[发明专利]一种高碳铬轴承钢及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高碳铬轴承钢及其制备方法，通过KR脱硫、转炉冶炼、脱氧、LF精炼、VD真空脱气、连铸、轧制、控冷和缓冷来制备高碳铬轴承钢，降低了钛、磷、硫、氧的含量，降低了中心疏松缩孔及中心偏析级别，减轻了铸坯偏析，减少了碳化物液析的产生，降低了钢材中心疏松级别，并改善了碳化物带状和网状；使制得的高碳铬轴承钢品质高，缺陷少，符合GB/T 18254‑2016《高碳铬轴承钢》中特级钢标准。

技术领域

本发明属于轴承钢生产技术领域，具体涉及一种高碳铬轴承钢及其制备方法。

背景技术

GCr15钢是一种典型的高碳铬轴承钢，轴承钢的冶炼水平代表着一个国家的冶金水平，因此轴承钢也被称为“特钢之王”。国外发达国家如瑞典、日本、美国、德国等轴承钢产量和质量处于领先地位，氧含量控制在4-6ppm、最大夹杂物尺寸在11μm以下、钛含量控制10ppm以下、化学成分波动范围小，钢中有害元素含量低并且质量稳定。

目前国内生产轴承钢与日本、欧洲等先进国家相比，在使用寿命、可靠性及承载能力等方面存在较大差距。中国生产的轴承主要为中低端轴承和中小型轴承，与国外高端轴承和大型轴承等高附加值轴承相比还存在差距，特别是在航空航天、高速铁路、高档轿车等工业领域用的关键轴承上，中国轴承的使用寿命、可靠性与承载能力较国外先进国家还有一定差距。

高碳铬轴承钢中的碳含量高，且还含有一定量的铬，铸坯中有大量的共晶碳化物，这些碳化物在钢坯加热时，大部分回熔到奥氏体中，但有少量碳化物未熔，且已熔部分在轧制时或轧后冷却时再次析出，形成碳化物液析、碳化物带状、碳化物网状组织。轴承在使用过程中，会因表皮碳化物的剥落而降低其耐磨性，会因内部碳化物颗粒增强裂纹敏感性，会因疲劳裂纹的产生扩展而降低疲劳寿命。碳化物网状是在钢中沿奥氏体晶粒边界析出呈网络分布的过剩二次碳化物。实际生产中，轴承钢坯通过加热、轧制及冷却，虽可降低碳化物网状级别，但很难完全消除钢中碳化物网状。

在考虑经济的条件下，应控制高碳铬轴承钢的氧含量及钛含量；提高夹杂物和碳化物的均匀性；降低和消除网状、液析和带状碳化物；减少低倍组织缺陷，一进步降低中心疏松、中心缩孔和中心成分偏析。

CN109402327B公开了种超纯净高碳铬轴承钢的炉外精炼生产方法，采用的工序为KR→BOF→RS→LF→RH→CC→轧制，并进一步控制(1)KR铁水预处理的终点铁水硫含量≤0.005％；(2)BOF吹氧脱碳，终点碳含量在0.15％～0.80％，按铝氧平衡图出钢时向钢水中加入0.5kg/t以上的铝量使出钢后钢中氧含量降至30ppm以下，出钢温度控制在1600℃～1700℃；(3)在BOF转炉冶炼出钢后进行RS扒渣操作，并要除净钢包中的炉渣；(4)在LF精炼中添加精炼渣，控制精炼渣中自由CaO摩尔分数为40％～60％，控制钢中铝含量在0.03％～0.07％，出钢时氧含量控制在10ppm以下，出钢温度1550℃～1610℃；(5)RH真空脱气全程氩气搅拌，100Pa以下真空下保持时间10min以上，该方法具有高效率、低成本、节能的特点；然而，该方法制备的高碳铬轴承钢中钛含量不够低，且缺少对碳化物及钢材中心疏松级别的判定。

CN101586182B公开了一种降低轴承钢盘条碳化物网状级别的方法，包括如下步骤：首先对轴承钢连铸钢坯进行加热升温，在1030～1130℃的温度下进行粗轧、中轧和预精轧处理；其次对轧件进行预水冷处理，冷却速度控制在10～40℃/s，冷却时间控制在0.8～2.2s；然后对轧件进行4～10道次精轧处理，开轧温度控制在900～950℃，终轧温度控制在920～990℃；再对轧件进行水冷处理，冷却速度控制在50～350℃/s，吐丝温度控制在760～820℃，制成散卷；最后对散卷进行风冷处理，风冷速度控制在2～10℃/s，散卷出风冷辊道的集卷温度控制在330～450℃，置于环境空气中冷却至常温。但该方法仅仅控制了碳化物网状，未控制其他杂质含量。

因此，需要提供一种高碳铬轴承钢的生产方法，使得钛磷、硫、氧等杂质含量低，同时减少碳化物液析的产生，改善碳化物带状和网状，从而值得高品质的高碳铬轴承钢。

发明内容