一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢的制造方法技术

本发明专利技术提供了一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢的制造方法，该制造方法依次包括：电炉冶炼

【技术实现步骤摘要】
一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢的制造方法


[0001]本专利技术涉及特殊钢冶金
，特别涉及一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢的制造方法
。

技术介绍

[0002]轴承是铁路列车的关键零部件，铁路轴承既要承受复杂交变载荷，又要保证长期稳定的高速运转，其性能直接影响列车运行安全
。
为此，对轴承的制造和制造轴承的原材料提出了非常苛刻的要求
。
[0003]在铁路轴承钢材料牌号选择上，国外
NTN、Timken、Brenco
等知名企业主要采用渗碳轴承钢
。
我国铁路货车轴承套圈用料为渗碳轴承钢
。
用渗碳轴承钢制造的轴承零件，表面有高的耐磨性，同时心部具有较高的抗冲击韧性
。
满足铁路轴承高速
、
重载荷和抗冲击的特点
。
[0004]在钢材冶炼生产方法上，国外先进企业有电渣冶炼工艺或真空脱气模铸工艺
。
我国一直以来采用保守的电渣冶炼工艺
。
电渣冶炼工艺生产的钢材，非金属夹杂物颗粒细小且分布均匀
、
组织均匀性和致密性高，产品质量完全满足铁路轴承制造需要，但存在生产批量小
、
生产效率低，批量管理复杂
、
成本高
、
环境污染严重等问题
。
为此，国外先进企业已开始采用低成本高效率的真空脱气工艺生产铁路轴承钢
。
近年来，国内钢厂也开始尝试采用采用真空脱气模铸或连铸工艺生产铁路轴承钢
。
相对于电渣重熔工艺，真空脱气模铸或连铸工艺可大幅度提高生产效率，缩短生产周期，大幅度降低生产成本
。
但以目前实物水平，在产品均匀性致密性等方面控制不稳定不理想
。
[0005]铁路轴承钢的现有生产技术中存在的缺陷有：采用电渣冶炼工艺生产，生产效率低，生产成本高，环境污染严重
。
采用真空脱气模铸工艺生产，材料组织均匀性致密性差，淬透性不稳定，零件热处理变形严重，材料纯净度不够，很难做到塔型宏观夹杂物检测零缺陷
。
[0006]有鉴于此，特提出本专利技术
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢及其制造方法，本专利技术的制造方法有效降低了钢材的氧含量
、
钛含量
、
硫含量，降低了夹杂物含量，细化了微观非金属夹杂物尺寸，宏观夹杂物缺陷为
0。
解决了现有技术中真空脱气模铸轴承钢纯净度和致密性不足的问题
。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢的制造方法，其特征在于，依次包括：电炉冶炼
、LF
精炼
、RH
真空脱气
、
模铸浇注
、
钢锭高温扩散
、
钢锭轧制开坯和钢坯轧制步骤；
[0010]其中，在
LF
精炼过程中，控制钢水中
Al
的质量含量为
0.020
‑
0.050
％，并控制钢水
中
N
的质量含量为
0.007
‑
0.012
％；
[0011]在钢锭高温扩散步骤中，对模铸钢锭进行加热，加热温度为
1260
‑
1290℃
，加热时间
≥5
小时；
[0012]在钢坯轧制步骤中，对钢坯进行加热，轧制，其中，加热温度为
1180
‑
1230℃
，保持时间
≥40
分钟，终轧温度为
850
‑
950℃。
[0013]进一步的，电炉冶炼步骤中，采用偏心底大功率电弧炉；优选地，所述偏心底大功率电弧炉的功率为
28000w。
[0014]进一步的，电炉冶炼步骤中，采用电炉吹氧脱碳，控制冶炼终点碳的质量含量
≤0.10
％；优选地，出钢温度
≥1640℃
；优选地，出钢过程中向钢水中加入
Al
，加入
Al
的质量为
≥2.0kg/t
；优选地，出钢后需去除净钢包中的炉渣；优选地，冶炼完成后向钢水中加入
2.0
‑
3.0kg/t
的精炼渣；优选地，所述精炼渣的主要成分为
Al2O3和
CaO
，其中，
CaO
的质量含量为
45
％
‑
60
％
。
[0015]进一步的，
LF
精炼步骤中，在钢水中加入专用精炼渣；优选地，所述专用精炼渣的加入量为
4.0
‑
6.0kg/t
；优选地，所述专用精炼渣和电炉冶炼完成后加入的精炼渣的组分含量均相同；优选地，在
LF
精炼过程中，电极加热升温，添加低
Ti
合金，其中，合金中
Ti
含量
≤0.01
％；优选地，所述低
Ti
合金包括
Ni
板
、Mo
铁
、Cr
铁合金中的至少一种；优选地，总精炼时间
≥60min
；优选地，出钢温度为
1550
‑
1650℃。
[0016]进一步的，
RH
真空脱气步骤中，全程采用氩气搅拌，氩气压力为
0.1MPa
～
66.7Pa
，保持时间＞
20min
；
[0017]和
/
或，
RH
炉内的
N
含量控制在
70
‑
120ppm
；
[0018]和
/
或，模铸浇注步骤中，全程采用氩气作为保护气体，所述保护气体中含氧量
≤1000ppm
；和
/
或，模铸浇注得到的模铸钢锭为3吨钢锭；
[0019]和
/
或，钢锭轧制开坯的终轧温度为
900
‑
1000℃。
[0020]进一步的，钢锭高温扩散步骤中，加热时间为5‑
10h
；
[0021]和
/
或，钢坯轧制步骤中，单道次变形压下率为
20
～
40
％；优选地，轧制压缩比为
18
～
43
％
。
[0022]除此之外，本专利技术还提供了一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢，包括如下质量百本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢的制造方法，其特征在于，依次包括：电炉冶炼
、LF
精炼
、RH
真空脱气
、
模铸浇注
、
钢锭高温扩散
、
钢锭轧制开坯和钢坯轧制步骤；其中，在
LF
精炼过程中，控制钢水中
Al
的质量含量为
0.020
‑
0.050
％，并控制钢水中
N
的质量含量为
0.007
‑
0.012
％；在钢锭高温扩散步骤中，对模铸钢锭进行加热，加热温度为
1260
‑
1290℃
，加热时间
≥5
小时；在钢坯轧制步骤中，对钢坯进行加热，轧制，其中，加热温度为
1180
‑
1230℃
，保持时间
≥40
分钟，终轧温度为
850
‑
950℃。2.
根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，电炉冶炼步骤中，采用偏心底大功率电弧炉；优选地，所述偏心底大功率电弧炉的功率为
28000w。3.
根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，电炉冶炼步骤中，采用电炉吹氧脱碳，控制冶炼终点碳的质量含量
≤0.10
％；优选地，出钢温度
≥1640℃
；优选地，出钢过程中向钢水中加入
Al
，加入
Al
的质量为
≥2.0kg/t
；优选地，出钢后需去除净钢包中的炉渣；优选地，冶炼完成后向钢水中加入
2.0
‑
3.0kg/t
的精炼渣；优选地，所述精炼渣的主要成分为
Al2O3和
CaO
，其中，
CaO
的质量含量为
45
％
‑
60
％
。4.
根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，
LF
精炼步骤中，在钢水中加入专用精炼渣；优选地，所述专用精炼渣的加入量为
4.0
‑
6.0kg/t
；优选地，所述专用精炼渣和电炉冶炼完成后加入的精炼渣的组分含量均相同；优选地，在
LF
精炼过程中，电极加热升温，添加低
Ti
合金，其中，合金中
Ti
含量
≤0.01
％；优选地，所述低
Ti
合金包括
Ni
板
、Mo
铁
、Cr
铁合金中的至少一种；优选地，总精炼时间
≥60min
；优选地，出钢温度为
1550
‑
1650℃。5.
根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，
RH
真空脱气步骤中，全程采用氩气搅拌，氩气压力为
0.1MPa
～
66.7Pa
，保持时间＞
20min
；和
/
或，
RH
炉内的
N
含量控制在
70
‑
120ppm
；和
/
或，模铸浇注步骤中，全程采用氩气作为保护气体，所述保护气体中含氧量
≤1000ppm
；和
/
或，模铸浇注得到的模铸钢锭为3吨钢锭；和
/
或，钢锭轧制开坯的终轧温度为
900
‑
1000℃。6.
根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，钢锭高温扩散步骤中，加热时间为5‑
10h
；和
/
或，钢坯轧制步骤中，单道次变形压下率为
20
～
40
％；优选地，轧制压缩比为
18
～
43
％
。7.
一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢，其特征在于，包括如下质量百分比的化学成分：
C
：
0.20
～
0.22
％
、Si
：
0.28
～
0.32
％
、Mn
：
0.55
～
0.62
％
、P
：
0.009

【专利技术属性】
技术研发人员：李德胜，李博鹏，刘月云，田浩，李小琴，余雷，肖爱平，魏康，
申请(专利权)人：大冶特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：