本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種滲碳軸承鋼g20cr2ni4連鑄圓坯的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

g20cr2ni4是一種常用的滲碳合金結(jié)構(gòu)鋼，滲碳處理后表面硬度、耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度高，心部還保留有良好的韌性，耐沖擊負(fù)荷好，一般應(yīng)用于耐沖擊負(fù)荷的大型軸承，或坦克、推土機(jī)等的軸料和齒輪材料。

由于連鑄與模鑄相比，鋼水的澆注方式及凝固原理不同，連鑄坯存在成分偏析、心部致密性差的缺點，現(xiàn)有連鑄技術(shù)生產(chǎn)滿足不了g20cr2ni4鋼復(fù)雜的工作條件要求，當(dāng)前行業(yè)內(nèi)g20cr2ni4滲碳軸承鋼多采用模鑄生產(chǎn)或模鑄后采用電渣重熔的方法進(jìn)一步提高潔凈度。但是，在模鑄生產(chǎn)時，即便采用好的保護(hù)澆注手段，水口鋼流與大氣仍不可避免的會接觸，造成二次氧化，中注管、湯道系統(tǒng)的耐火材料也會污染經(jīng)爐外精煉的純凈度高的鋼液。大量的現(xiàn)場取樣測定證實，經(jīng)過模鑄系統(tǒng)的鋼液，不管是氣體或夾雜物含量都比精煉結(jié)束時高，且鋼錠或電渣錠均需切頭、切尾，鍛造出材率僅80%，而連鑄坯生產(chǎn)效率高，無需切頭、切尾，鍛造出材率達(dá)90%以上。

因此，需要提供一種能夠穩(wěn)定控制連鑄坯成分偏析及心部致密性的連鑄方法，以替代鋼錠或電渣錠來滿足滲碳軸承鋼g20cr2ni4復(fù)雜的工作條件的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有生產(chǎn)方式下的滲碳軸承鋼g20cr2ni4圓坯成分偏析、心部致密性差及模鑄生產(chǎn)潔凈度低、出材率低的問題而提供一種坯料出材率高且生產(chǎn)成本低的滲碳軸承鋼g20cr2ni4連鑄圓坯方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種滲碳軸承鋼g20cr2ni4連鑄圓坯的生產(chǎn)方法，該方法包括以下步驟：

1）在電弧爐內(nèi)冶煉低碳、低磷、低有害元素含量的初煉鋼水；

2）在鋼包精煉爐內(nèi)進(jìn)行脫氧、脫硫及合金化，在vd爐進(jìn)行真空脫氣，vd真空脫氣后，吊包去連鑄；

3）大包鋼水通過帶有吹氬保護(hù)的長水口注入中間包內(nèi)，在連鑄過程中，將中間包內(nèi)鋼水過熱度控制在20～35℃；結(jié)晶器內(nèi)鋼水通過一冷區(qū)冷卻，結(jié)晶器內(nèi)鋼水通過外置式結(jié)晶器電磁攪拌器對鋼水進(jìn)行電磁攪拌；拉坯機(jī)以0.1～0.5m/min的拉坯速度拉坯；鑄坯行走方向與澆鋼平臺垂直；二冷區(qū)分三段對圓坯進(jìn)行冷卻，其中一區(qū)為在結(jié)晶器足輥處噴水冷卻、二區(qū)三區(qū)為氣霧噴水冷卻，比水量控制在0.1～0.4l/kg；通過外置式鑄流電磁攪拌器在二冷室下部對鋼水進(jìn)行電磁攪拌，以形成更多的等軸晶并降低圓坯1/2半徑處正偏析；鑄坯在與澆鋼平臺垂直的方向上進(jìn)行冷卻及凝固；鑄坯經(jīng)與拉坯速度同步的火焰切割機(jī)在垂直方向上切割成定尺鑄坯，經(jīng)傾翻輥道傾翻至水平輥道上，被勾鋼機(jī)吊至出坯輥道上出坯；出坯后鑄坯入坑緩冷或直接熱送鍛造。

采用電弧爐+鋼包精煉爐+vd爐真空脫氣的冶煉方式，冶煉的滲碳軸承鋼g20cr2ni4化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為：c=0.17～0.23%，si=0.15~0.40%，mn=0.30~0.60%，p≤0.020%，s≤0.015%，ni=3.25~3.75%，cr=1.25%~1.75%，cu≤0.25%，al=0.010~0.030%，余量為fe及其他不可避免的雜質(zhì)。

連鑄過程大包至中間包采用長水口及長水口吹氬保護(hù)，氬氣流量為80～120l/min；中間包采用塞棒吹氬，氬氣流量為2～6l/min。

連鑄過程中，中間包加入堿性覆蓋劑及碳化稻殼來減少鋼水的熱輻射損失及保護(hù)鋼水不被二次氧化，所用堿性覆蓋劑的主要成分為cao：50～60%、al2o3：25～35%、mgo：2～4%、sio2≤4.0%、fe2o3＜1.5%及h2o≤0.5%。

采用浸入式水口及向結(jié)晶器內(nèi)加入保護(hù)渣的方式對結(jié)晶器鋼水進(jìn)行保護(hù)，所用浸入式水口為整體式水口。

所用結(jié)晶器保護(hù)渣的堿度為0.92～0.99，熔化溫度為1140～1170℃，粘度為12.34泊。

結(jié)晶器電磁攪拌采用外置式攪拌器，攪拌頻率為1～2hz，攪拌電流為200～600a。

鑄流電磁攪拌采用外置式攪拌器，攪拌頻率為5～12hz，攪拌電流為60～300a。

拉坯速度為0.1～0.5m/min，根據(jù)不同斷面來確定，拉坯機(jī)采用3輥夾持，其中1個為固定輥，2個為可調(diào)輥；不同斷面指的是連鑄圓坯的直徑，最小φ400mm、最大φ800mm；斷面直徑為φ400mm時，拉坯速度為0.5m/min、斷面直徑為φ800mm時，拉坯速度為0.1m/min。

所述圓坯的直徑在φ400～800mm之間，所述圓坯在立式連鑄機(jī)上生產(chǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案產(chǎn)生的積極效果如下：當(dāng)前行業(yè)內(nèi)滲碳軸承鋼g20cr2ni4多采用模鑄鋼錠或電渣重熔生產(chǎn)，本發(fā)明生產(chǎn)的滲碳軸承鋼g20cr2ni4連鑄圓坯，采用兩級電磁攪拌，過程中保護(hù)澆注效果好，氧含量控制低，坯料出材率高，生產(chǎn)成本低，采用冷卻和凝固都對稱的立式連鑄方法生產(chǎn)，化學(xué)成分均勻性好，凝固組織對稱性好，無需彎曲和矯直，無明顯的內(nèi)外弧側(cè)化學(xué)成分差異及夾雜物偏向內(nèi)弧側(cè)的問題，可代替鋼錠或電渣錠用于滲碳軸承鋼的生產(chǎn)。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的闡述和說明。

滲碳軸承鋼g20cr2ni4連鑄圓坯的生產(chǎn)方法，采用電弧爐+鋼包精煉爐+vd爐真空脫氣的冶煉方式；冶煉的滲碳軸承鋼g20cr2ni4成分按質(zhì)量百分比為：c=0.17～0.23%，si=0.15~0.40%，mn=0.30~0.60%，p≤0.030%，s≤0.030%，ni=3.25~3.75%，cr=1.25%~1.75%，cu≤0.25%，al=0.010~0.030%，余量為fe及其他不可避免的雜質(zhì)元素。該方法的生產(chǎn)工藝步驟如下：

1）電弧爐初煉：采用60t電弧爐冶煉，爐料由二級廢鋼35t、碳結(jié)鋼料頭10t、含鎳生鐵20t組成；電弧爐出鋼條件：終點[c]：0.03%、[p]：0.004%，出鋼溫度1660℃，出鋼1/4～3/4過程中鋼包中加入鋁塊80kg、硅鐵75kg、石灰300kg及500kg鉻鐵合金；

2）lf精煉：電爐出鋼后轉(zhuǎn)往lf工位進(jìn)行精煉，加入石灰600kg、碳粉、硅鐵粉等脫氧劑150kg脫氧，渣白后溫度1600℃取樣精調(diào)成分；

3）vd真空脫氣：溫度1680℃進(jìn)入真空罐脫氣，在真空度≤0.5乇下保持時間20分鐘，破空后在線定氫，[h]：1.0ppm，出鋼前吹氬弱攪拌時間20分鐘，溫度1580℃吊包上連鑄；

4）連鑄：鋼水在立式連鑄機(jī)上澆注為φ400mm鑄坯，將鋼包吊至鋼包回轉(zhuǎn)臺上，通過回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)至中間包上方，鋼水通過帶有吹氬保護(hù)的長水口注入中間包內(nèi)，吹氬流量為100l/min，中間包內(nèi)鋼水采用堿性覆蓋劑和碳化稻殼保護(hù)，控制中間包內(nèi)過熱度20～30℃，堿性覆蓋劑可以吸附鋼水夾雜物、提高鋼水純凈度，所用堿性覆蓋劑的主要成分為cao：50～60%、al2o3：25～35%、mgo：2～4%、sio2≤4.0%、fe2o3＜1.5%及h2o≤0.5%；中間包內(nèi)采用塞棒吹氬，吹氬流量為3l/min，中間包鋼水通過整體式浸入式水口注入結(jié)晶器內(nèi)；結(jié)晶器內(nèi)加結(jié)晶器保護(hù)渣保護(hù)，所用結(jié)晶器保護(hù)渣的堿度為0.92～0.99，熔化溫度為1140～1170℃，粘度為12.34泊；鋼水在結(jié)晶器冷卻水冷卻條件下快速形成坯殼，結(jié)晶器冷卻水流量1850l/min；結(jié)晶器內(nèi)鋼水通過外置式結(jié)晶器電磁攪拌器對鋼水進(jìn)行電磁攪拌，攪拌頻率為2.0hz，攪拌電流為400a；拉坯機(jī)以0.40～0.50m/min的拉坯速度拉坯；鑄坯行走方向與澆鋼平臺垂直；二冷區(qū)分三段對圓坯進(jìn)行冷卻，比水量為0.28l/kg，其中一區(qū)為在結(jié)晶器足輥處噴水冷卻，冷卻水量占比27%，二區(qū)為氣霧噴水冷卻，冷卻水量占比46%，三區(qū)為氣霧噴水冷卻，冷卻水量占比27%；通過外置式鑄流電磁攪拌器在距彎月面4.3m處對鋼水進(jìn)行電磁攪拌，攪拌頻率為12hz，攪拌電流為100a；鑄坯經(jīng)與拉坯速度同步的火焰切割機(jī)在垂直方向上切割成6m長定尺鑄坯，經(jīng)傾翻輥道傾翻至水平輥道上，被勾鋼機(jī)吊至出坯輥道上出坯；出坯后鑄坯入坑緩冷處理；

5）緩冷后自同一流鑄坯頭、中、尾部抽樣檢測低倍、氣體及碳偏析指數(shù)結(jié)果見下表1、表2、表3：

表1低倍檢測結(jié)果（級）

表2氧含量檢測結(jié)果（ppm）

表3碳偏析指數(shù)

從表1數(shù)據(jù)來看，按本實施例生產(chǎn)的產(chǎn)品，低倍組織致密，中心疏松級別較低，無縮孔、中心裂紋、中間裂紋、皮下裂紋、皮下氣泡缺陷。

從表2、表3數(shù)據(jù)來看，按本實施例生產(chǎn)的產(chǎn)品，氧含量控制在較低水平，全截面碳偏析指數(shù)、中心碳偏析指數(shù)控制較好。

另外，按本發(fā)明的實施例生產(chǎn)的產(chǎn)品，經(jīng)用戶鍛造加工成滲碳軸承鋼后檢測各項指標(biāo)均符合要求，完全能滿足滲碳軸承鋼的生產(chǎn)。