[发明专利]一种轧机轴承用钢的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种轧机轴承用钢的制备方法。

背景技术

目前，轧机向着高速、重载、高强度、高刚度、高精度、连轧化和自动化方向发展，轧机轴承是轧机的关键零件，直接关系到轧机的生产效率、产品质量和生产成本。与一般用途的轴承相比，轧机轴承有以下特点：(1)工作负荷大，一般说，轧件是在被咬入时进行轧制的，即载荷是突然建立起来的，所以说冲击载荷是轴承的受载特点。通常轧机轴承所承受的单位压力，比一般用途的轴承高2-4倍，而pv值(轴承单位压力和线速度的求积)是普通轴承的3-20倍。(2)工作环境恶劣，轧机轧制时，轧辊都要用水冷却，且有氧化铁皮飞溅，轴承很容易受到污染。

目前，制造轧机、石油设备、铁路车辆用高强韧性滚动轴承的钢材主要为G20Cr2Ni4A或G20CrNi2Mo等渗碳轴承钢。渗碳轴承钢与GCr15轴承钢相比，除保持了表面的高硬度、高耐磨性外，冲击韧性值提高了7倍；表面渗碳淬火层中较大的残余压应力，提高了轴承的接触疲劳强度。但是渗碳轴承钢价格高，而且生产上需使用造价高的大型周期式渗碳炉或可控气氛连续渗碳淬火生产线，渗碳时间长(一般需30～40h)，渗层质量控制较为严格。因此，采用渗碳轴承钢制造成本高，热处理工艺周期长、操作复杂，质量稳定性差。

CN1129465公开了一种用于滚动疲劳特性极好的轴承件的轴承钢。它包含(按重量)：0.70～1.20％的C、0.15～1.70％的Si、0.15～1.20％的Mn、0.50～2.00％的Cr、0.05～1.50％的Mo、0.001～0.03％的S、0.010～0.05％的Al、0.003～0.015％的N、0.0005～0.0300％的总Mg、不大于0.025％的P、不大于0.0040％的Ti、不大于0.0015％的总O，一种或至少两种选自于特定数量的V、Nb与Ni的元素，以及钢中所含Mg的氧化物的数量比至少为0.8。

上述专利涉及在提高滚动疲劳性能以及特定适用性能方面的技术，但没有涉及到解决适用于重载荷、高冲击工况下高强韧性轴承钢制造问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种轧机轴承用钢的制备方法，该钢在重载荷、高冲击工况下具有较高的强韧性，因此综合性能有益，采用该钢制备的轧机轴承使用寿命更长。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种轧机轴承用钢的制备方法，该钢的化学成分以重量百分数计由下列组分组成：C：1.05-1.15，Si：0.3-0.5，Mn：1.3-1.5，Mo：1.1-1.3，V：0.2-0.4，Cr：1.2-1.4，Ni：0.4-0.6，Cu：0.2-0.4，S≤0.015，P≤0.015，Ti：0.02-0.04，[O]≤15×10^-4，[H]≤2×10^-4，余为Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤：

(1)冶炼及合金化，电炉冶炼、出钢，采用炉外精炼、真空脱气处理；

(2)浇注，采用模铸或连铸，控制连铸中间包过热度为40-50℃，控制连铸拉坯速度为1.1-1.3m/min，保证铸坯质量；

(3)轧制，钢坯在加热炉的均热温度为1180-1200℃，加热时间为2.5-3.5小时，开轧温度1110-1130℃，终轧温度820-840℃；

(4)控冷，轧后钢材的冷却速度为3-5℃/min；

(5)热处理，将钢坯加热至960-980℃，保温1-2小时，进行油淬；然后进行回火，回火加热温度为180-190℃，保温时间为2-4小时。

钢中的化学成分的确定理由如下：

轴承工作承受着各类不同的交变应力，因而轴承材料要有高的硬度、强度、耐磨性和接触疲劳寿命，同时对于轧机轴承或冶金矿山牙轮钻头轴承、石油钻井涡轮钻具轴承、铁路车辆轴承等还要有高的韧性。轴承钢性能主要取决钢的化学成分，为保证钢具有足够的淬透性、硬度值和耐磨性，控制碳、锰、钒和铬含量在上述范围内；其中锰除了提高硬度和耐磨性外，作为脱氧元素，能提高钢的性能和纯洁度；为强化铁素体，提高强度、弹性极限和淬透性，改善抗回火软化性能，控制硅含量在上述范围；Mo的作用是提高淬透性、抗回火稳定性，减小淬火变形，提高疲劳强度，改善力学性能；V是提高耐磨性最有效的元素之一，能细化晶粒，提高钢的致密度和韧性；Ti主要起到细化晶粒的作用，S、P在轴承钢中视为有害元素，因此严格控制其含量；Ni起到提高强韧性的作用；为提高钢的纯净度和疲劳寿命，本发明还对氧和氢提出了控制要求。

本发明具有如下有益效果：