CN102337462A

CN102337462A - 一种GCr15轴承钢管的生产方法

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Publication number: CN102337462A
Application number: CN2011103333898A
Authority: CN
Inventors: 陈庆丰; 陈华强; 张贤忠; 杨凡; 杜方; 熊玉彰; 邱文涛; 许竹桃; 吴爱美; 余爱华; 钟成桢; 张渊普; 黄海玲; 张青山
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Baowu Group Echeng Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2031-10-28
Also published as: CN102337462B

Abstract

本发明涉及轴承钢管的生产方法。其步骤：在电炉或转炉中按照GCr15冶炼，在LF炉精炼；当钢液温度升至1550～1570℃时加入Cu；然后吹氩3～5min；进行真空处理、连铸并成圆钢；对圆钢加热；进行粗轧；进行精轧；进行球化热处理；按照常规进行酸洗、皂化、冷拉、探伤、包装。本发明由于改变了传统的将GCr15轴承钢管所有有效合金元素同时加入的方式，采用将Cu元素与其他有效元素分步加入的方式，从而对钢液温度的升温速度及化渣速度有利，导致钢中夹杂尤其是对S、P的去除效果好，提高了钢的洁净度，使轴承钢管表面质量得以提高。

Description

一种GCr15轴承钢管的生产方法

技术领域

本发明涉及金属件的轧制方法，具体属于轴承钢管的生产方法。

背景技术

高碳铬轴承钢GCr15主要是用于制造轴承套圈、滚动体的重要材料，现在用户对冶金厂生产的轴承钢内部冶金质量如夹杂物、碳化物及残余元素等要求很严，特别是对Cu、Ni、Sn、As、Ti等合金元素进行了限制，国家标准《高碳铬轴承钢》GB/T 18254-2002中对Cu、Ni元素做出明确的规定：①5.1.1条GCr15钢中Cu≤0.25％、Ni+Cu≤0.25％(质量分数)；②5.1.3条“轴承钢管用钢的残余铜质量分数应不大于0.20％”；③5.1.2条“根据需方要求，并在合同中注明供方应分析Sn、As、Ti、Sb、Pb、Al等残余元素，具体指标由供需双方协商解决。”这些金属残余元素在冶炼过程中很难去除。

铜Cu的原子序数是29，是一种过渡金属，原子半径1.28×10^-10M(铁Fe原子半径1.27×10^-10M)，在钢中α铁及γ铁中最大溶解度分别约2％或8.5％，Cu的熔点1083.4±0.2℃，属低熔点有色金属。铜是扩大奥氏体相区的元素，也能提高钢的疲劳强度、冲击韧性、抗大气腐蚀性能及引起钢的时效硬化，含铜较高的钢，在热加工时容易开裂，即铜热脆：钢材加热过程由于表面发生选择性氧化，使Fe先Cu而发生氧化，而表层Cu含量即相对增加形成一层薄膜，然后向扩散形成含Cu网络，在1030℃即容易锻裂。故以往轴承钢GCr15生产时均把Cu作为有害元素进行控制。

随着科学技术发展进步，许多新工艺新设备开发出来并应用于生产，轴承的加工制作技术也有很大改进，特别是轴承套圈由原来唯一“锻冲扩圈”工艺发展到锻打、挤压、轧制等多种新生产工艺后，对材料使用性能、应用环境、观念认识也发生变化。

传统的轴承钢GCr15材料均是所有有效元素同时加入钢液中，经在实践中发现，其做法存在的不足：由于一次性加入合金元素多，导致钢液温度下降，造成精炼前期化渣速度慢、渣量小，从而影响钢中夹杂尤其是对S、P的去除不利，从而影响轴承钢管表面质量。

经检索，找到刊登于河北冶金.20072008 Vol.161 No.5：13-15的《GCr15轴承钢添加Cu的试验》文献，其在轴承钢GCr15中加入了0.05～0.10％Cu，其目的是为了解决钢材“在酸洗过程中存在氧化皮不易脱落及钢不耐酸”问题；日本的SUS304Cu-(13Cr-7.7Ni-2Cu)钢也加入了1.40～2.00％Cu元素，其目的是为了使其成型性特别是拔丝性和抗时效裂纹性好，可进行复杂形状的产品成形。上述两个文献虽均加入了Cu，但仍采取将Cu与其他有效元素同时加入的方式，其也就存在导致钢液温度下降、降低精炼前期钢液升温速度及化渣速度，其影响钢中夹杂，尤其是对S、P的去除不利，从而影响轴承钢管表面质量。

发明内容

本发明的目的在于解决以往在轴承钢GCr15生产时将Cu与其他有效合金元素同时加入所存在的不足，提供一种将Cu与其他有效合金元素分步加入，以进一步提高轴承钢管的洁净度，实现轴承钢管的表面质量，满足用户要求的轴承钢管表面质量的方法。

实现上述目的的技术方案：

一种GCr15轴承钢管的生产方法，其步骤：

1)在电炉或转炉中按照GCr15进行冶炼，在LF炉精炼，同时吹氩，氩气压力为0.2～0.5MPa；当钢液温度升至1550～1570℃时加入Cu，控制钢中Cu的重量百分比在0.11～0.25％；然后吹氩3～5min；进行真空处理；真空脱气处理结束后进行连铸；后轧制成圆钢；

2)对组分及重量百分比为：C0.95～1.05％，Si0.15～0.35，Mn0.25～0.45，P≤0.025％，S≤0.025％，Cr1.40～1.65％，Cu0.11～0.25％，Mo≤0.10％，Ni≤0.30％，O≤0.0012％，其余为Fe及不可避免的杂质的圆钢加热，其加热温度控制在1030℃～1100℃，加热时间根据T＝K×D控制，

式中：T-为加热时间，单位为：min；

K-为圆钢单位直径加热时间，即min/mm，其取值为1.2～1.6；

D-圆钢直径，单位为：mm；

3)对加热后的圆钢进行粗轧，控制其开轧温度在980～1050℃；

4)进行精轧，并控制其终轧温度控制在910℃～970℃范围内；

5)进行球化热处理，并控制球化温度在790℃～830℃，球化时间在24～36小时；

6)按照常规进行酸洗、皂化、冷拉、探伤、包装。

其特征在于：控制钢中Cu的重量百分比在0.11～0.20％。

其特征在于：控制钢中Cu的重量百分比在0.11～0.15％。

其特征在于：圆钢的加热温度控制在1040～1070℃。

Cu元素在钢中一般以CuS颗粒、CuTi(CN)复合夹杂物、ε-Cu析出相等形态存在，钢坯、钢材在加热时首先是CuS颗粒软化→融化→开裂过程，再就是CuTi(CN)复合夹杂物软化，ε-Cu析出相基本上不软化、开裂，所以在轧制轴承钢管时要充分利用CuS颗粒软化阶段，软化的CuS颗粒相当于轧制轴承钢管时内外表面润滑剂，这样就可保证钢管内外表面质量。钢中Cu含量如低于0.08％，轧制轴承钢管时不起作用；Cu含量如高于0.25％，则钢管表面容易热裂，同时钢管时效硬化，影响下工序轴承加工精度及工作量。

对Cu加入温度的控制，是因为如低于1550℃，将会导致连铸温度过低而使水口处结瘤，使浇铸中断，如高于1570℃，将会导致连铸过热度高，使铸坯产生疏松、缩孔等缺陷而影响钢管表面质量。

本发明由于改变了传统的将GCr15轴承钢管所有有效合金元素同时加入的方式，采用将Cu元素与其他有效元素分步加入的方式，从而对钢液温度的升温速度及化渣速度有利，导致钢中夹杂尤其是对S、P的去除效果好，提高了钢的洁净度，使轴承钢管表面质量得以提高。

具体实施方式

实施例1

一种GCr15轴承钢管的生产方法，其步骤：

1)在电炉中按照GCr15钢进行冶炼；在LF精炼炉进行精炼，同时吹氩，氩气压力为0.2MPa；当钢液温度升至1550～1554℃时加入Cu，控制钢中Cu的重量百分比在0.11％；然后吹氩3min；进行真空处理；在真空度67Pa以下保持15min；整个真空处理时间在25min后，进行连铸；然后轧制成直径D40mm的圆钢；

2)对组分及重量百分比为：Cl：4％，Si：0.16％，Mn：0.43％，P：0.011％，S：0.002％，Cr：1.51％，Cu：0.11％，Mo：0.01％，Ni：0.04％，O：0.0008％，其余为Fe及不可避免的杂质的圆钢加热，其加热温度控制在1030℃～1040℃，加热时间根据T＝K×D控制，式中：K取值为1.6min/mm，D-为40mm，则加热时间T为64min；

3)对加热后的圆钢进行粗轧，控制其开轧温度在980～990℃；

4)进行精轧，并控制其终轧温度控制在910℃～920℃；

5)进行球化热处理，并控制球化温度在790℃～795℃，球化时间在24小时；

6)按照常规进行酸洗、皂化、冷拉、探伤、包装。

经取样检测，钢管内外表面没有凹坑、结疤、裂纹及擦伤等缺陷。

实施例2

一种GCr15轴承钢管的生产方法，其步骤：

1)在转炉中按照GCr15进行冶炼，在LF炉精炼，同时吹氩，氩气压力为0.5MPa；当钢液温度升至1567～1570℃时加入Cu，控制钢中Cu的重量百分比在0.25％；然后吹氩5min；进行真空处理；在真空度60Pa以下保持20min；整个真空处理时间在35min后，进行连铸；然后轧制成直径D80mm的圆钢；

2)对组分及重量百分比为：C：0.95％，Si：0.25％，Mn：0.25％，P：0.009％，S：0.001％，Cr：1.64％，Cu：0.25％，Mo：0.01％，Ni：0.03％，O：0.0011％，其余为Fe及不可避免的杂质的圆钢加热，其加热温度控制在1090℃～1100℃，加热时间根据T＝K×D控制，式中：K取值为1.25min/mm，D-为80mm，则加热时间T为100min；

3)对加热后的圆钢进行粗轧，控制其开轧温度在1040～1050℃；

4)进行精轧，并控制其终轧温度控制在960℃～970℃；

5)进行球化热处理，并控制球化温度在820℃～830℃，球化时间在36小时；

6)按照常规进行酸洗、皂化、冷拉、探伤、包装。

实施例3

一种GCr15轴承钢管的生产方法，其步骤：

1)在转炉中按照GCr15进行冶炼，在LF炉精炼，同时吹氩，氩气压力为0.4MPa；当钢液温度升至1559～1563℃时加入Cu，控制钢中Cu的重量百分比在0.10％；然后吹氩4.5min；进行真空处理；在真空度67Pa以下保持18min；整个真空处理时间在28min后，进行连铸；然后轧制成直径D70mm的圆钢；

2)对组分及重量百分比为：C：1.01％，Si：0.35％，Mn：0.31％，P：0.012％，S：0.003％，Cr：1.41％，Cu：0.15％，Mo：0.02％，Ni：0.02％，O：0.0006％，其余为Fe及不可避免的杂质的圆钢加热，其加热温度控制在1040℃～1050℃，加热时间根据T＝K×D控制，式中：K取值为1.55min/mm，D-为70mm，则加热时间T为108min；

3)对加热后的圆钢进行粗轧，控制其开轧温度在995～1005℃；

4)进行精轧，并控制其终轧温度控制在930℃～936℃；

5)进行球化热处理，并控制球化温度在825℃～835℃，球化时间在32小时；

6)按照常规进行酸洗、皂化、冷拉、探伤、包装。

实施例4

一种GCr15轴承钢管的生产方法，其步骤：

1)在转炉中按照GCr15进行冶炼，在LF炉精炼，同时吹氩，氩气压力为0.3MPa；当钢液温度升至1554～1558℃时加入Cu，控制钢中Cu的重量百分比在0.15％；然后吹氩4min；进行真空处理；在真空度67Pa以下保持16min；整个真空处理时间在25min后，进行连铸；然后轧制成直径D45mm的圆钢；

2)对组分及重量百分比为：C：0.99％，Si：0.29％，Mn：0.35％，P：0.008％，S：0.004％，Cr：1.49％，Cu：0.20％，Mo：0.01％，Ni：0.03％，O：0.0009％，其余为Fe及不可避免的杂质的圆钢加热，其加热温度控制在1040℃～1050℃，加热时间根据T＝K×D控制，式中：K取值为1.33min/mm，D-为45mm，则加热时间T为60min；

3)对加热后的圆钢进行粗轧，控制其开轧温度在960～970℃；

4)进行精轧，并控制其终轧温度控制在950℃～955℃；

5)进行球化热处理，并控制球化温度在810℃～820℃，球化时间在30小时；

6)按照常规进行酸洗、皂化、冷拉、探伤、包装。

对各实施例钢管与常规GCr15钢管进行对比，结果见以下列表：

Claims

1.一种GCr15轴承钢管的生产方法，其步骤：

式中：T-为加热时间，单位为：min；

K-为圆钢单位直径加热时间，即min/mm，其取值为1.2～1.6；

D-圆钢直径，单位为：mm；

3)对加热后的圆钢进行粗轧，控制其开轧温度在980～1050℃；

4)进行精轧，并控制其终轧温度控制在910℃～970℃范围内；

6)按照常规进行酸洗、皂化、冷拉、探伤、包装。

2.根据权利要求1所述的一种GCr15轴承钢管的生产方法，其特征在于：控制钢中Cu的重量百分比在0.11～0.20％。

3.根据权利要求1或2所述的一种GCr15轴承钢管的生产方法，其特征在于：控制钢中Cu的重量百分比在0.11～0.15％。

4.根据权利要求1所述的一种GCr15轴承钢管的生产方法，其特征在于：圆钢的加热温度控制在1040～1070℃。