一种套圈用轴承钢及制备方法与流程

本发明属于轴承钢生产，更具体地，涉及一种套圈用轴承钢及制备方法。

背景技术：

1、一台机械设备的使用性能很大程度上取决于滚动轴承的精度、可靠性和寿命。轴承寿命的高低，主要决定于轴承材料的质量、轴承的结构、轴承的制造工艺技术以及轴承的使用状况等四大因素，而材料的质量好坏是关键，轴承钢不但对低倍组织、非金属夹杂、脱碳层有特殊要求，而且对碳化物不均匀性(液析、网状、带状)、显微空隙等有特殊要求，同时轴承钢也代表着特钢企业的研发技术管理水平，为满足轴承质量要求，生产及工艺设计难度较大。

2、相关技术人员采用200*240mm方坯通过现有技术方案生产φ60mm轴承钢，ti含量，碳化物液析、带状、网状等不够稳定，不能100％满足gb/t18254-2016新标准要求。

3、碳化物液析是液相中碳及合金元素富集而产生的亚稳共晶莱氏体，热加工时，被破碎成不规则碎块，沿压延方向呈链状或条状分布；碳化物带状是钢液在凝固过程中形成的晶间偏析，是碳高低浓度不同的偏析带，轧制延伸后冷却过程中高浓度区域析出大量的过剩的二次碳化物，从而形成黑白相间的碳化物条带组织；碳化物网状是过共析钢中沿奥氏体晶粒边界析出呈网络状分布的过剩的二次碳化物，它与钢的化学成分和偏析程度以及轧钢温度控制有关。

4、现有技术方案的流程如下：铁水--转炉冶炼--脱氧合金化--lf精炼--rh精炼--连铸--装炉加热--高压水除鳞--轧制--锯切--冷床--收集--入坑缓冷--出坑--矫直--包装--检斤--入库(现有技术方案采用铁水直上，转炉挡渣锥挡渣出钢、基本不剩水，脱氧合金化采用铝锭、硅锰合金、锰铁、高碳铬铁、低碳增碳剂、精炼合成渣等；轧制时为热轧工艺轧机机架间无冷却水，轧后运输辊道和冷床均为自然冷却)。

5、现有技术方案的具体缺点在于：

6、(1)生产gcr15轴承钢时采用的高炉铁水主要成分为c、mn、si、s、p、ti等，由于在此些元素中，ti的氧化性最高，氧气转炉冶炼终点ti几乎100％进入转炉渣中，因此，钢中ti来源主要为铁水、转炉渣及后续脱氧合金化的辅料。

7、(2)现有技术转炉虽采取挡渣出钢，但下渣量仍较大，不能有效防止lf工序顶渣回p、回ti；转炉合金化采用高碳铬铁，致使成品ti含量不稳甚至超标，ti含量不能有效控制。

8、(3)现有技术轧钢在炉加热时间较短；轧制时完全采用热轧及轧后自然冷却工艺，不进行特殊控制、操作相对简单。

9、以上缺点导致现有工艺经常出现产品不符合gb/t18254-2016要求，致使不能实现客户按期交货，给生产、销售等带来较大困难。

10、因此，目前亟待通过一种新的工艺技术，解决gcr15轴承钢圆钢ti含量超标，碳化物液析、带状和网状不达标的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种套圈用轴承钢及制备方法。本发明解决了gcr15轴承钢圆钢ti含量超标，碳化物液析、带状和网状不达标的问题。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种套圈用轴承钢的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

3、s1：对低钛铁水进行脱硫扒渣处理；将废钢与脱硫扒渣处理后的低钛铁水一起送入转炉内，进行转炉冶炼，采用双渣法同时供氧吹炼，达到转炉终点后，得到钢水；

4、s2：对转炉内的部分钢水进行双挡渣出钢，剩余部分留在转炉内；对出钢的钢水进行脱氧合金化，得到合金化钢水；

5、s3：将所述合金化钢水进行lf精炼，得到lf精炼钢水；

6、s4：将所述lf精炼钢水进行rh精炼，得到rh精炼钢水；

7、s5：连铸全程保护浇注，得到所述钢坯；

8、s6：将所述钢坯装入清空的蓄热式加热炉进行加热，出钢；对出钢后的钢坯进行轧制，利用水冷装置引导轧件通过精轧轧机同时进行水冷降温，轧件出精轧轧机后通过风冷装置进行风冷降温；

9、s7：对步骤s6得到的降温轧件进行锯切；然后，通过步进冷床冷却，同时冷床入口密排轴流风机进行冷却；最后经集捆、入缓冷坑缓冷和出坑矫直，得到所述套圈用轴承钢。

10、在本发明中，所述套圈用轴承钢的制备方法的工艺流程概括如下：低钛铁水--脱硫扒渣--转炉冶炼--双挡渣剩水出钢--脱氧合金化(低钛铬铁)--lf精炼--rh精炼--连铸--装炉加热--高压水除鳞--控温轧制--在线风冷--锯切--冷床风冷--收集--入坑缓冷--出坑--矫直--包装--检斤--入库。

11、根据本发明，优选地，在步骤s1中：

12、所述低钛铁水中的ti≤0.090％，si 0.30-0.34％，p 0.075-0.085％，s0.030-0.034％；所述低钛铁水的温度为1300-1320℃

13、所述供氧吹炼的操作条件包括：供氧压力为0.75-0.85mpa，吹炼时间为13-16min，采用高枪位2000mm-2100mm吹炼，提高全程化渣效果；

14、所述双渣法包括供氧吹炼前期分批加入石灰和尘泥球(保证前期化渣、脱磷效果)，供氧吹炼中后期根据炉渣状态和温度加入尘泥球和中块石；

15、所述转炉终点时，所述钢水中的c≥0.10％，p≤0.015％，所述钢水的温度为1630℃-1650℃。

16、在本发明中，低钛铁水的用量为118-125吨，废钢的用量为7.1-12.2吨；优选地，低钛铁水的用量为121吨，废钢的用量为9吨。

17、根据本发明，优选地，在步骤s2中：

18、所述双挡渣出钢为使用滑板和挡渣锥进行出钢；

19、留在转炉内的钢水≥1吨；在本发明中，将“对转炉内的部分钢水进行双挡渣出钢，剩余部分留在转炉内”称之为转炉剩水。

20、所述脱氧合金化包括：将高碳锰铁、硅铁、低钛高碳铬铁在温度为400-500℃下进行烘烤；依次将铝锭、烘烤后的高碳锰铁、烘烤后的硅铁、烘烤后的低钛高碳铬铁、低碳增碳剂、预熔型铝酸钙和精炼石灰加入到所述出钢的钢水中，完成所述脱氧合金化，得到所述合金化钢水。

21、本发明的步骤s3包括：

22、进行lf精炼的钢包进精炼工位测温，根据温度和生产节奏选择电压和电流合理控制升温速度，当通电后的钢包中的渣料熔化后，进行第一次造渣：分批加入精炼石灰(转炉和lf精炼的总用量5-8kg/t)，每批重量不大于100kg，防止渣料结块。通电10min后，渣料熔化流动性良好，白渣形成，停电、氩气中吹2min后，取首样化验，包括取钢水化验和取渣样，取渣样观察炉渣为白渣；根据所述取钢水化验结果进行成分调质。调质完成后，降低吹氩强度调至中吹，通电熔化合金均匀成分，完成第一次造渣；

23、视第一次造渣的炉渣情况进行第2次调渣(与第一次调渣相同)，完成后，继续加电石、sic脱氧剂，进行扩散脱氧，保持还原气氛至出站，白渣保持到lf精炼结束。待成分合格、温度合适后，喂钡线(正常炉次参考量190m/炉，开罐炉次参考量260m/炉)，喂线速度1.5m/s。

24、根据本发明，优选地，在步骤s4中：

25、所述rh精炼的工作真空度≤67pa；

26、所述rh精炼保持的时间≥20min；

27、所述rh精炼钢水中氢的含量≤1.0ppm；

28、所述rh精炼钢水的温度为1480-1550℃；优选地，由于进行一次所述方法需制备3-15炉钢水，因此，进行所述rh精炼时，所述rh精炼中的第一炉rh精炼钢水的温度为1528-1548℃，第二炉及以后炉次的rh精炼钢水的温度为1488-1508℃。

29、在本发明中，所述rh精炼钢水的成分如表1。

30、表1

31、

32、根据本发明，优选地，在步骤s5中，所述连铸全程保护浇注包括：在氩气保护下，采用密封的大包套管使所述rh精炼钢水浇入中间包，中间包采用氩气置换的方式防止rh精炼钢水二次氧化；将中间包中的rh精炼钢水送入所述结晶器，得到所述钢坯。

33、根据本发明，优选地，所述中间包中设置有覆盖剂，所述覆盖剂为低碳覆盖剂、复合覆盖剂和碳化稻壳中的至少一种。

34、根据本发明，优选地，所述中间包内的液面高度控制在800mm以上。

35、根据本发明，优选地，所述结晶器的水流量为115-125m3/h；二冷水比水量为0.22l/kg；结晶器的电磁搅拌电流为300-340a，结晶器的电磁搅拌频率为3.3-3.7hz；凝固末端电磁搅拌电流为340-380a，凝固末端电磁搅拌频率为6.6-7.4hz；过热度为15-35℃；拉坯速度为1.00m/min。

36、在本发明中，a、碳化物液析：消除碳化物液析的措施，从本质上讲就是要降低钢中树枝状偏析的程度，使钢中偏析最严重的区域无法形成共晶莱氏体。但工业生产中钢坯不可能没有树枝状偏析，只是程度不同而已，还必须热压力加工过程中对其进行扩散退火，使凝固产生的偏离平衡状态的偏析元素进行平衡再分配。b、碳化物带状：降低碳化物带状的不均匀性措施有：结晶过程中降低树枝状偏析程度；钢坯加热过程降低树枝状偏析；轧后采用快速冷却工艺，特别是在二次碳化物析出的温度范围。c、碳化物网状：影响碳化物网状的因素可概括为：化学成分和成分偏析的影响；钢材终轧温度的影响；轧后冷却制度的影响。综合以上，为控制碳化物不均匀性(液析、带状、网状)，本发明轧钢轧制时采用“高温加热+终轧控温+轧后分段控冷”工艺。

37、根据本发明，优选地，在步骤s6中：

38、装钢节奏≥2.5分钟/支；

39、在所述钢坯装入清空的蓄热式加热炉的过程中：蓄热式加热炉的加热1段≤750℃、加热2段≤900℃、均热段≤1020℃；

40、在所述钢坯装入清空的蓄热式加热炉后：第一次保温25-35min，随后在≥100min的时间内，均匀升温蓄热式加热炉至加热1段≤850℃、加热2段温度为1140-1180℃、均热段温度为1200-1240℃；然后使钢坯在均热段第二次保温2.0-3.0小时，且所述第二次保温期间：由保温起始时间至保温1h时，将加热2段提至1220℃保温，将加热1段提至1160℃；由保温起始时间至保温2h后，使加热1段的温度≤1220℃；

41、出钢节奏≥2.5分钟/支；

42、所述水冷装置包括：内冷却管和导管；所述导管设置于内冷却管的轧件入口端和内冷却管的轧件出口端；所述导管和所述内冷却管设置有通孔，所述通孔的间隙与所述轧件配合；所述内冷却管的管壁外侧环设有储水腔，所述储水腔通过喷射孔向所述内冷却管的通孔内喷射冷却水；

43、开轧温度为1070-1180℃，终轧温度为≥950-980℃；

44、所述水冷降温的冷却水压力为4.5-5.5mpa；

45、所述风冷装置为外侧管壁上环设有高压风喷腔的环管，所述高压风喷腔远离所述环管管壁的一侧设置有高压风入口，所述高压风喷腔通过喷嘴与所述环管内部连通，所述喷嘴用于将高压风通入所述环管内部，使得穿过所述环管内部的轧件进行风冷降温。

46、根据本发明，优选地，在步骤s7中：

47、锯切时的轧件的温度≥750℃；

48、步进冷床冷却后的轧件的温度≥600℃；

49、入缓冷坑缓冷36-48h。

50、根据本发明，优选地，所述套圈用轴承钢为gcr15圆钢。

51、本发明另一方面提供了所述的套圈用轴承钢的制备方法制备得到的套圈用轴承钢。

52、本发明的技术方案的有益效果如下：

53、1、本发明通过低钛铁水、脱硫扒渣、转炉双渣冶炼、滑板和挡渣锥双挡渣、转炉剩水和低钛高碳铬铁脱氧合金工艺集成控制钛含量，实现了套圈用轴承钢中ti含量在30ppm以下。

54、2、本发明装炉前炉内清空、以整加热炉装钢量为1生产批次控制高温扩散时间，利于生产效率和碳化物液析控制效果；采用“高温加热+精轧机架间水冷控制终轧温度+轧后控温风冷及冷床风冷”联合技术控制碳化物带状和网状；同时控制冷床风冷后温度不低于600℃，减少应力，具体地：

55、(1)本发明通过整炉清空加热，即避免了各段时间不足，加热速率快铸坯开裂风险降低，执行按在炉时间控制各段温度，保证了高温扩散时间同时提高了生产效率，最终实现了碳化物液析为0级(gb/t18254-2016)。

56、(2)本发明采取机架间水冷控制终轧温度在950-980℃，利于改善碳化物网状级别，同时确保晶粒尺寸细小均匀。

57、(3)本发明采用轧后风冷降温控制不低于750℃，即保证了热锯切装备能力满足要求，同时碳化物网状和带状得到改善且不产生屈氏体、贝氏体等异常组织。

58、(4)本发明锯切后上冷床温度在700℃左右，继续采取轴流风机冷却方式，至表面温度不低于600℃，进一步改善带状和网状，减少应力。

59、(5)本发明冷床风冷后钢集捆入坑缓冷36小时，即保证了冷却等残余应力释放，又保证了硬度不太高，利于后续矫直。

60、本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种套圈用轴承钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的套圈用轴承钢的制备方法，其中，在步骤s1中：

3.根据权利要求1所述的套圈用轴承钢的制备方法，其中，在步骤s2中：

4.根据权利要求1所述的套圈用轴承钢的制备方法，其中，在步骤s4中：

5.根据权利要求1所述的套圈用轴承钢的制备方法，其中，在步骤s5中，所述连铸全程保护浇注包括：在氩气保护下，采用密封的大包套管使所述rh精炼钢水浇入中间包，中间包采用氩气置换的方式防止rh精炼钢水二次氧化；将中间包中的rh精炼钢水送入所述结晶器，得到所述钢坯。

6.根据权利要求5所述的套圈用轴承钢的制备方法，其中，

7.根据权利要求1所述的套圈用轴承钢的制备方法，其中，在步骤s6中：

8.根据权利要求1所述的套圈用轴承钢的制备方法，其中，在步骤s7中：

9.根据权利要求1所述的套圈用轴承钢的制备方法，其中，所述套圈用轴承钢为gcr15圆钢。

10.权利要求1-9中任意一项所述的套圈用轴承钢的制备方法制备得到的套圈用轴承钢。

技术总结
本发明属于轴承钢生产技术领域，公开了一种套圈用轴承钢及制备方法。制备方法：对低钛铁水进行脱硫扒渣处理，并送入转炉内，采用双渣法，得到钢水；对部分钢水进行双挡渣出钢，剩余部分留在转炉内；出钢的钢水进行脱氧合金化；将合金化钢水进行LF精炼和RH精炼；连铸全程保护浇注；将钢坯装入清空的蓄热式加热炉进行加热；轧制，利用水冷装置引导轧件通过精轧轧机同时进行水冷降温，轧件出精轧轧机后通过风冷装置进行风冷降温；锯切；步进冷床冷却，同时冷床入口密排轴流风机进行冷却；经集捆、入缓冷坑缓冷和出坑矫直，得到所述套圈用轴承钢。本发明解决了GCr15轴承钢圆钢Ti含量超标，碳化物液析、带状和网状不达标的问题。

技术研发人员：杜东福,张立峰,尹玉明,张磊,赵洋,牟长锋,杜杨,郭一然
受保护的技术使用者：凌源钢铁股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23