[发明专利]连铸轴承钢圆钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金行业合金钢的制造技术，特别是涉及连铸轴承圆钢及其制造方法。

背景技术

高碳铬轴承钢是含有铬元素的过共析钢。

传统的高碳铬轴承钢的生产工艺流程为：转炉或电炉初炼钢液→炉外精炼装备(包括LF，VD，RH等)精炼钢液→钢液浇注钢锭→钢锭加热和初轧开坯→钢坯加热和轧制成品材。

由于高碳铬轴承钢钢液浇注钢锭存在成坯率低的先天性缺陷，人们开发了钢液直接浇注钢坯的方法，即连铸的方法，使钢液的成材率比模铸方法提高10％以上。

连铸高碳铬轴承钢在连铸凝固结晶过程中，与模铸凝固结晶过程一样，不可避免地产生碳化物。这些碳化物按生成的时间性分为液析碳化物、带状碳化物、网状碳化物三种。对于加工用途为热压力加工的高碳铬轴承钢而言，其碳化物主要是指前两类碳化物。液析碳化物是一种共晶组织，在高碳铬轴承钢连铸坯中心偏析部生成，其由铬的富集碳化物和金属相组成。严重的液析碳化物使轴承套圈产生裂纹并最终开裂报废。钢坯中的碳化物在热压力加工过程中拉伸成高低浓度相间的偏析带，其中的高浓度的偏析带在轧后冷却过程中析出较多的二次碳化物，这种二次碳化物称为带状碳化物是。严重的带状碳化物使轴承套圈产生剥落，严重影响轴承寿命。因此，热压力加工用高碳铬轴承钢对钢中的液析碳化物和带状碳化物的级别(也称为碳化物的不均匀性指标)有明确的要求。

连铸高碳铬轴承钢的钢坯→钢材的压缩比(钢坯的截面面积与钢材的截面面积之比)，常规为20左右；较好的为15左右(2002年2月，SKF公司交流资料；国内压缩比最小为14(《轴承钢》，2000年11月第1版第288页，冶金工业出版社))。

压缩比如果低于15，如在10～13时，碳化物不均匀性合格率仅为65％。如果压缩比控制在15左右，例如，我公司目前采用220×220mm²的连铸坯，相应的成品材的规格最大为∮60mm，其最小的规格为∮20mm，则碳化物不均匀性合格率可达95％。

要解决压缩比在10～13条件下的碳化物不均匀性问题，常用的办法是：大大延长常规轧钢加热炉的加热时间，或者提高常规轧钢加热炉的加热温度。前者严重影响轧钢机的生产率和钢坯的表面脱碳，使生产成本增加和钢材的表面脱碳超标；后者容易造成钢材的中心出现显微孔隙，形成显微裂纹。

目前有关连铸高碳铬轴承钢的压缩比控制及其加热相关技术专利主要有CN200410089358.2、CN02112241.5、JP3075312专利。

CN200410089358.2专利申请虽然提到坯→材的压缩比＞10，但并没有提出解决碳化物不均匀性问题的方法。

CN02112241.5专利申请采用连铸轴承钢小方坯(120×120mm²、140×140mm²、160×160mm²)，最终轧制出∮50mm以下(压缩比最小为9.98)的连铸轴承钢成品材，但也没有提出解决碳化物不均匀性问题的方法；同时，对于大规格的连铸轴承钢方坯(如300×300mm²或220×220mm²)，也没有提出压缩比的控制及其相关技术。

JP3075312专利提到碳化物不均匀问题，并采用了均热炉均热技术：在均热炉中，对高碳铬轴承钢，将钢坯加热到200～1260℃，时间在3～6小时；然后，进行轧制，使钢坯中的巨大碳化物扩散。但是没有涉及成分。

JP59137164专利提到碳化物不均匀问题，并采用连铸机(电磁搅拌)生产连铸矩形坯，控制电磁搅拌。其成分为C：0.80～1.20％，Si：≤1.0％，Mn：≤2.0％，Cr：0.5～2.0％。

由上所述，现有的连铸高碳铬轴承钢的压缩比控制及其加热相关技术都不能解决压缩比为10.96～14.99所带来的问题。

在保证碳化物不均匀性合格的前提下，压缩比如能从15下降到10.96～14.99，则有以下意义：

1)扩大规格：使现有连铸机-加热炉-轧钢生产线的产能有所提高，提高现有工艺装备使用率。

2)降低成本：对于成品规格偏大的连铸轴承钢圆钢，可采用中等坯型的连铸坯生产。另外，也避免了连铸坯加热时间过长或加热温度过高带来的质量问题。

3)使现有的连铸高碳铬轴承钢的压缩比控制世界难题有所突破。

4)连铸轴承钢圆钢具有纯洁度高、理化性能满足轴承的工作要求、轴承疲劳长的特点。

发明内容