一種高品質(zhì)軸承鋼盤條及其生產(chǎn)方法與流程

本發(fā)明屬于高碳鋼領(lǐng)域，尤其涉及高碳鋼盤條及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：
高品質(zhì)軸承鋼盤條需要有良好的服役疲勞壽命。這要求盤條的夾雜物不僅細小，而且具有良好的變形性。為保證盤條中的夾雜物能夠在盤條拉拔及后續(xù)加工過程具有與基體良好的協(xié)調(diào)變形性，需要盡量降低夾雜物中的Al2O3含量。公開號CN101565801發(fā)明專利介紹了“一種高碳鉻軸承鋼及其制造方法”；其軸承鋼化學(xué)成分重量百分配比為C：0.90～1.05；Cr：0.90～1.20；Mn：0.90～1.25；Si：0.45～0.75；Al：0.02～0.04；氧≤0.0007；磷≤0.010；硫≤0.005；鈦≤0.0025；銅≤0.15；鎳≤0.10；氮≤0.0070；其余為不可避免的雜質(zhì)和Fe。制造方法為：電爐冶煉→鋼包爐精煉→真空爐脫氣→鋼液澆注成鋼錠→鋼錠在加熱爐加熱→軋鋼機將鋼錠軋成方坯→鋼坯在加熱爐加熱→軋鋼機將鋼坯軋制成圓鋼。具有高淬透性和晶粒度8級以上，工藝通用性強、適用性廣。公開號CN02112241.5發(fā)明專利介紹了“小方坯連鑄軸承鋼的生產(chǎn)方法”，其特征是采用五步法工藝流程：(1)60噸以上的直流電爐使初煉鋼液低磷化(a)輸入能源熔化爐料(b)間歇流出氧化性爐渣及補充少量石灰(c)輸入適量氧氣；(2)鋼包精煉爐使精煉鋼液低氧、低硫和低鈦化(a)盛鋼包耐材Al2O3-MgO-C磚，渣線MgO-C磚(b)電爐出鋼時，鋼包內(nèi)添加特殊渣料、合金、增碳劑和脫氧劑(c)通入交流電(d)底吹氬(e)鋼液溫度1500～1630℃(f)50min；(3)真空爐處理精煉鋼液，降低氫、氧、鈦、硫含量：真空度小于140Pa、30min、底吹氬0.15Mpa；(4)鋼液澆進(2噸鋼液/min)15噸中間包；(5)連鑄(a)中間包鋼水過熱30℃(b)拉速2m/min(c)二冷強度0.8L/kg；(d)特殊的結(jié)晶器電磁攪拌制度。實施本發(fā)明專利，140方軸承鋼連鑄坯軋出的∮50mm成品材(壓縮比10)接觸疲勞壽命L10＝4.2、L50＝12.2，分別是模鑄材的1.9、1.3倍，滿足軸承廠家要求。上述專利在化學(xué)成分中，未涉及軸承鋼Mg含量的控制，在生產(chǎn)工藝中未就鋼中夾雜物精煉控制工藝進行規(guī)定。軸承鋼盤條中鎂含量過高導(dǎo)致盤條出現(xiàn)大顆粒鎂鋁尖晶石類夾雜物；在精煉過程中，不適當(dāng)?shù)膴A雜物控制工藝也會導(dǎo)致盤條的夾雜物尺寸過大，不利于軸承鋼盤條的后續(xù)加工。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述問題和不足而提供一種高品質(zhì)軸承鋼盤條及其生產(chǎn)方法，使生產(chǎn)出的盤條有害夾雜明顯減少，盤條中的殘余夾雜明顯細化。本發(fā)明通過盤條成分設(shè)計及冶煉和軋制工藝設(shè)計，形成了一種獨特的高品質(zhì)軸承鋼盤條的生產(chǎn)工藝，滿足用戶的使用要求，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種高品質(zhì)軸承鋼盤條化學(xué)成分為：[C]：0.90%～1.05%，[Si]：0.15%～0.45%，[Mn]：0.25%～0.55%，[Cr]：1.40%-1.65%，[P]≤0.015%，[S]≤0.010%，[Ti]≤0.0020%，[Mg]≤0.0008%，全氧：≤0.0012%，其余為鐵及不可避免雜質(zhì)。該發(fā)明鋼成分的范圍設(shè)定理由如下：碳元素是保證鋼具有足夠的淬透性、硬度值和耐磨性的重要元素。為保證軸承鋼在加工過程的淬透性、硬度值和耐磨性滿足要求，需要鋼中碳含量控制在0.90%-1.05%。硅可以提高鋼的強度、彈性極限和淬透性，改善抗回火軟化性能。但是，硅使鋼在球化退火狀態(tài)的切削和冷加工性能變壞。因此，鋼中硅含量控制在0.15%-0.45%。錳元素能夠顯著提高鋼的淬透性，部分錳溶于鐵素體中，提高鐵素體的強度和硬度。錳也是一種碳化物形成元素，能夠部分代替鐵原子形成(Fe/Mn)3C型碳化物。錳含量過高，會使鋼中殘余奧氏體含量增加，鋼的過熱敏感性和裂紋傾向增加。因此鋼中錳含量控制在0.25%～0.55%。鉻主要作用是提高鋼的淬透性和耐腐蝕性能，并可以提高鋼的強度、硬度和耐磨性，以及彈性極限和屈服強度。過高的鉻含量使鋼中容易形成大塊碳化物，使鋼的韌性降低，軸承壽命降低。因此，鋼中鉻含量控制在1.40%-1.65%。磷硫都是鋼中有害雜質(zhì)元素，在不造成其他影響的情況下，越低越好。因此要求盤條[P]≤0.015%，[S]≤0.010%。鈦在高碳鋼中易于與氮形成鈦夾雜，降低軸承鋼制成軸承后的疲勞壽命，因此其含量要求[Ti]≤0.0020%。盤條中的鎂元素易于與氧反應(yīng)形成尖晶石類夾雜物，降低軸承的疲勞壽命，因此盤條的鎂含量在≤0.0008%。盤條過高的全氧含量降低其制品的疲勞壽命，因此盤條的全氧含量在≤0.0012%。一種高品質(zhì)軸承鋼盤條的生產(chǎn)方法包括鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、連鑄、連軋和線材軋制，（1）鐵水預(yù)處理：保證鐵水中的硫含量≤0.0020%；（2）轉(zhuǎn)爐冶煉：采用全鐵水冶煉，減少廢鋼中雜質(zhì)對鋼質(zhì)的影響；轉(zhuǎn)爐爐后采用高純度鐵合金進行脫氧合金化，鉻鐵、錳鐵和硅鐵中鎂含量≤0.010%；（3）LF精煉：通過采用低堿度渣進行精煉，促進鋼中夾雜物向塑性夾雜轉(zhuǎn)變；并且利用弱吹氬攪拌，促進鋼中夾雜物上浮排出鋼液；精煉過程頂渣堿度在0.7-1.1之間，精煉時間在90-110min，精煉溫度在1450-1580℃；在精煉結(jié)束前20min，進行弱吹氬處理，氬氣流量在50-150NL/min；（4）連鑄：采用大方坯連鑄，鋼坯斷面尺寸280mm*380mm，拉速在0.4m/min-0.6m/min之間，中間包鋼水過熱度不大于25℃，采用凝固末端電磁攪拌，勵磁電流強度為500A，頻率為2-6Hz通過低過熱度澆注和凝固末端電磁攪拌，減輕鋼坯和盤條偏析。；（5）連軋和線材軋制：對連鑄280mm*380mm鋼坯采用連軋和線材軋制工藝生產(chǎn)出直徑5.5mm-20mm的軸承鋼盤條。連軋工序鋼坯總在爐時間8-10小時，均熱溫度在1200-1250℃，終軋溫度不低于950℃；線材軋制工序鋼坯總在爐時間1.5-4小時，均熱溫度1150-1200℃，盤條吐絲溫度780-820℃。通過本發(fā)明提供的一種高品質(zhì)軸承鋼盤條及其生產(chǎn)方法，生產(chǎn)出的盤條鎂含量不大于0.0008%，消除了盤條中的鎂鋁尖晶石類夾雜物。盤條沿軋向的氧化物夾雜寬度不大于20um，鈦夾雜物寬度不大于10um；與之相比較，采用普通工藝生產(chǎn)的軸承鋼盤條，鎂含量不大于0.0010%，沿軋向的氧化物夾雜寬度不大于35um，鈦夾雜物寬度不大于15um，顯著的細化了軸承鋼盤條中的夾雜尺寸。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例1氧化物夾雜圖片。圖2為本發(fā)明實施例1鈦夾雜物圖片。圖3為對比例夾氧化物夾雜圖片。圖4為對比例鈦夾雜物圖片。具體實施方式下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的說明。本發(fā)明實施例根據(jù)技術(shù)方案的組分配比，進行鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、連鑄、連軋和線材軋制。本發(fā)明實施例及對比例的冶煉成分見表1。本發(fā)明實施例及對比例的主要工藝參數(shù)見表2。本發(fā)明實施例及對比例的夾雜物寬度見表3。表1本發(fā)明實施例及對比例鋼的冶煉成分wt%實施例CSiMnCrPSTiMg全氧，%10.960.160.261.410.00830.00340.00040.00050.000820.990.300.351.520.00750.00320.00050.00060.000531.020.340.441.630.00820.00650.00070.00030.0010對比例0.970.250.411.510.02000.01300.00430.00100.0013注：余量為鐵及不可避免雜質(zhì)。表2本發(fā)明實施例及對比例鋼的主要工藝參數(shù)實施例123對比例鐵水S含量，%0.0020.00150.00150.0120鉻鐵鎂含量，%0.0050.0070.0060.021錳鐵鎂含量，%0.0040.0030.0060.012硅鐵鎂含量，%0.0070.0020.0030.011頂渣堿度0.720.850.992.4精煉時間，min9510610278精煉溫度，℃1462-15601460-15741474-15721455-1571氬氣流量，NL/min67121134-拉速，m/min0.50.50.50.65鋼水過熱度，℃19211735電磁攪拌電流強度，A500500500200頻率，HZ3433連軋總在爐時間，h10995連軋均熱溫度，℃1245124012471210終軋溫度，℃960971955870線材加熱在爐時間，h3222均熱溫度，℃1170115011601150吐絲溫度，℃810800805800盤條軋制規(guī)格15151515表3本發(fā)明實施例及對比例鋼的夾渣物寬度實施例123對比例最大氧化物夾雜寬度um17161232最大鈦夾雜物寬度um74514