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):
軸承鋼是用來制造滾珠、滾柱和軸承套圈的鋼。軸承在工作時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。對軸承鋼的化學成分的均勻性、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格,是所有鋼鐵生 產(chǎn)中要求最嚴格的鋼種之一。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入庫。為了滿足對動軸承的性能的要求,對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)以上對軸承用鋼的基本要求,對軸承鋼的冶煉質(zhì)量要求很高,需要嚴格控制硫、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,因為非金屬夾雜物和碳化物的數(shù)量、大小和分布狀況對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提高軸承鋼的質(zhì)量。在某些特殊場合,要求軸承鋼具有較強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)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(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%,電爐終點控制目標C彡O. 08%,P彡O. 008%,溫度彡1610°C,定氧[O] ( 700PPm ;2)LF精煉爐精煉時間> 30min,過程根據(jù)渣況補加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含量補加鋁鐵或鋁線,Alt保持彡O. 020%,精煉后期控制進VD前〔Al〕0. 020-0. 040% ;精煉過程各成份目標值重量百分比為(%) 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,過熱度20-30°C,髙碳保護渣;嚴格控制拉速,保證電磁攪拌和末攪正常運行,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,緩冷時間彡48小時以上可開蓋自然冷卻,開蓋36小時后可以出坑;
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,保溫時間彡48小時,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,碳提高強度的能力最大,碳對淬火回火鋼的強化大約為硅的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度、硬度和耐磨性能,鋼中必須含有相當高的碳含量。Cr :對鋼起強化作用,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 :提髙鋼的強度和淬透性。Mo :提髙鋼的熱強性、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、高強度、高壽命、耐疲勞等方面的要求。防止措施有加入了起熱強性能的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。對非金屬夾雜物進行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為實施例I的成分,2為實施例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 達到 O. 67%, Cr 達到 17. 50%, Mo 達到 O. 55%, V 達到 O. 18%, Ni 達到 O. 50%, Cu 達到 O. 20%,Si 達到 O. 65%, Mn 達到 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%。電爐終點控制目標C彡O. 08%,P彡O. 008%, T彡1610°C,定氧[O] ^ 700PPm,電爐出鋼過程中鋼包內(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.精煉時間彡30min以上,過程根據(jù)渣況補加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含量補加鋁鐵或鋁線,Alt保持>O. 020%以上,精煉后期控制進VD前〔Al〕0. 020-0. 040% ;
3.精煉過程各成份目標值重量百分比為(%)
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)果按目標值進行微調(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,靜攪過程取樣后吊包上連鑄。5.靜攪過程根據(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。。
推薦過熱度20-30°C,保護渣髙碳保護渣,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)晶器進出水溫差6_9°C為準)。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,
連鑄要點如下
I.連鑄嚴格控制拉速,保證電磁攪拌和末攪正常運行,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,緩冷時間彡48h以上可開蓋自然冷卻,開蓋36h后可以出坑;
3.每組每流鑄坯取樣檢測低倍。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,保溫時間彡48小時,出坑溫度彡200°C ;得到抗腐蝕耐髙溫軸承鋼。力學性能比較見表2 ;晶拉度7級。低倍見表3 ;夾雜物見表4 ;末端淬透性見表5 ;室溫和473K溫度下試樣和軸承的滾動接觸疲勞壽命試驗結(jié)果見表6 ;在人工海水和在稀硝酸中的耐腐蝕試驗見表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%,電爐終點控制目標C彡O. 08%,P彡O. 008%,溫度彡1610°C,定氧[O] ( 700PPm ; 2)LF精煉爐精煉時間> 30min,過程根據(jù)渣況補加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含量補加鋁鐵或鋁線,Alt保持彡O. 020%,精煉后期控制進VD前〔Al〕0. 020-0. 040% ;精煉過程各成份目標值重量百分比為(%) 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,過熱度20-30°C,髙碳保護渣;嚴格控制拉速,保證電磁攪拌和末攪正常運行,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,緩冷時間彡48小時以上可開蓋自然冷卻,開蓋36小時后可以出坑; 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,保溫時間彡48小時,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C22C38/46GK102925818SQ20121048090
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者徐開斌, 劉憲民, 夏速萍, 王時林 申請人:中天鋼鐵集團有限公司