[发明专利]一种低氮高碳铬轴承钢及其生产方法

说明书

本发明提供了一种低氮高碳铬轴承钢及其生产方法，该生产方法包括步骤S1、控制入炉铁水中[P]含量≤0.135％，[S]含量为0.013％‑0.030％，废钢重量占比≤20％；采用一次拉碳出钢；步骤S2、从钢包底部吹入惰性气体；在LF精炼初期加入碳化硅造泡沫渣对炉渣进行第一次脱氧；在LF精炼中期加入铝粒对炉渣进行第二次脱氧，同时喂入铝线使钢中铝含量为0.02％‑0.04％；步骤S3、控制钢液的真空度≤100Pa，RH真空处理时间不低于30min；步骤S4、将步骤S3中经RH真空精炼后的钢液在与空气隔绝的条件下连铸制成产品。本发明能够有效控制所制备的高碳铬轴承钢的氮含量≤0.0030％。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体涉及一种低氮高碳铬轴承钢及其生产方法。

背景技术

高碳铬轴承钢用来制造滚动体和套圈等轴承零部件，对接触疲劳寿命要求苛刻。高碳铬轴承钢中非金属夹杂物对疲劳寿命影响很大，尤其是脆性的氮化钛夹杂物。相关研究结果表明尺寸8um的氮化钛夹杂物对疲劳寿命的影响等同于25um的钙铝酸盐类夹杂物的影响。因此，高碳铬轴承钢中氮化钛夹杂物控制成为一项重要任务。

高碳铬轴承钢中氮化钛夹杂物来自钢液凝固过程析出，钢液中的[Ti]、[N]含量(全文中出现的含量均为重量含量)决定了钢中氮化钛夹杂物的析出行为及尺寸大小。通常采用控制钢液中的[Ti]含量来控制钢中的氮化钛夹杂物。高碳铬轴承钢新标准GB/T18254-2016中优质钢要求钛含量≤0.0050％，高级优质钢要求钛含量≤0.0030％，特级优质钢要求钛含量≤0.0015％。但钢中氮化钛夹杂物同样很大程度上受钢中[N]含量的影响，且钢中[Ti]含量的控制往往意味着合金成本的大幅增加。因此，通过大幅降低高碳铬轴承钢中的[N]含量来控制钢中氮化钛夹杂物可视为一种更好的方法。

高碳铬轴承钢中的氮元素含量受多个因素的影响，除铁水、合金和增碳剂等各种原材料外，还收转炉冶炼过程、出钢过程、LF精炼过程、RH真空精炼和浇铸等过程钢液与大气的相互作用行为影响。因此，高碳铬轴承钢中氮元素的控制是个系统工程。

如公开号为CN 105369013 A的发明专利公开了一种控制GCr15轴承钢中N含量的方法，通过出钢关键环节采取“高碳低温出钢”以及精炼埋弧加热、真空处理、RH保护浇铸等，可有效将GCr15轴承钢中N含量控制在≤0.0050％。但该方法需钢液高碳出钢,即出钢[C]:0.50～0.70％，转炉终点[P]及温度难以控制，对冶炼过程要求极为苛刻。此外，该方法难以将钢中[N]含量降低到≤0.0030％。

公开号为CN 100334245 A的发明专利公开了一种极纯高碳铬轴承钢的冶炼生产方法，主要是采用高纯轴承钢坯料(氧、氮含量≤7ppm、70ppm)、真空感应炉精炼和真空自耗炉精炼的结合工艺。该工艺虽然可有效将钢中[N]含量控制在0.0015％以下，但是需采用双真空工艺，生产成本极高，且不适合常规工艺大批量轴承钢生产。

公开号为CN 113403444A的发明专利公开了一种控制CV-LF-RH-CC工艺路径钢种氮含量的方法，包括通过严格控制转炉底吹工艺、出钢合金化过程、渣料种类及加入量、LF升温、造渣及合金化过程底吹、RH精炼真空度及时间、喂线速度以及开浇工艺等过程，使钢中氮含量稳定控制在30ppm以下。然而，该方法主要针对无需铬合金化的钢种，此外靠各工序的多个关键工艺的系统控制才可将氮含量控制在较低的水平，可操作性差，不合适高碳铬轴承钢的生产。此外，该方法并未充分发挥钢中[O]、[S]活性元素在钢液与大气相互作用过程中对钢液脱氮及吸氮的积极作用。

发明内容

本发明目的在于提供一种低氮高碳铬轴承钢及其生产方法，用于解决现有技术在生产高碳铬轴承钢时容易出现氮化钛夹杂物而导致疲劳寿命降低的问题。其具体技术方案如下：

一种低氮高碳铬轴承钢的生产方法，包括以下步骤：

步骤S1、转炉冶炼