專利名稱：一種抗腐蝕耐髙溫軸承鋼及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，涉及一種軸承鋼，具體地說(shuō)是一種抗腐蝕耐髙溫軸承鋼及其生
產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
軸承鋼是用來(lái)制造滾珠、滾柱和軸承套圈的鋼。軸承在工作時(shí)承受著極大的壓力和摩擦力，所以要求軸承鋼有高而均勻的硬度和耐磨性，以及高的彈性極限。對(duì)軸承鋼的化學(xué)成分的均勻性、非金屬夾雜物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分嚴(yán)格，是所有鋼鐵生 產(chǎn)中要求最嚴(yán)格的鋼種之一。軸承鋼生產(chǎn)工藝流程為電爐冶煉一LF爐精煉一VD爐真空處理一連鑄一緩冷或熱送一乳材一精整一檢驗(yàn)入庫(kù)。為了滿足對(duì)動(dòng)軸承的性能的要求，對(duì)軸承鋼材料提出了以下一些基本的性能要求高的接觸疲勞強(qiáng)度；熱處理后應(yīng)具有高的硬度或能滿足軸承使用性能要求的硬度；高的耐磨性、低的摩擦系數(shù)；良好的沖擊韌性和斷裂韌性；良好的防銹性能；良好的冷、熱加工性能。根據(jù)以上對(duì)軸承用鋼的基本要求，對(duì)軸承鋼的冶煉質(zhì)量要求很高，需要嚴(yán)格控制硫、磷、氫等含量以及非金屬夾雜物和碳化物的數(shù)量、大小和分布狀況，因?yàn)榉墙饘賷A雜物和碳化物的數(shù)量、大小和分布狀況對(duì)軸承鋼的使用壽命影響很大，往往軸承的失效就是在大的夾雜或碳化物周圍產(chǎn)生的微裂紋擴(kuò)展而成。夾雜物的含量和鋼中氧含量密切相關(guān)，氧含量越高，夾雜物數(shù)量就越多，壽命就越短。夾雜物和碳化物粒徑越大、分布越不均勻，使用壽命也越短，而它們的大小、分布狀況與使用的冶煉工藝和冶煉質(zhì)量密切相關(guān)，現(xiàn)在生產(chǎn)軸承鋼的主要工藝是連鑄以及電爐冶煉+電渣重熔工藝冶煉，還有少量采用真空感應(yīng)+真空自耗的雙真空或+多次真空自耗等工藝來(lái)提高軸承鋼的質(zhì)量。在某些特殊場(chǎng)合，要求軸承鋼具有較強(qiáng)的抗腐蝕和耐髙溫性，現(xiàn)有的軸承鋼及生產(chǎn)工藝不能滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種抗腐蝕耐髙溫軸承鋼及其生產(chǎn)工藝，該軸承鋼可在200-250 0C的高溫、腐蝕性環(huán)境下使用。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
一種抗腐蝕耐髙溫軸承鋼，其特征在于該軸承鋼按重量百分比其成分為c O. 65
O.74%、Si O. 60-0. 80%、MnO. 25-0. 65%、Cr 17. 00 19. 00%、Mo O. 50 O. 70%、Ni
O.35 O. 65%、Cu O. 15 O. 25%、V O. 15 O. 25%、P 彡 O. 040%、S 彡 O. 030%，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。其中，優(yōu)選成份按重量百分比為C 0.66 O. 73%、Cr 17. 500 18. 50%、MoO. 55 O. 650%、V O. 17-0. 23%、Si O. 65-0. 75%、Mn O. 30-0. 60%、Ni O. 35-0. 55%、Cu O. 15-0. 23%。一種抗腐蝕耐髙溫軸承鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于該工藝具體如下
I)電爐冶煉鐵水加生鐵量彡總配料量的70%，配碳量彡I. 0%,脫碳量彡O. 80%，電爐終點(diǎn)控制目標(biāo)C彡O. 08%，P彡O. 008%,溫度彡1610°C，定氧[O] ( 700PPm ；2)LF精煉爐精煉時(shí)間> 30min,過(guò)程根據(jù)渣況補(bǔ)加CaO，前期使用Al粒加高品位碳化硅脫氧 ，中后期使用高品位碳化硅保持白渣；根據(jù)Alt含量補(bǔ)加鋁鐵或鋁線，Alt保持彡O. 020%，精煉后期控制進(jìn)VD前〔Al〕0. 020-0. 040% ;精煉過(guò)程各成份目標(biāo)值重量百分比為(％) C O. 70，Si O. 70，MnO. 50，Crl8. 00，MoO. 60，V O. 20，Ni O. 50，CuO. 20
3)VD真空爐在真空度< I毫巴下保持，真空保持時(shí)間> 12min，破真空后確保軟吹A(chǔ)r彡20min以上；用喂線或加合金進(jìn)行微調(diào)，喂線或加合金順序如下Mo、Ni、Cu、V、Cr Si 、C、Al、Ca;
4)連鑄連鑄第一爐1510 1520°C，連澆爐1498 1510°C，過(guò)熱度20-30°C，髙碳保護(hù)渣；嚴(yán)格控制拉速，保證電磁攪拌和末攪正常運(yùn)行，保證中間包、結(jié)晶器液面穩(wěn)定，防止卷渣，保證侵入式水口對(duì)中及插入深度；坯料不得熱裝熱送；
方坯需入坑緩冷，緩冷坑必須干燥，入坑溫度彡550° C，緩冷時(shí)間彡48小時(shí)以上可開(kāi)蓋自然冷卻，開(kāi)蓋36小時(shí)后可以出坑；
5)軋鋼預(yù)熱段<850°C 加熱段1200 - 12500C 均熱段1200 — 1230°C，總加熱時(shí)間160 175分鐘；出入鋼節(jié)奏每支坯90 100秒；水除鱗壓力彡20MPa ;開(kāi)軋溫度> 1100-11300C，終軋溫度> 9500C ;軋后軋材入坑緩冷，緩冷坑必須干燥，入坑溫度彡500°C，保溫時(shí)間彡48小時(shí)，出坑溫度彡2000C ;得到抗腐蝕耐髙溫軸承鋼。本發(fā)明中，各元素的作用如下
C :在所有元素中，碳提高強(qiáng)度的能力最大，碳對(duì)淬火回火鋼的強(qiáng)化大約為硅的5倍，鉻的9倍和錳的18倍，所以為保證軸承鋼具有足夠的強(qiáng)度、硬度和耐磨性能，鋼中必須含有相當(dāng)高的碳含量。Cr :對(duì)鋼起強(qiáng)化作用，提高鋼的淬透性能、并提髙鋼髙溫下的抗氧化性能、抗腐蝕性能。Mn :提髙鋼的強(qiáng)度和淬透性。Mo :提髙鋼的熱強(qiáng)性、紅硬性、淬透性、耐磨性。V :提髙鋼的淬透性、耐磨性、硬度。Si :增加鋼在髙溫下的回火抗力。Ni、Cu增加鋼的耐蝕能力。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
考慮到腐蝕性、髙溫下軸承鋼苛刻工作環(huán)境、抗腐蝕、抗髙溫、高強(qiáng)度、高壽命、耐疲勞等方面的要求。防止措施有加入了起熱強(qiáng)性能的Mo合金、加入了起抗氧化、耐腐蝕的Cr、Ni、Cu合金。且Cr、V、Mo、Mn都改善了鋼的淬透性，Si增加了鋼的抗回火能力。真空脫氣處理主要是減少鋼液中的氧、氫等氣體成分，以減少大型的非金屬夾雜物。對(duì)非金屬夾雜物進(jìn)行Ca處理，即控制硬質(zhì)不變形的非金屬夾雜物，使之成為軟性的夾雜物。本發(fā)明得到的軸承鋼，牌號(hào)可以為7Crl8MoSiV，可在200_250°C的高溫、腐蝕性環(huán)境下使用，完全滿足用戶需求。
具體實(shí)施例方式 一種抗腐蝕耐髙溫軸承鋼7Crl8MoSiV，該軸承鋼按重量百分比其成分如下表I :其中，I為實(shí)施例I的成分，2為實(shí)施例2的成分。
表I (wt%)
項(xiàng) C Cr Ifti Si P S Alt Ma V Ca Nl
目
10.70 18.00 OL 50 OL 70 0.015 a Q15 0.0400 O. GO 0.30 CL 20 a 51
20.72 17.80 a 52 CL 72 0.012 CL 007 0.03^0 0.53 0.21 a IS CL 43
本發(fā)明中按C (λ 65 (λ 74%控制，優(yōu)選為C O. 66 O. 73% , Cr 17. OO 19. 00%,優(yōu)選 17. 500 18. 50%, MoO. 500-0. 70%,優(yōu)選 O. 555 O. 650%，V O. 15-0, 25%,優(yōu)選O. 17-0. 23%, SiO. 60-0. 80%,優(yōu)選為 O. 65-0. 75%, MnO. 25-0. 65%,優(yōu)選為 O. 30-0. 60% NiO. 30-0. 60%，優(yōu)選為 O. 35-0. 55%，CuO. 15-0. 25%,優(yōu)選為 O. 15-0. 23%。
按規(guī)格范圍的中下限計(jì)算量向鋼中加入髙碳鉻鐵，加入Fe-Mo和Fe-V，F(xiàn)e-Ni使C 達(dá)到 O. 67%, Cr 達(dá)到 17. 50%, Mo 達(dá)到 O. 55%, V 達(dá)到 O. 18%, Ni 達(dá)到 O. 50%, Cu 達(dá)到 O. 20%,Si 達(dá)到 O. 65%, Mn 達(dá)到 O. 50%。具體工藝如下
電爐冶煉在某廠100噸電爐冶煉，因需要走真空，鋼包要留有自由空間，出鋼量目標(biāo)為88噸，配料選用優(yōu)質(zhì)廢鋼、鐵水、生鐵。鐵水加生鐵量> 總配料量的70%。配碳量彡I. 0%,脫碳量彡O. 80%。電爐終點(diǎn)控制目標(biāo)C彡O. 08%，P彡O. 008%, T彡1610°C，定氧[O] ^ 700PPm,電爐出鋼過(guò)程中鋼包內(nèi)每噸鋼水渣料及合金加入量為復(fù)合中鋁3-4Kg，硅鐵8-9Kg低磷錳鐵6-7kg，加入含Cr60%髙碳鉻鐵300kg，加入含Mo60%Fe_Mol0Kg，加入含V50%的Fe-V3Kg，加入Ni板5Kg，(上述合金可先在另一電爐熔化后沖入出鋼鋼水)，加入石灰8Kg ,螢石2Kg等。LF精煉爐
1.精煉時(shí)間彡30min以上，過(guò)程根據(jù)渣況補(bǔ)加CaO，前期使用Al粒加高品位碳化硅(高純石墨炭材)脫氧，中后期使用高品位碳化硅(高純石墨炭材)保持白渣；
2.根據(jù)Alt含量補(bǔ)加鋁鐵或鋁線，Alt保持>O. 020%以上，精煉后期控制進(jìn)VD前〔Al〕0. 020-0. 040% ；
3.精煉過(guò)程各成份目標(biāo)值重量百分比為(%)
C O. 70 ,Si O. 70, MnO. 50 , Crl8. 00 , MoO. 60 , V O. 20 , Ni O. 50 , CuO. 20
VD真空爐
I.在真空度彡I毫巴下保持，真空保持時(shí)間> 12min，破真空后確保軟吹A(chǔ)r ^ 20min以上。2.用喂線或加合金進(jìn)行微調(diào)，喂線或加合金順序如下Mo、Ni、Cu、V :、CrSi 、C、Al、Ca。3.微調(diào)成分操作如下根據(jù)取樣結(jié)果按目標(biāo)值進(jìn)行微調(diào)。4. C線喂完后可以立即喂入Al線80-100m，然后攪拌3min以上喂入Ca — Fe線50-80m,完畢后再確保靜攪5-10min以上，靜攪過(guò)程取樣后吊包上連鑄。5.靜攪過(guò)程根據(jù)溫度加入保溫劑彡100kg; 真空出站溫度如下吊包參考溫度(。。)
連鑄該鋼的液相線溫度為1438°C 連鑄第一爐1510 ~ 15200C 連澆爐1498 ~ 1510。。
推薦過(guò)熱度20-30°C，保護(hù)渣髙碳保護(hù)渣，覆蓋劑TD-BA，斷面:220*260，振幅±3mm，頻率65+65V，一冷水量1900L/min (以結(jié)晶器進(jìn)出水溫差6_9°C為準(zhǔn))。MES:220A*3HZ ， F_EMS150A*6HZ 。二冷水比水量O. 25L/Kg鋼
拉速(m/min ) Δ T > 35。C O. 70 m/min,
Δ T ^ 35° C O.75m/min,
連鑄要點(diǎn)如下
I.連鑄嚴(yán)格控制拉速，保證電磁攪拌和末攪正常運(yùn)行，保證中間包、結(jié)晶器液面穩(wěn)定，防止卷渣，保證侵入式水口對(duì)中及插入深度。2.坯料冷卻要求不得熱裝熱送。方坯需入坑緩冷，緩冷坑必須干燥，入坑溫度彡550° C，緩冷時(shí)間彡48h以上可開(kāi)蓋自然冷卻，開(kāi)蓋36h后可以出坑；
3.每組每流鑄坯取樣檢測(cè)低倍。軋鋼
I).預(yù)熱段< 850°C加熱段1200 - 12500C均熱段1200 — 1230°C，總加熱時(shí)間160 175 (分)。出入鋼節(jié)奏每支坯90 100 (秒)
2).水除鱗壓力彡20MPa。3).開(kāi)軋溫度彡1100-1130°C，終軋溫度彡950°C。4).軋后軋材入坑緩冷，緩冷坑必須干燥，入坑溫度彡5000C，保溫時(shí)間彡48小時(shí)，出坑溫度彡200°C ;得到抗腐蝕耐髙溫軸承鋼。力學(xué)性能比較見(jiàn)表2 ;晶拉度7級(jí)。低倍見(jiàn)表3 ;夾雜物見(jiàn)表4 ;末端淬透性見(jiàn)表5 ;室溫和473K溫度下試樣和軸承的滾動(dòng)接觸疲勞壽命試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6 ;在人工海水和在稀硝酸中的耐腐蝕試驗(yàn)見(jiàn)表7 ；
表權(quán)利要求
1.一種抗腐蝕耐髙溫軸承鋼，其特征在于該軸承鋼按重量百分比其成分為CO. 65 O. 74%、Si O. 60-0. 80%、MnO. 25-0. 65%、Cr 17. 00 19. 00%、Mo O. 50 O. 70%,Ni O. 35 O. 65%、Cu O. 15 O. 25%、V O. 15 O. 25%、P 彡 O. 040%、S 彡 O. 030%,余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗腐蝕耐髙溫軸承鋼，其特征在于優(yōu)選成份按重量百分比為C O. 66 O. 73%、Cr 17. 500 18. 50%、MoO. 55 O. 650%、V O. 17-0. 23%、SiO. 65-0. 75%、Mn O. 30-0. 60%、Ni O.35-0. 55%、Cu O. 15-0. 23%。
3.—種權(quán)利要求I所述抗腐蝕耐髙溫軸承鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于該工藝具體如下 1)電爐冶煉鐵水加生鐵量彡總配料量的70%，配碳量彡I.0%,脫碳量彡O. 80%，電爐終點(diǎn)控制目標(biāo)C彡O. 08%，P彡O. 008%,溫度彡1610°C，定氧[O] ( 700PPm ； 2)LF精煉爐精煉時(shí)間> 30min,過(guò)程根據(jù)渣況補(bǔ)加CaO，前期使用Al粒加高品位碳化硅脫氧，中后期使用高品位碳化硅保持白渣；根據(jù)Alt含量補(bǔ)加鋁鐵或鋁線，Alt保持彡O. 020%，精煉后期控制進(jìn)VD前〔Al〕0. 020-0. 040% ;精煉過(guò)程各成份目標(biāo)值重量百分比為(％) C O. 70 , Si O. 70, MnO. 50 , Crl8. 00，Μο0· 60，V O. 20，Ni O. 50 , CuO. 20 ； 3)VD真空爐在真空度< I毫巴下保持，真空保持時(shí)間> 12min，破真空后確保軟吹A(chǔ)r彡20min以上；用喂線或加合金進(jìn)行微調(diào)，喂線或加合金順序如下Mo、Ni、Cu、V、Cr Si 、C、Al、Ca; 4)連鑄連鑄第一爐151(Tl520°C，連澆爐1498 1510°C，過(guò)熱度20-30°C，髙碳保護(hù)渣；嚴(yán)格控制拉速，保證電磁攪拌和末攪正常運(yùn)行，保證中間包、結(jié)晶器液面穩(wěn)定，防止卷渣，保證侵入式水口對(duì)中及插入深度；坯料不得熱裝熱送； 方坯需入坑緩冷，緩冷坑必須干燥，入坑溫度彡550° C，緩冷時(shí)間彡48小時(shí)以上可開(kāi)蓋自然冷卻，開(kāi)蓋36小時(shí)后可以出坑； 5)軋鋼預(yù)熱段<850°C 加熱段1200 - 12500C 均熱段1200 — 1230°C，總加熱時(shí)間160 175分鐘；出入鋼節(jié)奏每支坯90 100秒；水除鱗壓力彡20MPa ;開(kāi)軋溫度> 1100-11300C，終軋溫度> 9500C ;軋后軋材入坑緩冷，緩冷坑必須干燥，入坑溫度彡500°C，保溫時(shí)間彡48小時(shí)，出坑溫度彡2000C ;得到抗腐蝕耐髙溫軸承鋼。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種抗腐蝕耐髙溫軸承鋼，該軸承鋼按重量百分比其成分為C0.65～0.74%、Si0.60-0.80%、Mn0.25-0.65%、Cr17.00～19.00%、Mo0.50～0.70%、Ni0.35～0.65%、Cu0.15～0.25%、V0.15～0.25%、P≤0.040%、 S≤0.030%，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。包括電爐冶煉、LF精煉爐、VD真空爐、連鑄和軋鋼。該軸承鋼具有抗腐蝕耐髙溫性能，可在200-250℃的高溫、腐蝕性環(huán)境下使用。
文檔編號(hào)C22C38/46GK102925818SQ20121048090
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者徐開(kāi)斌, 劉憲民, 夏速萍, 王時(shí)林 申請(qǐng)人:中天鋼鐵集團(tuán)有限公司