DE112018002705T5

DE112018002705T5 - Lagerstahl für Radnabe eines Fahrzeugs und Verfahren zur Herstellung eines solchen Lagerstahls

Info

Publication number: DE112018002705T5
Application number: DE112018002705.8T
Authority: DE
Inventors: Xiangjiang Liu; Genjie Wan; Zongze Huang; Qiang Ma; Jipeng Han
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2017-05-26
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2020-02-13
Also published as: JP6862578B2; JP2020521053A; CN108929997A; CN108929997B; KR20200003176A; WO2018214863A1; KR102314171B1

Abstract

In der Erfindung werden ein Lagerstahl für eine Radnabe eines Fahrzeugs und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Lagerstahls bereitgestellt, der die folgende chemische Zusammensetzung in Gew.-% aufweist: Kohlenstoff: 0,58-0,61%; Silizium ≤ 0,15%; Mangan: 0,87-0,95%; Kupfer: 0,10-0,25%; Molybdän: 0,12-0,18%; Chrom: 0,10-0,20%; Schwefel ≤ 0,015%; Phosphor ≤ 0,015%; Aluminium: 0,008-0,015%; Sauerstoff ≤ 0,0006%; Stickstoff: 0,006-0,015%; Wasserstoff ≤ 0,0001%; Titan ≤ 0,0015%; und der Rest von Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei C% + Mn%/3 = 0,87 - 0,95 und Al/N = 0,85 - 1,15 gleichzeitig gelten. Der erfindungsgemäße Lagerstahl weist viele Vorteile, wie eine Korrosionsbeständigkeit, feinen Kristallen, eine hohe Reinheit, und eine gute Zähigkeit, auf. die Zugfestigkeit des Lagerstahls für die Radnabe 800-900 MPa beträgt, um die Härte der Laufbahn nach Hochfrequenz-Abschrecken von 730-780 HV und die Tiefe der durch Abschrecken gehärteten Schicht der Laufbahn von 2,0-3,5 mm zu gewährleisten.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Lagerstahl, insbesondere einen Lagerstahl für eine Radnabe eines Fahrzeugs und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Lagerstahls.
Stand der Technik
Eine Radnabenlagerung dient zur Abstützung der Karosserie und Führung der Rotation der Räder und sie wird mit sowohl einer axialen als auch einer radialen Belastung beaufschlagt. Mit dem sich immer vergrößernden Anwendungsbereich und der immer zunehmenden Anwendungsmenge kommt die dritte Generation der Radnabenlagerungseinheit zum Einsatz. Die erste Generation besteht aus zweireihigem Schrägkugellager. Bei der zweiten Generation wird zur Befestigung des Lagers ein Flansch vorgesehen, durch den auf einfache Weise der Lager auf die Radwelle aufgesetzt und mittels Schrauben fixiert werden kann. Bei der dritten Generation wirken eine Lagereinheit und ein Antiblockiersystem (ABS) zusammen. Die Radnabeneinheit wird mit einem inneren und einem äußeren Flansch ausgebildet, wobei der innere Flansch durch Schrauben an der Antriebswelle fixiert ist und der äußere Flansch den gesamten Lager zusammenbaut. Die Erscheinung der Radnabenlagerung der dritten Generation vereinfacht einerseits die Montage und Reparatur der Radnabenlagerung, aber es stellt andererseits höhere Anforderungen an die Eigenschaften des Lagerstahls für die Radnabe.
Es handelt sich bei dem Lagerstahl für die Radnabe eines Fahrzeugs um einen Lagerstahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, wie S55C, aufweisend die folgende Zusammensetzung: C: 0,52-0,58%, Si: 0,15-0,35%, Mn: 0,60-0,90%, Cr ≤ 0,20%, P ≤ 0,030%, S ≤ 0,035%, Ni ≤ 0,20%, Cu ≤ 0,30%, Ni + Cr ≤ 0,35%.
Mit der Entwicklung der Schmiedetechnik übergeht der Produktion eines Rohlings für eine Radnabe eines Fahrzeugs von der Kombination der konventionellen Heizung in einem Wärmeofen (über ein Wärmemittel von Naturgas oder Kohlengas) mit dem Freiformschmieden auf das Warmeschmieden eines Rohlings für einen Radnabenkragen in einem Hochgeschwindigkeitsstauchpresse mit mehreren Stationen.
Bei der neuartigen Hochgeschwindigkeitsstauchpresse wird durch einem Mittelfrequenz-Induktionsofen das Erhitzen und turmförmige Schmieden ermöglicht. Bei dem turmförmigen Schmieden wird ein einzelnes Werkstück durch Ringwalzen und Stauchen behandelt, dann gepresst, und in einen äußeren Ring und einen inneren Ring getrennt, wonach der äußere Ring noch durch Ringwalzen behandelt und der innere Ring gestanzt wird. Die Anwendung der neuartigen Hochgeschwindigkeitsstauchpresse bietet eine hohe Produktionseffizienz, eine hohe Maßgenauigkeit, eine hohe Ausbeute des Materials, eine gute Verteilung des Metallflusses, verfeinerte Körner, und eine verbesserte innere Struktur des Metalls, aber sie stellt jedoch strengeren Anforderungen an das Lagerstahlmaterial für die Radnabe des Fahrzeugs. Darüber hinaus hat die Analyse und Klassifizierung von einem Gemeinschaftsunternehmen auf die zurückgegebenen fehlerhaften Produkte gezeigt, dass die üblichen Ausfälle der Radnabenlagerungen in 5 Arte aufgeteilt werden kann, d. h. Ermüdung, Abrieb, Korrosion, elektrische Korrosion, plastische Verformung und Rissbildung. Daher muss der Lagerstahl für die Radnabe sowohl feine Körner, eine homogene Härte, eine Korrosionsbeständigkeit, und eine hohe Reinheit (unter Berücksichtigung der nicht-metallischen Einschlüsse, der residualen Elemente und der Gase) aufweisen, als auch gute Eigenschaften beim Stauchen und eine lange Lebensdauer der Form besitzen. Insbesondere muss in dem nachgeschalteten Hochfrequenz-Abschrecken nicht nur eine Härte der Laufbahn von 730-780 HV erhalten, sondern auch eine bestimmte Tiefe der durchhärtbaren Schicht erreichen.
Die chinesischen Patentanmeldungen Nr. 200710045281.2 und 201610001624.4 richten sich an die Lagerstahl für eine Radnabe eines Fahrzeugs. Bei der chinesischen Patentanmeldung Nr. 200710045281.2 ist ein auf S55C basierender C-Lagerstahl mit mittleren Kohlenstoffgehalt bekannt, bei dem zum Erhalten eines kleineren Härteunterschieds der Bereich des Kohlenstoffgehalts verkleinert wird, zur Verfeinerung der Korngröße und der Reduktion der Einschlüsse vom Typ Al₂O₃ der Gehalt von Al begrenzt wird, und das unerwünschte Element Ti kontrolliert wird. Bei der Patentanmeldung Nr. 201610001624.4 ist ein mikrolegierter C-Lagerstahl für eine Radnabe eines PKWs, bei dem neben der Begrenzung seiner Anwendung auch vorgesehen ist, dass zur Verfeinerung der Körner vor allem das Element Al hinzugefügt wird.
Jedoch kann das Hinzufügen von Al alleine der erforderliche Effekt der Verfeinerung der Körner nicht immer erzielen. Da der Kohlenstoffgehalt in dem modernen Lagerstahl für die Radnabe des Fahrzeugs relativ niedrig ist, kann dadurch die Härte der Laufbahn der Radnabenlagerung nicht effektiv verbessert werden. Für einen Stab aus dem Lagerstahl für die Radnabe könnte der große Unterschied hinsichtlich Kohlenstoffgehalt zwischen dem Zentrum und dem Rand zu einem Härteunterschied von > 50 HV in der Laufbahn der Radnabenlagerung führen. Bei dem Lagerstahl für die Radnabe kann die Reinheit des Stahls nicht leicht kontrolliert werden, so dass der hohe Sauerstoff- und Titangehalt insbesondere zu einer Größe der einzelnen sphärischen Einschlüsse vom Typ Oxid oder Titannitrid, die mehr als 27 µm beträgt, führt, was wiederum die vorzeitige Lösung und Störung der Laufbahn der Radnabenlagerung veranlasst.
Inhalt der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Lagerstahl für die Radnabe des Fahrzeugs und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Lagerstahls bereitzustellen, der eine Korrosionsbeständigkeit, feinen Kristallen, eine hohe Reinheit, und eine gute Zähigkeit aufweist, die Zugfestigkeit des Lagerstahls für die Radnabe des Fahrzeugs 800-900 MPa beträgt, um die Härte der Laufbahn nach Hochfrequenz-Abschrecken von 730-780 HV und die Tiefe der durch Abschrecken gehärteten Schicht der Laufbahn von 2,0-3,5 mm zu gewährleisten.
Um die obige Aufgabe zu lösen, wird in der vorliegenden Erfindung die folgende technische Lösung verwendet:

Bei einer Laufbahn für einer Radnabenlagerung eines Fahrzeugs sollen die folgenden Anforderungen erfüllen: eine Härte der Laufbahn nach Hochfrequenz-Abschrecken von 730-780 HV, eine Tiefe der durch Abschrecken gehärteten Schicht der Laufbahn von 2,0-3,5 mm (ausschließlich des abgetragenen Teils), und eine Abweichung in der Härte von ≤ 50 HV. Um die vorgenannten technischen Kriterien dauerhaft zu erzielen, müssen die Tiefe der durch Abschrecken gehärteten Schicht sowie die Homogenität der Struktur kontrolliert werden. Unter Berücksichtigung der Tiefe der durch Abschrecken gehärteten Schicht und der Abriebfestigkeit sollen die Hauptelemente der Legierung, C und Mn, angemessen ausgestaltet werden, gleichzeitig ein durchhärtbares Element Mo hinzugefügt werden, und die Diffusion sowie das Austreten von AlN über die kristallinen Grenze kontrolliert werden, um durch die Ansteuerung der Elemente Al und N das Wachstum der Kristalle zu unterdrücken und auch die Erscheinung von Einschlüssen, wie Al₂O₃ und TiN zu vermeiden. Das Hinzufügen der Legierung von Elementen Mn und Cu trägt auch zu der Korrosionsbeständigkeit der Radnabenlagerung bei, um die durch lokalisiert punktförmige Korrosion bedingte Lösung einer Wirkfläche zu vermeiden. Zu den Ausgestaltungen hinsichtlich der Verfeinerung der Korngröße gehören auch die Auswahl und das Hinzufügen des Element Nb, so dass in Kombination mit einer sekundären Verfeinerung der Korngröße während des Schmiedeprozesses der Radnabe eine Struktur mit feineren Kristallen schließlich erhalten werden kann.

Insbesondere wird in der Erfindung ein Lagerstahl für eine Radnabe eines Fahrzeugs bereitgestellt, mit der folgenden chemischen Zusammensetzung in Gew.-%: Kohlenstoff: 0,58-0,61%; Silizium ≤ 0,15%; Mangan: 0,87-0,95%; Kupfer: 0,10-0,25%; Molybdän: 0,12-0,18%; Chrom: 0,10-0,20%; Schwefel ≤ 0,015%; Phosphor ≤ 0,015%; Aluminium: 0,008-0,015%; Sauerstoff ≤ 0,0006%; Stickstoff: 0,006-0,015%; Wasserstoff ≤ 0,0001%; Titan ≤ 0,0015%; und der Rest von Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei C% + Mn%/3 = 0,87 - 0,95 und Al/N = 0,85 - 1,15 gleichzeitig gelten.
Er umfasst weiterhin Niob 0,020-0,040%.
Zudem umfasst die Verunreinigungen weiterhin: Pb ≤ 0,002%, As ≤ 0,04%, Sn ≤ 0,005%, Sb ≤ 0,004% oder Ca ≤ 0,0010%.
In die Ausgestaltung der Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Stahls:

Kohlenstoff: Kohlenstoff verschlechtert die Zähigkeit, aber es gewährleistet auch die Festigkeit und Abriebwiderstand des Lagerstahls. Bei dem Lagerstahl für die Radnabe des Fahrzeugs muss der Kohlenstoffgehalt auf 0,58-0,61 % eingestellt werden, um eine Härte der Laufbahn nach Hochfrequenz-Abschrecken von 730-780 HV und eine Tiefe der durch Abschrecken gehärteten Schicht der Laufbahn von 2,0-3,5 mm sicherzustellen.

Silizium: Silizium kann unter Erhöhung der Härte und Festigkeit in dem Ferrit und Austenit aufgelöst werden. Jedoch können wegen einer großen Menge an Silizium in diesem Stahl die Kristallkörner des Ferrits grober werden. Erfindungsgemäß soll die Menge an Silizium im Stahl ≤ 0,15% eingestellt werden.
Mangan: Mangan kann zur Aufrechterhaltung der Festigkeit teilweise Chrom ersetzen und die Durchhärtbarkeit erheblich erhöhen. Da jedoch Mangan im Stahl zum Wachstum der Kristallkörner des Austenits beiträgt, soll die Menge an Mangan kontrolliert werden. Dem erfindungsgemäßen Stahl soll Mangan in einer Menge von 0,87-0,95% zugegeben und an die Menge an Kohlenstoff angepasst werden, um eine Härte der Laufbahn nach Hochfrequenz-Abschrecken von 730-780 HV und eine Tiefe der durch Abschrecken gehärteten Schicht der Laufbahn von 2,0-3,5 mm zu gewährleisten.
Mn kann zusammen mit Fe ein Mischkristall bilden, was die Festigkeit des Ferrits und Austenits gleichzeitig erhöht. Mn gehört zu den schwach Karbidbildenden Elementen mit homogener Struktur, indem es statt eines Teils von Fe-Atomen in den Zementit eindringen kann. Zudem verbessert Mn auch die Abriebbeständigkeit. Gemäß der Berechnung der Struktur der Phasen und die Untersuchungen durch Versuchen soll daher der Gehalt von Mn auf 0,87-0,95% eingestellt, so dass es in Kombination mit den anderen Elementen die erwünschte Funktion erfüllt.
Chrom: Chrom kann die Festigkeit, Härte und Abriebbeständigkeit signifikant erhöhen, aber gleichzeitig die Plastizität und Zähigkeit erniedrigen. Ferner kann Chrom die Beständigkeit des Stahls gegen Oxidation und Korrosion. Deswegen wird Chrom in einer Menge von 0,10-0,20% eingesetzt.
Aluminium: Hierbei dient Aluminium zur Desoxidation und Verfeinerung der Korngröße. Es hat sich durch Versuch jedoch herausgestellt, dass überschüssige Aluminium oftmals nicht-metallische Einschlüsse vom Typ Al₂O₃ bildet, die schwer verformbar sind und häufig die Quelle für Ermüdungsbruch darstellen, was die Schlagbeständigkeit des Lagers beeinträchtigt. Der erfindungsgemäße Stahl zeichnet sich technisch durch den Anteil an Aluminium von 0,010-0,015% aus.
Niob: Niob ist ein typisches Element für die Verfeinerung der Kristallkörner, und durch das optionale Hinzufügen von 0,020-0,040% Niob kann die Korngröße des Stahls verbessert werden und eine gute Zähigkeit erhalten werden. Die Zähigkeit senkt jedoch bei einer überschüssigen Menge an Niob ab, weil dabei sich die Karbide oft sammeln könnten.
Stickstoff: Stickstoff ist ein wichtiges Legierungselement für den erfindungsgemäßen Stahl. Stickstoff kann zusammen mit Aluminium AlN bzw. mit Niob NbCN zur Verfeinerung der Kristallkörner ausbilden. Um durch das Austreten aus der kristallinen Grenze Korngröße der Stufe 7-9 zu erhalten, soll der Gehalt von Stickstoff auf 0,0060-0,015% eingestellt werden.
Kupfer: In der Regel soll Kupfer als schädliches Element angesehen und begrenzt werden, da der Nachteil von Kupfer darin liegt, dass es bei der Wärmebehandlung leicht versprödet werden und insbesondere bei einem Gehalt von Kupfer mehr als 0,5% eine signifikante Absenkung der Plastizität auftritt. Je nach der Methode zum Schmieden kann Kupfer normalerweise bei einem Lichtbogenschmelzen, bei dem vor allem Stahlabfälle als Ausgangsmaterial verwendet werden, in einer Menge von 0,10-0,20% ohne spezielle Begrenzung vorliegen, während bei einem Schmelzen mit Konverter, bei dem vor allem der flüssige Stahl aus Hochofen als Ausgangsmaterial verwendet wird und der Gehalt von Kupfer in der Regel kleiner als 0,05% beträgt, eine Kupferlegierung zusätzlich nachgefüllt werden soll. Im erfindungsgemäßen Stahl soll Kupfer in einer Menge von 0,10-0,25% eingesetzt werden, um die Festigkeit, die Zähigkeit und insbesondere die Korrosionsbeständigkeit in Atmosphäre erhöhen zu können. Durch viele Versuche im Labor hat es sich erwiesen, dass 0,10-0,25% Kupfer die Korrosionsbeständigkeit, insbesondere die punktförmige Korrosion in Atmosphäre, der Radnabenlagerung des Fahrzeugs effektiv verbessert und das Herausfallen der Oberfläche des Lagers vermeidet.
Molybdän: Molybdän kann die Kristallkörner des Stahls verfeinern, die Durchhärtbarkeit erhöhen und die mechanischen Eigenschaften verbessern. Zudem kann es die Sprödigkeit des legierten Stahls bedingt durch das Feuer unterdrücken. Um eine Tiefe der durch Abschrecken gehärteten Schicht der Laufbahn von 2,0-3,5 mm zu erreichen, soll erfindungsgemäß der Gehalt von Molybdän auf 0,12-0,18% eingestellt werden.
Phosphor, Schwefel, Titan: Sie sind Verunreinigungen in dem Stahl und erniedrigen die Plastizität und die Zähigkeit des Stahls deutlich. Insbesondere sind Phosphor und Titan schädlich. Deswegen sollen Schwefel ≤ 0,015%, Phosphor ≤ 0,010% und Titan ≤ 0,0015% eingestellt werden. Dazu sind Blei, Antimon, Bismut und Sauerstoff ebenfalls Verunreinigung im Stahl, und ihre Gehalte sollen möglichst niedrig, wie es technisch erreichbar ist, gehalten werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Lagerstahls für eine Radnabe eines Fahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

1) Schmelzen und Gießen in dem die vorgenannte Zusammensetzung mittels einem Lichtbogenofen oder Konverter geschmolzen wird, und die Pfanne raffiniert und durch Stranggießen zu einem Gussrohling gegossen wird;
2) Walzen in dem der Gussrohling bei einer Temperatur des Ofens von 600-900°C geheizt und nach dem Einführen des Gussrohlings in den Ofen die Temperatur für 20-40 Minuten gehalten wird; nach 120 Minuten-200 Minuten die Temperatur auf 1180-1220°C erhöht und für 80-180 Minuten gehalten wird; der Gussrohling durch ein Vorwalzwerk zu einem quadratischen Rohling gewalzt wird; der quadratische Rohling durch konventionelles Walzen zu einem Stab gewalzt wird, wobei der quadratische Rohling bei einer Temperatur von 1160-1200°C für 80 Minute-120 Minuten geheizt; und das Fertigwalzen durch konventionelles Walzen bei einer Temperatur von 760-900°C durchgeführt wird.

Bevorzugt wird vorgesehen, dass bei dem Raffinieren der Pfanne in einem Pfannenofen in die Pfanne 1,5-3 kg von einer schwach basischen synthetisierten Schlacke pro Tonne des flüssigen Stahls zur Schlackenbildung eingeführt wird, die Schlacke mit Al-Partikeln über Niederschlag desoxidiert und mit Si-C-Pulver an der Oberfläche desoxidiert wird, das jeweils 0,2-0,8 kg pro Tonne des flüssigen Stahls 2 oder 3 mal mit einer Zwischenzeit von 15 Minuten eingeführt werden; und die Basenzahl der Oberschlacke des Pfannenofens auf 2-4 eingestellt wird.
Bevorzugt wird vorgesehen, dass in dem Pfannenofen ein schwach basische synthetisierte Schlacke verwendet wird, die die folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufweist: CaO 51-53%, MgO 15-19%, Al₂O₃ 5-11%, SiO₂ 22-24%, P₂O₅ ≤ 0,10%, S ≤ 0,05%, H₂O < 0,6%, CaO/SiO₂ 2.08-2.44; und die Partikelgröße der synthetisierten Schlacke 5-20 mm beträgt.
Bevorzugt wird vorgesehen, dass vor der Entgasung im Vakuum die Temperatur des flüssigen Stahls 1580-1610°C beträgt; vor der Entgasung im Vakuum Chromnitrid zugeführt wird, um den Anteil von Stickstoff auf 60-150 ppm einzustellen, und Aluminium-Draht zum Nachfüllen von Aluminium bis 0,015-0,025% zugeführt wird.
Bevorzugt wird vorgesehen, dass nach der Beendigung des Raffinierens im Vakuum die Pfanne mehr als 40 Minuten stillstehen bleibt und leicht mit Ar geblasen wird, der flüssige Stahl durch Stranggießen bei einem kontrollierten Überhitze von ≤ 35°C gegossen wird, und durch Soft-Reduction und elektromagnetisches Rühren die Segregation des Stahls gemildert wird.
Da die Radnabenlagerung im Betrieb einer sehr hohen Belastung unterliegt, ist sie extrem empfindlich auf die nicht verformbaren Verunreinigungen im Lagerstahl für die Radnabe. Während des Schmelzens müssen nicht nur die Gehalte von O, Ti, S, P, H und anderen residualen Elementen unter einem bestimmten Wert gehalten werden, sondern auch die nicht verformbaren, einzelnen, sphärischen Einschlüsse derart kontrolliert, so dass ihre maximale Größen insbesondere 27 µm nicht überschreiten. In der Erfindung werden zugeschnittene Raffinierungstechnik und -schlackensystem ausgebildet, um die Abmessung und Menge der schwer verformbaren Einschlüsse zu kontrollieren.
Die Erfindung weist die folgenden vorteilhaften Aspekte auf:

1. Erfindungsgemäß werden dem Stahl Silizium, Mangan, Molybdän, Kupfer, Stickstoff, und andere Legierungselemente zugegeben, und die Zusammensetzung dementsprechend ausgestaltet. Beim Lagerstahl für die Radnabe des Fahrzeugs wird eine schwach basische synthetisierte Schlacke verwendet, um die Abmessung der einzelnen Einschlüsse vom Typ Oxid und Titannitrid zu kontrollieren. Ferner wird die Segregation durch technische Maßnahmen wie Soft-Reduction und elektromagnetisches Rühren effektiv gemildert.
2. Der Lagerstahl für die Radnabe des Fahrzeugs eignet sich für die neueste Technik von Hochgeschwindigkeitsstauchpressen, so dass die Härte der Laufbahn nach Hochfrequenz-Abschrecken 730-780 HV, die Tiefe der durch Abschrecken gehärteten Schicht der Laufbahn 2,0-3,5 mm und die Zugfestigkeit 800-900 MPa erreicht.
3. Die Korngrößenzahl des Lagerstahls für die Radnabe des Fahrzeugs liegt auf der Stufe 7-9.
4. Der Lagerstahl für die Radnabe des Fahrzeugs hat eine hohe Reinheit, indem die Abmessung des größten einzelnen Einschlusses ≤ 27 µm, der Anteil an Sauerstoff ≤ 6 ppm und der Anteil an Titan ≤ 0,0015% beträgt.

Ausführliche Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird im Zusammenhang mit den Beispielen weiter beschrieben.
Die Zusammensetzungen der erfindungsgemäßen Stähle werden in Tabelle 1 und 2 angegeben, und die Eigenschaften der Stähle aus den Beispielen werden in Tabelle 3 zusammengefasst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung wird in zwei Schritten durchgeführt: Schritt 1: Vorwalze in einem Lichtbogenofen (oder Konverter) → Raffinierung in einem Pfannenofen unter Vakuum → Guss eines Rohlings; Schritt 2: Wärmebehandlung in einem Stahlwalzwerk.
Im ersten Schritt wurde in einem 150 Tonne Lichtbogenofen der flüssige Stahl vorgewalzt; die Pfanne der entsprechenden Tonnage wurde raffiniert; sie wurde durch Stranggießen gegossen; und es ergab sich die quadratischen Rohlinge von 320 mm X 425 mm mit der vorgeschriebenen Zusammensetzung.

1) Vorwalzwerk: Es handelte sich beim Vorwalzwerk um einen Lichtbogenofen. Der Stahl wurde ausgegeben, wenn der austretende flüssige Stahl die folgenden Bedingungen erfüllte: [P] ≤ 0,015%, [C] ≥ 0,10%, T ≥ 1630°C. Im späteren Zeitraum wurde eine geeignete Menge an einer synthetisierten Schlacke zugegeben. Beim Ausgeben des Stahls wurde eine Legierung von Mangan und Aluminium (mit einem Anteil an Aluminium von 22%) zu der Pfanne hinzugefügt, und Mn wurde gemäß einer Wiedergewinnungsrate von 100% zu der oberen Grenze in der Zusammensetzung des Produkts mitgerechnet.
2) Raffinierofen für Pfanne: In einer Heizungsstation in einem Pfannenofen (Ladle Furnace, LF) wurde in die Pfanne 2 kg/t eine schwach basische synthetisierte Schlacke zur Schlackenbildung eingeführt wird, und die Schlacke wurde mit Al-Partikeln über Niederschlag desoxidiert und mit Si-C-Pulver an der Oberfläche desoxidiert, dessen Einsatzmenge und Anzahl der Einsätze nach dem Anteil an Silizium in der Schlacke und in dem Stahl eingestellt werden sollte, normalerweise in einer Einsatzmenge von 0,2-0,8 kg/t mit einer Zwischenzeit von 15 Minuten, um während der Raffinierung stets eine gute Desoxidation zu gewährleisten. Im früheren Zeitraum im LF wurde die schwach basische Schlacke eingestellt, so dass die Basenzahl der Obenschlacke des Raffinierofens 3-4 betrug. Vor der Entgasung im Vakuum wurde Chromnitrid zugeführt, um den Anteil von Stickstoff auf 60-150 ppm einzustellen, und Aluminium-Draht wurde zum Nachfüllen von Aluminium bis 0,015-0,025% zugeführt. Vor der Entgasung im Vakuum betrug die Temperatur des flüssigen Stahls 1580-1610°C. Die Entgasung im Vakuum wurde bei einem niedrigen Vakuum (< 0.3kPa) und für 15 min durchgeführt. Nach dem Aufheben des Vakuums betrug die Temperatur 1530-1560°C.
3) Guss: Nach der Beendigung des Raffinierens im Vakuum blieb die Pfanne mehr als 40 Minuten stillstehen und wurde leicht mit Ar geblasen. Der flüssige Stahl wurde durch Stranggießen bei einem kontrollierten Überhitze von ≤ 35°C gegossen, und durch Soft-Reduction und elektromagnetisches Rühren wurde die Segregation des Stahls gemildert.

Schritt 2: Der Gussrohling wurde bei einer Temperatur des Ofens 860°C heiß in den Ofen eingeführt, und die Temperatur wurde für 35 Minuten gehalten. Nach 160 Minuten wurde die Temperatur auf 1260-1280°C erhöht. Die Temperatur wurde für 160 Minuten gehalten. Der qualifizierte Stahlblock wurde durch ein Vorwalzwerk gemäß dem üblichen Walzenprozess zu einem quadratischen Rohling von 200 mm X 200 mm gewalzt. Der Rohling wurde in ein Walzwerk überführt, wobei die Temperatur des Heizungsofens 1140°C und die Zeitdauer für die Heizung 130 Minuten betrug. Die Temperatur beim Fertigwalzen betrug 835°C.

Der erfindungsgemäß hergestellte Lagerstahlstab für die Radnabe des Fahrzeugs wurde zu Radnabenlagerung verarbeitet und bei einer ausländischen Autofirma in ein berühmtes Fahrzeugmodell eingebaut. Ihre Eigenschaften erfüllten bei den Untersuchungen alle Anwendungsanforderungen und wies eine bessere Lebensdauer gegenüber den traditionellen Lagerstahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, wie S55C, auf. Tabelle 1 (in Gew.-%)

Beispiele	C	Si	Mn	Mo	Cr	Cu	P	S	Nb	Al
1	0,58	0,10	0,87	0,12	0,10	0,20	0,008	0,010	0,03	0,013
2	0,61	0,12	0,89	0,18	0,15	0,15	0,004	0,008	/	0,014
3	0,58	0,12	0,88	0,16	0,20	0,10	0,007	0,015	0,03	0,009
4	0,6	0,12	0,89	0,14	0,18	0,12	0,010	0,013	0,04	0,012
5	0,61	0,13	0,95	0,17	0,16	0,25	0,015	0,004	/	0,01
6	0,59	0,14	0,92	0,13	0,14	0,12	0,005	0,003	0,02	0,013
7	0,61	0,15	0,88	014	0,17	0,23	0,008	0,002	0,04	0,008

Tabelle 2 (in Gew.-%)

Beispi ele	O	N	Ti	H	Pb	As	Sn	Sb	Ca	C+ Mn/ 3	Al/ N
1	0,0006	0,012	0,0012	0,0001	0,0002	0,004	0,002	0,001	0,0006	0,87	1,08
2	0,0005	0,015	0,0015	0,0001	0,0002	0,004	0,002	0,001	0,0006	0,91	0,93
3	0,0004	0,008	0,0010	0,0001	0,0002	0,004	0,002	0,001	0,0006	0,87	1,13
4	0,0004	0,014	0,0012	0,0001	0,0002	0,004	0,002	0,001	0,0006	0,90	0,86
5	0,0006	0,009	0,0014	0,0001	0,0002	0,004	0,002	0,001	0,0006	0,93	1,11
6	0,0005	0,014	0,0011	0,0001	0,0002	0,004	0,002	0,001	0,0006	0,90	0,93
7	0,0005	0,007	0,0013	0,0001	0,0002	0,004	0,002	0,001	0,0006	0,90	1,14

Tabelle 3

Beispi ele	Spezifik ation (mm)	Korngrö ßenzahl (Stufe)	Mittensei gerung (Zentrum C%/Schm elz C%)	Zugfestig keit MPa	Härte der Laufbahn nach Hochfreq uenz-Abschrec ken HV	Tiefe der durch Abschrecke n gehärteten Schicht der Laufbahn mm	Abmessung des größten einzelnen Einschlusses µm
1	55	9	0,99	850	760	2,5	27
2	65	8	1,0	865	730	3,0	13
3	65	7	1,0	870	780	3,5	13
4	65	7	0,98	860	760	2,5	27
5	55	8	1,01	869	740	2,0	9
6	65	9	1,02	870	735	2,8	13
7	60	8	0,99	880	770	3,2	13

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 200710045281 [0006]

Claims

Lagerstahl für eine Radnabe eines Fahrzeugs, mit der folgenden chemischen Zusammensetzung in Gew.-%: Kohlenstoff: 0,58-0,61%; Silizium: ≤ 0,15%; Mangan: 0,87-0,95%; Kupfer: 0,10-0,25%; Molybdän: 0,12-0,18%; Chrom: 0,10-0,20%; Schwefel: ≤ 0,015%; Phosphor: ≤ 0,015%; Aluminium: 0,008-0,015%; Sauerstoff: ≤ 0,0006%; Stickstoff: 0,006-0,015%; Wasserstoff: ≤ 0,0001 %; Titan: ≤ 0,0015%; und der Rest von Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei C% + Mn%/3 = 0,87 - 0,95 und Al/N = 0,85 - 1,15 gleichzeitig gelten.
Lagerstahl für eine Radnabe eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er weiterhin umfasst: Niob 0,020-0,040%.
Lagerstahl für eine Radnabe eines Fahrzeugs nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verunreinigungen umfassen: Pb ≤ 0,002%, As ≤ 0,04%, Sn ≤ 0,005%, Sb ≤ 0,004% oder Ca ≤ 0,0010%.
Lagerstahl für eine Radnabe eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfestigkeit des Lagerstahls für die Radnabe des Fahrzeugs 800-900 MPa beträgt, um die Härte der Laufbahn nach Hochfrequenz-Abschrecken von 730-780 HV und die Tiefe der durch Abschrecken gehärteten Schicht der Laufbahn von 2,0-3,5 mm zu gewährleisten.
Verfahren zur Herstellung eines Lagerstahls für eine Radnabe eines Fahrzeugs nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: 3) Schmelzen und Gießen in dem die Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2 mittels einem Lichtbogenofen oder Konverter geschmolzen wird, und die Pfanne raffiniert und durch Stranggießen zu einem Gussrohling gegossen wird; 4) Walzen in dem der Gussrohling bei einer Temperatur des Ofens von 600-900°C geheizt und nach dem Einführen des Gussrohlings in den Ofen die Temperatur für 20-40 Minuten gehalten wird; nach 120-200 Minuten die Temperatur auf 1180-1220°C erhöht und für 80-180 Minuten gehalten wird; der Gussrohling durch ein Vorwalzwerk zu einem quadratischen Rohling gewalzt wird; der quadratische Rohling durch konventionelles Walzen zu einem Stab gewalzt wird, wobei der quadratische Rohling bei einer Temperatur von 1160-1200°C für 80-120 Minuten geheizt; und das Fertigwalzen durch konventionelles Walzen bei einer Temperatur von 760-900°C durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Lagerstahls für eine Radnabe eines Fahrzeugs nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Raffinieren der Pfanne in einem Pfannenofen in die Pfanne 1,5-3 kg von einer schwach basischen synthetisierten Schlacke pro Tonne des flüssigen Stahls zur Schlackenbildung eingeführt wird, die Schlacke mit Al-Partikeln über Niederschlag desoxidiert und mit Si-C-Pulver an der Oberfläche desoxidiert wird, das jeweils 0,2-0,8 kg pro Tonne des flüssigen Stahls 2 oder 3 mal mit einer Zwischenzeit von 15 Minuten eingeführt werden; und die Basenzahl der Oberschlacke des Pfannenofens auf 2-4 eingestellt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Lagerstahls für eine Radnabe eines Fahrzeugs nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Pfannenofen ein schwach basische synthetisierte Schlacke verwendet wird, die die folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufweist: CaO 51-53%, MgO 15-19%, Al₂O₃ 5-11%, SiO₂ 22-24%, P₂O₅ ≤ 0,10%, S ≤ 0,05%, H₂O ≤ 0,6%, CaO/SiO₂ 2.08-2.44; und die Partikelgröße der synthetisierten Schlacke 5-20 mm beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Lagerstahls für eine Radnabe eines Fahrzeugs nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Entgasung im Vakuum die Temperatur des flüssigen Stahls 1580-1610°C beträgt; vor der Entgasung im Vakuum Chromnitrid zugeführt wird, um den Anteil von Stickstoff auf 60-150 ppm einzustellen, und Aluminium-Draht zum Nachfüllen von Aluminium bis 0,015-0,025% zugeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Lagerstahls für eine Radnabe eines Fahrzeugs nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Beendigung des Raffinierens im Vakuum die Pfanne mehr als 40 Minuten stillstehen bleibt und leicht mit Ar geblasen wird, der flüssige Stahl durch Stranggießen bei einem kontrollierten Überhitze von ≤ 35°C gegossen wird, und durch Soft-Reduction und elektromagnetisches Rühren die Segregation des Stahls gemildert wird.
Verfahren zur Herstellung eines Lagerstahls für eine Radnabe eines Fahrzeugs nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfestigkeit des Lagerstahls für die Radnabe des Fahrzeugs 800-900 MPa beträgt, um die Härte der Laufbahn nach Hochfrequenz-Abschrecken von 730-780 HV und die Tiefe der durch Abschrecken gehärteten Schicht der Laufbahn von 2,0-3,5 mm zu gewährleisten.