专利名称：一种抗腐蚀耐髙温轴承钢及其生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于冶金领域，涉及一种轴承钢，具体地说是一种抗腐蚀耐髙温轴承钢及其生
产工艺。
背景技术：
轴承钢是用来制造滚珠、滚柱和轴承套圈的钢。轴承在工作时承受着极大的压力和摩擦力，所以要求轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限。对轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分严格，是所有钢铁生 产中要求最严格的钢种之一。轴承钢生产工艺流程为电炉冶炼一LF炉精炼一VD炉真空处理一连铸一缓冷或热送一乳材一精整一检验入库。为了满足对动轴承的性能的要求，对轴承钢材料提出了以下一些基本的性能要求高的接触疲劳强度；热处理后应具有高的硬度或能满足轴承使用性能要求的硬度；高的耐磨性、低的摩擦系数；良好的冲击韧性和断裂韧性；良好的防锈性能；良好的冷、热加工性能。根据以上对轴承用钢的基本要求，对轴承钢的冶炼质量要求很高，需要严格控制硫、磷、氢等含量以及非金属夹杂物和碳化物的数量、大小和分布状况，因为非金属夹杂物和碳化物的数量、大小和分布状况对轴承钢的使用寿命影响很大，往往轴承的失效就是在大的夹杂或碳化物周围产生的微裂纹扩展而成。夹杂物的含量和钢中氧含量密切相关，氧含量越高，夹杂物数量就越多，寿命就越短。夹杂物和碳化物粒径越大、分布越不均匀，使用寿命也越短，而它们的大小、分布状况与使用的冶炼工艺和冶炼质量密切相关，现在生产轴承钢的主要工艺是连铸以及电炉冶炼+电渣重熔工艺冶炼，还有少量采用真空感应+真空自耗的双真空或+多次真空自耗等工艺来提高轴承钢的质量。在某些特殊场合，要求轴承钢具有较强的抗腐蚀和耐髙温性，现有的轴承钢及生产工艺不能满足要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗腐蚀耐髙温轴承钢及其生产工艺，该轴承钢可在200-250 0C的高温、腐蚀性环境下使用。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的
一种抗腐蚀耐髙温轴承钢，其特征在于该轴承钢按重量百分比其成分为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和不可避免的杂质。其中，优选成份按重量百分比为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%。一种抗腐蚀耐髙温轴承钢的生产工艺，其特征在于该工艺具体如下
I)电炉冶炼铁水加生铁量彡总配料量的70%，配碳量彡I. 0%,脱碳量彡O. 80%，电炉终点控制目标C彡O. 08%，P彡O. 008%,温度彡1610°C，定氧[O] ( 700PPm ；2)LF精炼炉精炼时间> 30min,过程根据渣况补加CaO，前期使用Al粒加高品位碳化硅脱氧 ，中后期使用高品位碳化硅保持白渣；根据Alt含量补加铝铁或铝线，Alt保持彡O. 020%，精炼后期控制进VD前〔Al〕0. 020-0. 040% ;精炼过程各成份目标值重量百分比为(％) C O. 70，Si O. 70，MnO. 50，Crl8. 00，MoO. 60，V O. 20，Ni O. 50，CuO. 20
3)VD真空炉在真空度< I毫巴下保持，真空保持时间> 12min，破真空后确保软吹Ar彡20min以上；用喂线或加合金进行微调，喂线或加合金顺序如下Mo、Ni、Cu、V、Cr Si 、C、Al、Ca;
4)连铸连铸第一炉1510 1520°C，连浇炉1498 1510°C，过热度20-30°C，髙碳保护渣；严格控制拉速，保证电磁搅拌和末搅正常运行，保证中间包、结晶器液面稳定，防止卷渣，保证侵入式水口对中及插入深度；坯料不得热装热送；
方坯需入坑缓冷，缓冷坑必须干燥，入坑温度彡550° C，缓冷时间彡48小时以上可开盖自然冷却，开盖36小时后可以出坑；
5)轧钢预热段<850°C 加热段1200 - 12500C 均热段1200 — 1230°C，总加热时间160 175分钟；出入钢节奏每支坯90 100秒；水除鳞压力彡20MPa ;开轧温度> 1100-11300C，终轧温度> 9500C ;轧后轧材入坑缓冷，缓冷坑必须干燥，入坑温度彡500°C，保温时间彡48小时，出坑温度彡2000C ;得到抗腐蚀耐髙温轴承钢。本发明中，各元素的作用如下
C :在所有元素中，碳提高强度的能力最大，碳对淬火回火钢的强化大约为硅的5倍，铬的9倍和锰的18倍，所以为保证轴承钢具有足够的强度、硬度和耐磨性能，钢中必须含有相当高的碳含量。Cr :对钢起强化作用，提高钢的淬透性能、并提髙钢髙温下的抗氧化性能、抗腐蚀性能。Mn :提髙钢的强度和淬透性。Mo :提髙钢的热强性、红硬性、淬透性、耐磨性。V :提髙钢的淬透性、耐磨性、硬度。Si :增加钢在髙温下的回火抗力。Ni、Cu增加钢的耐蚀能力。本发明的优点是
考虑到腐蚀性、髙温下轴承钢苛刻工作环境、抗腐蚀、抗髙温、高强度、高寿命、耐疲劳等方面的要求。防止措施有加入了起热强性能的Mo合金、加入了起抗氧化、耐腐蚀的Cr、Ni、Cu合金。且Cr、V、Mo、Mn都改善了钢的淬透性，Si增加了钢的抗回火能力。真空脱气处理主要是减少钢液中的氧、氢等气体成分，以减少大型的非金属夹杂物。对非金属夹杂物进行Ca处理，即控制硬质不变形的非金属夹杂物，使之成为软性的夹杂物。本发明得到的轴承钢，牌号可以为7Crl8MoSiV，可在200_250°C的高温、腐蚀性环境下使用，完全满足用户需求。
具体实施例方式 一种抗腐蚀耐髙温轴承钢7Crl8MoSiV，该轴承钢按重量百分比其成分如下表I :其中，I为实施例I的成分，2为实施例2的成分。
表I (wt%)
項 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
本发明中按C (λ 65 (λ 74%控制，优选为C O. 66 O. 73% , Cr 17. OO 19. 00%,优选 17. 500 18. 50%, MoO. 500-0. 70%,优选 O. 555 O. 650%，V O. 15-0, 25%,优选O. 17-0. 23%, SiO. 60-0. 80%,优选为 O. 65-0. 75%, MnO. 25-0. 65%,优选为 O. 30-0. 60% NiO. 30-0. 60%，优选为 O. 35-0. 55%，CuO. 15-0. 25%,优选为 O. 15-0. 23%。
按规格范围的中下限计算量向钢中加入髙碳铬铁，加入Fe-Mo和Fe-V，Fe-Ni使C 达到 O. 67%, Cr 达到 17. 50%, Mo 达到 O. 55%, V 达到 O. 18%, Ni 达到 O. 50%, Cu 达到 O. 20%,Si 达到 O. 65%, Mn 达到 O. 50%。具体工艺如下
电炉冶炼在某厂100吨电炉冶炼，因需要走真空，钢包要留有自由空间，出钢量目标为88吨，配料选用优质废钢、铁水、生铁。铁水加生铁量> 总配料量的70%。配碳量彡I. 0%,脱碳量彡O. 80%。电炉终点控制目标C彡O. 08%，P彡O. 008%, T彡1610°C，定氧[O] ^ 700PPm,电炉出钢过程中钢包内每吨钢水渣料及合金加入量为复合中铝3-4Kg，硅铁8-9Kg低磷锰铁6-7kg，加入含Cr60%髙碳铬铁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电炉熔化后冲入出钢钢水)，加入石灰8Kg ,萤石2Kg等。LF精炼炉
1.精炼时间彡30min以上，过程根据渣况补加CaO，前期使用Al粒加高品位碳化硅(高纯石墨炭材)脱氧，中后期使用高品位碳化硅(高纯石墨炭材)保持白渣；
2.根据Alt含量补加铝铁或铝线，Alt保持>O. 020%以上，精炼后期控制进VD前〔Al〕0. 020-0. 040% ；
3.精炼过程各成份目标值重量百分比为(%)
C O. 70 ,Si O. 70, MnO. 50 , Crl8. 00 , MoO. 60 , V O. 20 , Ni O. 50 , CuO. 20
VD真空炉
I.在真空度彡I毫巴下保持，真空保持时间> 12min，破真空后确保软吹Ar ^ 20min以上。2.用喂线或加合金进行微调，喂线或加合金顺序如下Mo、Ni、Cu、V :、CrSi 、C、Al、Ca。3.微调成分操作如下根据取样结果按目标值进行微调。4. C线喂完后可以立即喂入Al线80-100m，然后搅拌3min以上喂入Ca — Fe线50-80m,完毕后再确保静搅5-10min以上，静搅过程取样后吊包上连铸。5.静搅过程根据温度加入保温剂彡100kg; 真空出站温度如下吊包参考温度(。。)
连铸该钢的液相线温度为1438°C 连铸第一炉1510 ~ 15200C 连浇炉1498 ~ 1510。。
推荐过热度20-30°C，保护渣髙碳保护渣，覆盖剂TD-BA，断面:220*260，振幅±3mm，频率65+65V，一冷水量1900L/min (以结晶器进出水温差6_9°C为准)。MES:220A*3HZ ， F_EMS150A*6HZ 。二冷水比水量O. 25L/Kg钢
拉速(m/min ) Δ T > 35。C O. 70 m/min,
Δ T ^ 35° C O.75m/min,
連铸要点如下
I.连铸严格控制拉速，保证电磁搅拌和末搅正常运行，保证中间包、结晶器液面稳定，防止卷渣，保证侵入式水口对中及插入深度。2.坯料冷却要求不得热装热送。方坯需入坑缓冷，缓冷坑必须干燥，入坑温度彡550° C，缓冷时间彡48h以上可开盖自然冷却，开盖36h后可以出坑；
3.每组每流铸坯取样检测低倍。轧钢
I).预热段< 850°C加热段1200 - 12500C均热段1200 — 1230°C，总加热时间160 175 (分)。出入钢节奏每支坯90 100 (秒)
2).水除鳞压力彡20MPa。3).开轧温度彡1100-1130°C，终轧温度彡950°C。4).轧后轧材入坑缓冷，缓冷坑必须干燥，入坑温度彡5000C，保温时间彡48小时，出坑温度彡200°C ;得到抗腐蚀耐髙温轴承钢。力学性能比较见表2 ;晶拉度7级。低倍见表3 ;夹杂物见表4 ;末端淬透性见表5 ;室温和473K温度下试样和轴承的滚动接触疲劳寿命试验结果见表6 ;在人工海水和在稀硝酸中的耐腐蚀试验见表7 ；
表权利要求
1.一种抗腐蚀耐髙温轴承钢，其特征在于该轴承钢按重量百分比其成分为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和不可避免的杂质。
2.根据权利要求I所述的抗腐蚀耐髙温轴承钢，其特征在于优选成份按重量百分比为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.—种权利要求I所述抗腐蚀耐髙温轴承钢的生产工艺，其特征在于该工艺具体如下 1)电炉冶炼铁水加生铁量彡总配料量的70%，配碳量彡I.0%,脱碳量彡O. 80%，电炉终点控制目标C彡O. 08%，P彡O. 008%,温度彡1610°C，定氧[O] ( 700PPm ； 2)LF精炼炉精炼时间> 30min,过程根据渣况补加CaO，前期使用Al粒加高品位碳化硅脱氧，中后期使用高品位碳化硅保持白渣；根据Alt含量补加铝铁或铝线，Alt保持彡O. 020%，精炼后期控制进VD前〔Al〕0. 020-0. 040% ;精炼过程各成份目标值重量百分比为(％) C O. 70 , Si O. 70, MnO. 50 , Crl8. 00，Μο0· 60，V O. 20，Ni O. 50 , CuO. 20 ； 3)VD真空炉在真空度< I毫巴下保持，真空保持时间> 12min，破真空后确保软吹Ar彡20min以上；用喂线或加合金进行微调，喂线或加合金顺序如下Mo、Ni、Cu、V、Cr Si 、C、Al、Ca; 4)连铸连铸第一炉151(Tl520°C，连浇炉1498 1510°C，过热度20-30°C，髙碳保护渣；严格控制拉速，保证电磁搅拌和末搅正常运行，保证中间包、结晶器液面稳定，防止卷渣，保证侵入式水口对中及插入深度；坯料不得热装热送； 方坯需入坑缓冷，缓冷坑必须干燥，入坑温度彡550° C，缓冷时间彡48小时以上可开盖自然冷却，开盖36小时后可以出坑； 5)轧钢预热段<850°C 加热段1200 - 12500C 均热段1200 — 1230°C，总加热时间160 175分钟；出入钢节奏每支坯90 100秒；水除鳞压力彡20MPa ;开轧温度> 1100-11300C，终轧温度> 9500C ;轧后轧材入坑缓冷，缓冷坑必须干燥，入坑温度彡500°C，保温时间彡48小时，出坑温度彡2000C ;得到抗腐蚀耐髙温轴承钢。
全文摘要
本发明公开了一种抗腐蚀耐髙温轴承钢，该轴承钢按重量百分比其成分为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和不可避免的杂质。包括电炉冶炼、LF精炼炉、VD真空炉、连铸和轧钢。该轴承钢具有抗腐蚀耐髙温性能，可在200-250℃的高温、腐蚀性环境下使用。
文档编号C22C38/46GK102925818SQ20121048090
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者徐开斌, 刘宪民, 夏速萍, 王时林 申请人:中天钢铁集团有限公司