至碳含量0.83～0.93wt％，出钢脱氧将铝含量控制在0.030～0.040wt％，出钢过程合金化按钢种化学成分下限控制，出钢时加入低钛复合精炼渣和白灰，全程氩气搅拌；
LF精炼过程中：
氩气搅拌状态下进行LF精炼，加入低钛复合精炼渣并完成升温化渣，分批加入扩散脱氧剂进行造渣，当炉渣达到精炼渣系的条件，即CaO45～58％、SiO26～10％、Al2O325～35％、MgO≤8％时开始白渣精炼；钢液温度不低于1580℃且成分合格，吊包倒渣进入VD位；
所述VD真空精炼：
真空条件下控制氩气流量进行VD真空精炼，放散后加入稀土合金和钢包覆盖剂，继续氩气软吹完成精炼；
所述模铸浇铸：
全程在氩气保护下进行浇注，开浇后调整好注流，保证钢液上升平稳，完成浇注后罩冷得到盾构机用稀土轴承钢钢锭。


2.根据权利要求1所述一种盾构机用稀土轴承钢钢锭的生产方法，其特征在于，所述优质铁水要求化学成分中P≤0.080wt％、S≤0.040wt％、Ti≤0.060wt％；电炉冶炼过程中出钢温度不低于1580℃，所述氩气搅拌将钢液面裸露面积直径控制在Φ100～150mm。


3.根据权利要求1或2所述一种盾构机用稀土轴承钢钢锭的生产方法，其特征在于，所述低钛复合精炼渣的添加量为10～18.3kg/t、所述白灰的添加量为10kg/t；所述出钢脱氧时当出钢碳含量为0.15～0.30wt％时，脱氧铝添加量为1～1.17kg/t，当出钢碳含量为0.30wt％以上时，脱氧铝添加量为0.67～0.83kg/t。


4.根据权利要求3所述一种盾构机用稀土轴承钢钢锭的生产方法，其特征在于，所述精炼过程中氩气流量为10～50NL/min；精炼位加入低钛复合精炼渣0...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊洪进，陈列，傅排先，刘航，胡小强，董贵文，马忠存，金博鑫，王强，
申请(专利权)人：建龙北满特殊钢有限责任公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23