CN104419875A

CN104419875A - 一种高品质轴承钢盘条及其生产方法

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Publication number: CN104419875A
Application number: CN201310407641.4A
Authority: CN
Inventors: 郭大勇; 任玉辉; 王秉喜; 高航; 张博
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2033-09-06
Also published as: CN104419875B

Abstract

本发明提供了一种高品质轴承钢盘条及其生产方法，该盘条的成分按重量百分比（wt.%）计如下：[C]：0.90%～1.05%，[Si]：0.15%～0.45%，[Mn]：0.25%～0.55%，[Cr]：1.40%-1.65%，[P]≤0.015%，[S]≤0.010%，[Ti]≤0.0020%，[Mg]≤0.0008%，全氧：≤0.0012%，余量为铁及不可避免杂质。方法：铁水预处理后硫含量≤0.0020%；全铁水冶炼，转炉炉后高纯度铁合金进行脱氧合金化，铬铁、锰铁和硅铁中镁含量≤0.010%；低碱度渣精炼，弱吹氩搅拌，顶渣碱度0.7-1.1，时间90-110min，温度1450-1580℃；精炼结束弱吹氩处理；大方坯连铸，采用凝固末端电磁搅拌，连轧钢坯总在炉时间8-10h，均热温度1200-1250℃，终轧温度不低于950℃；线材轧制钢坯总在炉时间1.5-4h，均热温度1150-1200℃，盘条吐丝温度780-820℃。生产出的盘条有害夹杂明显减少，盘条中的残余夹杂明显细化。

Description

一种高品质轴承钢盘条及其生产方法

技术领域

本发明属于高碳钢领域，尤其涉及高碳钢盘条及其生产方法。

背景技术

高品质轴承钢盘条需要有良好的服役疲劳寿命。这要求盘条的夹杂物不仅细小，而且具有良好的变形性。为保证盘条中的夹杂物能够在盘条拉拔及后续加工过程具有与基体良好的协调变形性，需要尽量降低夹杂物中的Al₂O₃含量。

公开号CN101565801发明专利介绍了“一种高碳铬轴承钢及其制造方法”；其轴承钢化学成分重量百分配比为C：0.90～1.05；Cr：0.90～1.20；Mn：0.90～1.25；Si：0.45～0.75；Al：0.02～0.04；氧≤0.0007；磷≤0.010；硫≤0.005；钛≤0.0025；铜≤0.15；镍≤0.10；氮≤0.0070；其余为不可避免的杂质和Fe。制造方法为：电炉冶炼→钢包炉精炼→真空炉脱气→钢液浇注成钢锭→钢锭在加热炉加热→轧钢机将钢锭轧成方坯→钢坯在加热炉加热→轧钢机将钢坯轧制成圆钢。具有高淬透性和晶粒度8级以上，工艺通用性强、适用性广。

公开号CN02112241.5发明专利介绍了“小方坯连铸轴承钢的生产方法”，其特征是采用五步法工艺流程：(1)60吨以上的直流电炉使初炼钢液低磷化(a)输入能源熔化炉料(b)间歇流出氧化性炉渣及补充少量石灰(c)输入适量氧气；(2)钢包精炼炉使精炼钢液低氧、低硫和低钛化(a)盛钢包耐材Al₂O₃-MgO-C砖，渣线MgO-C砖(b)电炉出钢时，钢包内添加特殊渣料、合金、增碳剂和脱氧剂(c)通入交流电(d)底吹氩(e)钢液温度1500～1630℃(f)50min；(3)真空炉处理精炼钢液，降低氢、氧、钛、硫含量：真空度小于140Pa、30min、底吹氩0.15Mpa；(4)钢液浇进(2吨钢液/min)15吨中间包；(5)连铸(a)中间包钢水过热30℃(b)拉速2m/min(c)二冷强度0.8L/kg；(d)特殊的结晶器电磁搅拌制度。实施本发明专利，140方轴承钢连铸坯轧出的∮50mm成品材(压缩比10)接触疲劳寿命L₁₀＝4.2、L₅₀＝12.2，分别是模铸材的1.9、1.3倍，满足轴承厂家要求。

上述专利在化学成分中，未涉及轴承钢Mg含量的控制，在生产工艺中未就钢中夹杂物精炼控制工艺进行规定。轴承钢盘条中镁含量过高导致盘条出现大颗粒镁铝尖晶石类夹杂物；在精炼过程中，不适当的夹杂物控制工艺也会导致盘条的夹杂物尺寸过大，不利于轴承钢盘条的后续加工。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种高品质轴承钢盘条及其生产方法，使生产出的盘条有害夹杂明显减少，盘条中的残余夹杂明显细化。

本发明通过盘条成分设计及冶炼和轧制工艺设计，形成了一种独特的高品质轴承钢盘条的生产工艺，满足用户的使用要求，本发明是这样实现的：

一种高品质轴承钢盘条化学成分为：[C]：0.90%～1.05%，[Si]：0.15%～0.45%，[Mn]：0.25%～0.55%，[Cr]：1.40%-1.65%，[P]≤0.015%，[S]≤0.010%，[Ti]≤0.0020%，[Mg]≤0.0008%，全氧：≤0.0012%，其余为铁及不可避免杂质。

该发明钢成分的范围设定理由如下：

碳元素是保证钢具有足够的淬透性、硬度值和耐磨性的重要元素。为保证轴承钢在加工过程的淬透性、硬度值和耐磨性满足要求，需要钢中碳含量控制在0.90%-1.05%。

硅可以提高钢的强度、弹性极限和淬透性，改善抗回火软化性能。但是，硅使钢在球化退火状态的切削和冷加工性能变坏。因此，钢中硅含量控制在0.15%-0.45%。

锰元素能够显著提高钢的淬透性，部分锰溶于铁素体中，提高铁素体的强度和硬度。锰也是一种碳化物形成元素，能够部分代替铁原子形成(Fe/Mn)₃C型碳化物。锰含量过高，会使钢中残余奥氏体含量增加，钢的过热敏感性和裂纹倾向增加。因此钢中锰含量控制在0.25%～0.55%。

铬主要作用是提高钢的淬透性和耐腐蚀性能，并可以提高钢的强度、硬度和耐磨性，以及弹性极限和屈服强度。过高的铬含量使钢中容易形成大块碳化物，使钢的韧性降低，轴承寿命降低。因此，钢中铬含量控制在1.40%-1.65%。

磷硫都是钢中有害杂质元素，在不造成其他影响的情况下，越低越好。因此要求盘条[P]≤0.015%，[S]≤0.010%。

钛在高碳钢中易于与氮形成钛夹杂，降低轴承钢制成轴承后的疲劳寿命，因此其含量要求[Ti]≤0.0020%。

盘条中的镁元素易于与氧反应形成尖晶石类夹杂物，降低轴承的疲劳寿命，因此盘条的镁含量在≤0.0008%。

盘条过高的全氧含量降低其制品的疲劳寿命，因此盘条的全氧含量在≤0.0012%。

一种高品质轴承钢盘条的生产方法包括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、连铸、连轧和线材轧制，

（1）铁水预处理：保证铁水中的硫含量≤0.0020%；

（2）转炉冶炼：采用全铁水冶炼，减少废钢中杂质对钢质的影响；转炉炉后采用高纯度铁合金进行脱氧合金化，铬铁、锰铁和硅铁中镁含量≤0.010%；

（3）LF精炼：通过采用低碱度渣进行精炼，促进钢中夹杂物向塑性夹杂转变；并且利用弱吹氩搅拌，促进钢中夹杂物上浮排出钢液；精炼过程顶渣碱度在0.7-1.1之间，精炼时间在90-110min，精炼温度在1450-1580℃；在精炼结束前20min，进行弱吹氩处理，氩气流量在50-150NL/min；

（4）连铸：采用大方坯连铸，钢坯断面尺寸280mm*380mm，拉速在0.4m/min-0.6m/min之间，中间包钢水过热度不大于25℃，采用凝固末端电磁搅拌，励磁电流强度为500A，频率为2-6Hz通过低过热度浇注和凝固末端电磁搅拌，减轻钢坯和盘条偏析。；

（5）连轧和线材轧制：对连铸280mm*380mm钢坯采用连轧和线材轧制工艺生产出直径5.5mm-20mm的轴承钢盘条。连轧工序钢坯总在炉时间8-10小时，均热温度在1200-1250℃，终轧温度不低于950℃；线材轧制工序钢坯总在炉时间1.5-4小时，均热温度1150-1200℃，盘条吐丝温度780-820℃。

通过本发明提供的一种高品质轴承钢盘条及其生产方法，生产出的盘条镁含量不大于0.0008%，消除了盘条中的镁铝尖晶石类夹杂物。盘条沿轧向的氧化物夹杂宽度不大于20um，钛夹杂物宽度不大于10um；与之相比较，采用普通工艺生产的轴承钢盘条，镁含量不大于0.0010%，沿轧向的氧化物夹杂宽度不大于35um，钛夹杂物宽度不大于15um，显著的细化了轴承钢盘条中的夹杂尺寸。

附图说明

图1为本发明实施例1氧化物夹杂图片。

图2为本发明实施例1钛夹杂物图片。

图3为对比例夹氧化物夹杂图片。

图4为对比例钛夹杂物图片。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的说明。

本发明实施例根据技术方案的组分配比，进行铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、连铸、连轧和线材轧制。本发明实施例及对比例的冶炼成分见表1。本发明实施例及对比例的主要工艺参数见表2。本发明实施例及对比例的夹杂物宽度见表3。

表1本发明实施例及对比例钢的冶炼成分wt%

实施例	C	Si	Mn	Cr	P	S	Ti	Mg	全氧，%
										1	0.96	0.16	0.26	1.41	0.0083	0.0034	0.0004	0.0005	0.0008
2	0.99	0.30	0.35	1.52	0.0075	0.0032	0.0005	0.0006	0.0005
										3	1.02	0.34	0.44	1.63	0.0082	0.0065	0.0007	0.0003	0.0010
对比例	0.97	0.25	0.41	1.51	0.0200	0.0130	0.0043	0.0010	0.0013

注：余量为铁及不可避免杂质。

表2本发明实施例及对比例钢的主要工艺参数

实施例	1	2	3	对比例
					铁水S含量，%	0.002	0.0015	0.0015	0.0120
铬铁镁含量，%	0.005	0.007	0.006	0.021
					锰铁镁含量，%	0.004	0.003	0.006	0.012
硅铁镁含量，%	0.007	0.002	0.003	0.011
					顶渣碱度	0.72	0.85	0.99	2.4
精炼时间，min	95	106	102	78
					精炼温度，℃	1462-1560	1460-1574	1474-1572	1455-1571
氩气流量，NL/min	67	121	134	-
					拉速，m/min	0.5	0.5	0.5	0.65
钢水过热度，℃	19	21	17	35
					电磁搅拌电流强度，A	500	500	500	200
频率，HZ	3	4	3	3
					连轧总在炉时间，h	10	9	9	5
连轧均热温度，℃	1245	1240	1247	1210
					终轧温度，℃	960	971	955	870
线材加热在炉时间，h	3	2	2	2
					均热温度，℃	1170	1150	1160	1150
吐丝温度，℃	810	800	805	800
					盘条轧制规格	15	15	15	15

表3本发明实施例及对比例钢的夹渣物宽度

实施例	1	2	3	对比例
					最大氧化物夹杂宽度um	17	16	12	32
最大钛夹杂物宽度um	7	4	5	14

Claims

1.一种高品质轴承钢盘条，其特征在于，该盘条的成分按重量百分比（wt.%）计如下：[C]：0.90%～1.05%，[Si]：0.15%～0.45%，[Mn]：0.25%～0.55%，[Cr]：1.40%-1.65%，[P]≤0.015%，[S]≤0.010%，[Ti]≤0.0020%，[Mg]≤0.0008%，全氧：≤0.0012%，余量为铁及不可避免杂质。

2.一种如权利要求1所述高品质轴承钢盘条的生产方法包括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、连铸、连轧和线材轧制，其特征在于：

（1）铁水预处理：保证铁水中的硫含量≤0.0020%；

（2）转炉冶炼：采用全铁水冶炼，转炉炉后采用高纯度铁合金进行脱氧合金化，铬铁、锰铁和硅铁中镁含量≤0.010%；

（3）LF精炼：通过采用低碱度渣进行精炼，并且利用弱吹氩搅拌；精炼过程顶渣碱度在0.7-1.1之间，精炼时间在90-110min，精炼温度在1450-1580℃；在精炼结束前20min，进行弱吹氩处理，氩气流量在50-150NL/min；

（4）连铸：采用大方坯连铸，钢坯断面尺寸280mm*380mm，拉速在0.4m/min-0.6m/min之间，中间包钢水过热度不大于25℃，采用凝固末端电磁搅拌，励磁电流强度为500A，频率为2-6Hz；

（5）连轧和线材轧制：连轧工序钢坯总在炉时间8-10小时，均热温度在1200-1250℃，终轧温度不低于950℃；线材轧制工序钢坯总在炉时间1.5-4小时，均热温度1150-1200℃，盘条吐丝温度780-820℃。