一种高碳铬轴承钢及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高碳铬轴承钢及其制备方法，通过KR脱硫、转炉冶炼、脱氧、LF精炼、VD真空脱气、连铸、轧制、控冷和缓冷来制备高碳铬轴承钢，降低了钛、磷、硫、氧的含量，降低了中心疏松缩孔及中心偏析级别，减轻了铸坯偏析，减少了碳化物液析的产生，降低了钢材中心疏松级别，并改善了碳化物带状和网状；使制得的高碳铬轴承钢品质高，缺陷少，符合GB/T 18254

A high carbon chromium bearing steel and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高碳铬轴承钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于轴承钢生产
，具体涉及一种高碳铬轴承钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]GCr15钢是一种典型的高碳铬轴承钢，轴承钢的冶炼水平代表着一个国家的冶金水平，因此轴承钢也被称为“特钢之王”。国外发达国家如瑞典、日本、美国、德国等轴承钢产量和质量处于领先地位，氧含量控制在4
‑
6ppm、最大夹杂物尺寸在11μm以下、钛含量控制10ppm以下、化学成分波动范围小，钢中有害元素含量低并且质量稳定。
[0003]目前国内生产轴承钢与日本、欧洲等先进国家相比，在使用寿命、可靠性及承载能力等方面存在较大差距。中国生产的轴承主要为中低端轴承和中小型轴承，与国外高端轴承和大型轴承等高附加值轴承相比还存在差距，特别是在航空航天、高速铁路、高档轿车等工业领域用的关键轴承上，中国轴承的使用寿命、可靠性与承载能力较国外先进国家还有一定差距。
[0004]高碳铬轴承钢中的碳含量高，且还含有一定量的铬，铸坯中有大量的共晶碳化物，这些碳化物在钢坯加热时，大部分回熔到奥氏体中，但有少量碳化物未熔，且已熔部分在轧制时或轧后冷却时再次析出，形成碳化物液析、碳化物带状、碳化物网状组织。轴承在使用过程中，会因表皮碳化物的剥落而降低其耐磨性，会因内部碳化物颗粒增强裂纹敏感性，会因疲劳裂纹的产生扩展而降低疲劳寿命。碳化物网状是在钢中沿奥氏体晶粒边界析出呈网络分布的过剩二次碳化物。实际生产中，轴承钢坯通过加热、轧制及冷却，虽可降低碳化物网状级别，但很难完全消除钢中碳化物网状。
[0005]在考虑经济的条件下，应控制高碳铬轴承钢的氧含量及钛含量；提高夹杂物和碳化物的均匀性；降低和消除网状、液析和带状碳化物；减少低倍组织缺陷，一进步降低中心疏松、中心缩孔和中心成分偏析。
[0006]CN109402327B公开了种超纯净高碳铬轴承钢的炉外精炼生产方法，采用的工序为KR
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BOF
→
RS
→
LF
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RH
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CC
→
轧制，并进一步控制(1)KR铁水预处理的终点铁水硫含量≤0.005％；(2)BOF吹氧脱碳，终点碳含量在0.15％～0.80％，按铝氧平衡图出钢时向钢水中加入0.5kg/t以上的铝量使出钢后钢中氧含量降至30ppm以下，出钢温度控制在1600℃～1700℃；(3)在BOF转炉冶炼出钢后进行RS扒渣操作，并要除净钢包中的炉渣；(4)在LF精炼中添加精炼渣，控制精炼渣中自由CaO摩尔分数为40％～60％，控制钢中铝含量在0.03％～0.07％，出钢时氧含量控制在10ppm以下，出钢温度1550℃～1610℃；(5)RH真空脱气全程氩气搅拌，100Pa以下真空下保持时间10min以上，该方法具有高效率、低成本、节能的特点；然而，该方法制备的高碳铬轴承钢中钛含量不够低，且缺少对碳化物及钢材中心疏松级别的判定。
[0007]CN101586182B公开了一种降低轴承钢盘条碳化物网状级别的方法，包括如下步骤：首先对轴承钢连铸钢坯进行加热升温，在1030～1130℃的温度下进行粗轧、中轧和预精轧处理；其次对轧件进行预水冷处理，冷却速度控制在10～40℃/s，冷却时间控制在0.8～
2.2s；然后对轧件进行4～10道次精轧处理，开轧温度控制在900～950℃，终轧温度控制在920～990℃；再对轧件进行水冷处理，冷却速度控制在50～350℃/s，吐丝温度控制在760～820℃，制成散卷；最后对散卷进行风冷处理，风冷速度控制在2～10℃/s，散卷出风冷辊道的集卷温度控制在330～450℃，置于环境空气中冷却至常温。但该方法仅仅控制了碳化物网状，未控制其他杂质含量。
[0008]因此，需要提供一种高碳铬轴承钢的生产方法，使得钛磷、硫、氧等杂质含量低，同时减少碳化物液析的产生，改善碳化物带状和网状，从而值得高品质的高碳铬轴承钢。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种高碳铬轴承钢及其制备方法，通过KR脱硫、转炉冶炼、脱氧、LF精炼、VD真空脱气、连铸、轧制、控冷和缓冷，制备高碳铬轴承钢，降低钛、磷、硫、氧的含量，降低中心疏松缩孔及中心偏析级别，减轻铸坯偏析，减少碳化物液析的产生，降低钢材中心疏松级别，并改善碳化物带状和网状。
[0010]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]本专利技术的目的之一在于提供一种高碳铬轴承钢的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0012](1)将合金原料与铁水混合后，依次经过KR脱硫、转炉冶炼和脱氧，得到炼渣；
[0013](2)将精炼助剂与步骤(1)所述炼渣混合后，依次经过LF精炼和VD真空脱气，得到钢水；
[0014](3)将步骤(2)所述钢水依次经过连铸、轧制、控冷和缓冷，得到高碳铬轴承钢。
[0015]本专利技术通过KR脱硫、转炉冶炼、脱氧、LF精炼、VD真空脱气、连铸、轧制、控冷和缓冷，降低钛、磷、硫、氧的含量，降低中心疏松缩孔及中心偏析级别，减轻铸坯偏析，减少碳化物液析的产生，降低钢材中心疏松级别，并改善碳化物带状和网状。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述合金原料包括低钛硅铁、低钛高碳铬铁、金属锰和增碳剂。
[0017]优选地，所述低钛硅铁的钛含量≤0.06％，例如可以是0.01％，0.02％，0.03％，0.04％，0.05％，0.06％等；硅含量为70
‑
75％，例如可以是70％，71％，72％，73％，74％，75％等，其余为铁，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，所述低钛高碳铬铁的钛含量≤0.05％，例如可以是0.01％，0.02％，0.03％，0.04％，0.05％等；铬含量为55
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65％，例如可以是55％，56％，57％，58％，59％，60％，61％，62％，63％，64％，65％等；碳含量为0.1
‑
0.8％，例如可以是0.1％，0.2％，0.3％，0.4％，0.5％，0.6％，0.7％，0.8％等，其余为铁，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，所述增碳剂包括石油酯。
[0020]优选地，步骤(1)所述混合后得到的混合料中，硅含量为0.15
‑
0.35％，例如可以是0.15％，0.17％，0.2％，0.22％，0.25％，0.28％，0.3％，0.33％，0.35％等；铬含量为1.4
‑
1.65％，例如可以是1.4％，1.42％，1.45％，1.48％，1.5％，1.52％，1.55％，1.57％，1.6％，1.65％等；碳含量为0.95
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1.05％。例如可以是0.95％，0.97％，1％，1.02％，1.05％等，但并
不仅限于所列举的数值，上述数值范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高碳铬轴承钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将合金原料与铁水混合后，依次经过KR脱硫、转炉冶炼和脱氧，得到炼渣；(2)将精炼助剂与步骤(1)所述炼渣混合后，依次经过LF精炼和VD真空脱气，得到钢水；(3)将步骤(2)所述钢水依次经过连铸、轧制、控冷和缓冷，得到高碳铬轴承钢。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述合金原料包括低钛硅铁、低钛高碳铬铁、金属锰和增碳剂；优选地，所述低钛硅铁的钛含量≤0.06％，硅含量为70
‑
75％，其余为铁；优选地，所述低钛高碳铬铁的钛含量≤0.05％，铬含量为55
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65％，碳含量为0.1
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0.8％，其余为铁；优选地，所述增碳剂包括石油酯；优选地，步骤(1)所述混合后得到的混合料中，硅含量为0.15
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0.35％，铬含量为1.4
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1.65％，碳含量为0.95
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1.05％。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)所述KR脱硫时，加入脱硫剂；优选地，所述脱硫剂包括石灰；优选地，步骤(1)所述KR脱硫时，以1kg的合金原料为基准，所述脱硫剂的添加量为8
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12kg；优选地，步骤(1)所述KR脱硫的温度为1200
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1400℃；优选地，步骤(1)所述KR脱硫的时间≥20min；优选地，在步骤(1)所述KR脱硫之后，所述转炉冶炼之前，进行扒渣；优选地，步骤(1)所述KR脱硫在KR脱硫炉中进行；优选地，步骤(1)所述KR脱硫结束后，从所述KR脱硫炉排出的物料的硫含量≤0.010％。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述转炉冶炼在空气转炉中进行；优选地，步骤(1)所述转炉冶炼的温度为1600
‑
1800℃；优选地，步骤(1)所述转炉冶炼的时间为10
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30min；优选地，所述空气转炉的出料口采用滑板进行挡渣；优选地，步骤(1)所述转炉冶炼结束后，从所述空气转炉排出的物料的磷含量≤0.015％。5.根据权利要求1
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4任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)所述脱氧时，加入脱氧剂；优选地，所述脱氧剂包括铝锭；优选地，步骤(1)所述脱氧时，以1kg的合金原料为基准，所述脱氧剂的添加量为0.3
‑
0.8kg；优选地，步骤(1)所述脱氧的时间为5
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15min。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述精炼助剂包括石灰、铝粉、碳化硅和碳粉；优选地，以1kg的炼渣为基准，所述石灰的添加量为1
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1.5kg，所述铝粉的添加量为0.3
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0.8kg，所述碳化硅的添加量为0.4
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0.8kg，所述碳粉的添加量为0.2
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0.6kg；
优选地，步骤(2)所述LF精炼的温度为1500
‑
1580℃；优选地，步骤(2)所述LF精炼的时间为40
‑
60min；优选地，步骤(2)所述VD真空脱气的真空度≤67Pa；优选地，步骤(2)所述VD真空脱气的时间为10
‑
20min。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述连铸的拉速为0.95
‑
1.15m/min；优选地，步骤(3)所述连铸的过热度15
‑
25℃；优选地，在步骤(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪原，周攀，尹修刚，张川，韩常海，李诗斌，张俊，
申请(专利权)人：承德建龙特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：