[发明专利]一种盾构机用稀土轴承钢钢锭及其生产方法

说明书

本发明涉及一种盾构机用稀土轴承钢钢锭及其生产方法，属于轴承钢冶炼技术领域。为解决现有轴承钢无法满足盾构机用轴承钢要求的问题，本发明提供了一种盾构机用稀土轴承钢钢锭及其生产方法，包括电炉冶炼→LF精炼→VD真空精炼→模铸浇铸→罩冷。本发明在现有轴承钢基础上增加了Ni元素及稀土元素，提高了Mn、Mo含量，并控制Al、Cu含量，提高了钢的抗疲劳强度、淬透性、屈服强度、抗拉强度，抗回火稳定性和韧性，通过有效降低钢锭中Al₂O₃为主的夹杂物和气体含量，使钢锭组织均匀，有效改善了中心疏松、偏析等低倍缺陷，降低了非金属夹杂，所得钢锭具有力学性能好、性能稳定、合格率高等特点，能够满足盾构机发展的需求。

技术领域

本发明属于轴承钢冶炼技术领域，尤其涉及一种盾构机用稀土轴承钢钢锭及其生产方法。

背景技术

目前国产盾构机的三大关键部件主轴承、液压件和电气控制组件均长期依赖进口，使国产盾构机生产成本居高不下，制造工期也受制于人，严重限制了国产盾构机的发展和市场竞争力。盾构机制备技术难度大、工序复杂，细微的瑕疵都会导致故障乃至事故的发生，尤其是对盾构机关键部件主轴承所用的轴承钢质量要求最为严格。

轴承钢中夹杂物会遗传到钢锭、锻造、轧制、成品上，破坏钢材基体的连续性，造成钢材组织的不均匀性，会成为内部疲劳源和裂纹源，在轴承使用过程中容易形成裂纹等缺陷，严重恶化轴承内部的组织、结构、硬度等性能，导致轴承失效。为了保证盾构机的性能和使用寿命，必须要严格控制轴承钢钢锭中有害元素氧含量、钛含量和夹杂物数量。但现有轴承钢生产方法得到的轴承钢无法满足盾构机轴承钢的要求，如何降低钢锭中夹杂物含量，使钢锭组织更加均匀，获得满足盾构机要求的轴承钢成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

为解决现有轴承钢无法满足盾构机用轴承钢要求的问题，本发明提供了一种盾构机用稀土轴承钢钢锭及其生产方法。

本发明的技术方案：

一种盾构机用稀土轴承钢钢锭的生产方法，包括电炉冶炼→LF精炼→VD真空精炼→模铸浇铸→罩冷，

电炉冶炼过程中：

以优质铁水和废钢为钢材材料，出钢碳含量不低于0.15wt％，出钢先增碳至碳含量0.83～0.93wt％，出钢脱氧将铝含量控制在0.030～0.040wt％，出钢过程合金化按钢种化学成分下限控制，出钢时加入低钛复合精炼渣和白灰，全程氩气搅拌；

LF精炼过程中：

氩气搅拌状态下进行LF精炼，加入低钛复合精炼渣并完成升温化渣，分批加入扩散脱氧剂进行造渣，当炉渣达到精炼渣系的条件，即CaO45～58％、SiO₂ 6～10％、Al₂O₃ 25～35％、MgO≤8％时开始白渣精炼；钢液温度不低于1580℃且成分合格，吊包倒渣进入VD位；

所述VD真空精炼：

真空条件下控制氩气流量进行VD真空精炼，放散后加入稀土合金和钢包覆盖剂，继续氩气软吹完成精炼；

所述模铸浇铸：

全程在氩气保护下进行浇注，开浇后调整好注流，保证钢液上升平稳，完成浇注后罩冷得到盾构机用稀土轴承钢钢锭。

进一步的，所述优质铁水要求化学成分中P≤0.080wt％、S≤0.040wt％、Ti≤0.060wt％；电炉冶炼过程中出钢温度不低于1580℃，所述氩气搅拌将钢液面裸露面积直径控制在Φ100～150mm。

进一步的，所述低钛复合精炼渣的添加量为10～18.3kg/t、所述白灰的添加量为10kg/t；所述出钢脱氧时当出钢碳含量为0.15～0.30wt％时，脱氧铝添加量为1～1.17kg/t，当出钢碳含量为0.30wt％以上时，脱氧铝添加量为0.67～0.83kg/t。