CN105648344B - 一种轴承钢的冶炼工艺、生产方法以及轴承钢 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轴承钢的冶炼工艺、生产方法以及轴承钢，通过冶炼工艺对轴承钢中的夹杂进行控制，采用Cr含量不小于75%的低钛铬铁作为原料，电炉冶炼出钢前一次性加入AL脱氧；采用纯度大于95%的高纯度碳化硅脱氧；真空炉脱气后钢液静置时间不小于10min；采用中间包稳流器、氧化钙含量不小于50%的覆盖剂作为中包覆盖剂、氧化钙含量不小于34%的保护渣作为中包保护渣。最终获得了，A类粗杂质含量≤1.0%，A类细杂质含量≤1.0%，B类粗杂质含量≤0.5%，B类细杂质含量≤0.5%，D类粗杂质含量≤0.5%，D类细杂质含量≤0.5%，C类粗杂质含量为零，C类细杂质含量为零，DS类杂质≤1.0%的轴承钢，大大降低了各类夹杂的含量。
Description
技术领域
本发明涉及一种轴承钢的冶炼工艺、生产方法以及GCr15轴承钢，属于轴承钢生产制造技术领域。
背景技术
轴承钢品质的高低主要取决于钢坯的纯净度，即钢中非金属夹杂物的含量。
影响轴承钢纯净度的微观非金属夹杂物分为ABCD和DS类，其中A类为硫化物类夹杂，B类为氧化铝类夹杂，C类为硅酸盐类夹杂，D类为球状氧化物类夹杂，DS类为单颗粒球状类夹杂，此外，还包括浇铸过程中卷入的中包覆盖剂或结晶器保护渣等宏观夹杂物。
一般轴承钢对硫元素的含量要求在较低范围，钢水中硫化物生成较少，因此A类夹杂物不易超标；另外轴承钢冶炼均采用碱性渣系，硅酸盐类夹杂物基本被完全中和，因此C类夹杂物含量也很低。易超标的夹杂物为B类、D类和DS类，其中B类多为单纯Al2O3夹杂，D类多为Al2O3、TiN等复合型夹杂，DS类多为钙铝酸盐复合型夹杂物。
现有轴承钢生产工艺主要包括原料准备阶段、冶炼阶段以及加热轧制阶段，其中，冶炼阶段依次包括电炉冶炼的步骤；精炼炉精炼的步骤；真空炉冶炼的步骤以及连续浇铸的步骤。现有工艺在冶炼中引入含钛钢种的钢包，使得轴承钢中引入大量的Ti元素，使得TiN夹杂的含量增大；并且，脱氧后，钢液中留存有大量的Al2O3，造成Al2O3夹杂无法被剔除；另外，大量宏观夹杂物由钢渣混入钢液中，钢液中还含有大量钙铝酸盐杂质，从而导致B类粗杂质含量不能满足≤1.0% ，B类细杂质含量不能满足≤2.0%，D类粗杂质含量不能满足≤1.0% ，D类细杂质含量不能满足≤1.0%的国际标准要求。
上述微观夹杂物以及宏观夹杂物的大量存在，严重降低了轴承钢的纯度，导致钢坯在锻造加工中出现开裂、变形不均，成品使用寿命短等问题。因此，对于夹杂物的控制，尤其是对于B类、D类和DS类非金属夹杂物的控制已经成为轴承钢生产企业面临的重要难题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中轴承钢冶炼工艺造成最终生产出的轴承钢中夹杂物含量高，钢坯锻造过程中出现开裂、变形不均从而使得成品使用寿命短的技术问题，进而提供一种可以明显改善钢坯在锻造过程中的开裂、变形不均等情况，提高成品使用寿命的高纯度轴承钢的冶炼工艺。
本发明要解决的另一个技术问题在于克服现有技术中的轴承钢生产方法造成生产出的轴承钢中夹杂物含量高，导致钢坯锻造过程中出现开裂、变形不均等情况，从而使得成品使用寿命短的技术问题，进而提供一种可以明显改善钢坯在锻造过程中的开裂、变形不均等情况，提高成品使用寿命的高纯度轴承钢的生产方法。
本发明要解决的再一个技术问题在于克服现有技术中的轴承钢中夹杂物含量高，导致钢坯锻造过程中出现开裂、变形不均等情况，从而使得成品使用寿命短的技术问题，进而提供一种可以明显改善钢坯在锻造过程中的开裂、变形不均等情况，提高成品使用寿命的高纯度轴承钢。
为此，本发明提供一种轴承钢的冶炼工艺，其特征在于，包括如下步骤，电炉冶炼步骤，在此步骤中，采用Cr含量不小于75%的低钛铬铁作为原料，电炉冶炼出钢前一次性加入AL脱氧；精炼炉精炼步骤，在此步骤中，采用纯度大于95%的高纯度碳化硅脱氧；真空炉冶炼步骤，在此步骤中，真空炉脱气后钢液静置时间不小于10min；连续浇铸步骤，在此步骤中，采用中间包稳流器，并采用氧化钙含量不小于50%的覆盖剂作为中包覆盖剂，并采用氧化钙含量不小于34%的保护渣作为中包保护渣。
在所述电炉冶炼步骤中，采用的所述低钛铬铁包括如下重量分数的具体成分：77-78.2重量份的Cr，9.4-10.4重量份的C, 0.9-1.1重量份的Si，0.1-0.15重量份的S，0.04-0.06重量份的P，0.02-0.04重量份的Ti。
在所述精炼炉精炼步骤中，采用的高纯度碳化硅包括如下重量份的具体成分：98.1-98.3重量份的SiC， 0.07-0.08重量份的Al， 0.02-0.04重量份的Ca，0.02-0.04重量份的Ti，0.25-0.28重量份的H20。
在所述连续浇铸步骤中，采用的所述中包覆盖剂包括如下重量份的具体成分：4.8-5.8重量份的SiO2，52.5-53.5重量份的CaO，27.8-28.5重量份的Al2O3，4.3-4.8重量份的MgO，0.01-0.03重量份的C，0.1-0.3重量份的H20。
在所述连续浇铸步骤中，采用的中包保护渣包括如下重量份的具体成分： 34.5-34.8重量份的SiO2，33.7-34.9重量份的CaO，7.3-8.4重量份的Al2O3，2.1-3.4重量份的MgO，10.8-11.2重量份的C，0.6-0.8重量份的FeO，2.2-2.7重量份的MnO。
在所述连续浇铸步骤中，浇铸过热度恒定在25-35℃。
还包括在出钢后，精炼炉精炼之前，依次加入铝铁、高碳锰铁、Cr含量不小于75%的低钛铬铁、增碳剂、石灰以及TiO2含量不大于0.01%的超低钛合成渣的步骤。
所述超低钛合成渣包括如下重量份的具体成分：2.0-2.4重量份的SiO2，51.3-51.7重量份的CaO，30-30.5重量份的Al2O3，5.7-6.1重量份的MgO，0.01-0.02重量份的TiO2，0.09-0.11重量份的水分。
本发明还提供一种轴承钢的生产方法，包括原料准备工艺、冶炼工艺以及对冶炼之后的钢坯进行加热轧制的轧制工艺，所述加热轧制工艺包括采用加热炉对冶炼形成的钢坯进行加热的步骤，对加热后的钢坯进行轧制的步骤，以及对轧制之后的钢坯进行冷却的步骤，其特征在于，所述冶炼工艺为上述任一项所述的冶炼工艺。
在所述冷却步骤中，采用强弱冷却交替的方式使所述钢坯至少经过两段穿水冷却，以使得在特定时间内钢坯的芯部温度与表面温度趋于一致。
在所述冷却步骤中，使所述钢坯经过三段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷。
本发明还提供一种轴承钢，采用上述任一项所述的冶炼工艺控制杂质含量，其中，B类粗杂质含量≤0.5% ，B类细杂质含量≤0.5%，D类粗杂质含量≤0.5% ，D类细杂质含量≤0.5%，以及DS类杂质≤1.0%。
一种轴承钢，采用上述任一项所述的冶炼工艺控制杂质含量，其中，A类粗杂质含量≤1.0% ，A类细杂质含量≤1.0%，B类粗杂质含量≤0.5% ，B类细杂质含量≤0.5%，D类粗杂质含量≤0.5% ，D类细杂质含量≤0.5%，C类粗杂质含量为零，C类细杂质含量为零，DS类杂质≤1.0%。
一种轴承钢，采用上述任一项所述的生产方法制备得到，包括如下质量百分比的成分：C 为0.96-0.98，Si为0.23-0.25，Mn为0.33-0.37，S≤0.005，P≤0.015，Cr为1.48-1.50，Ni为≤0.02，Mo≤0.016，Ti≤0.0019，O≤0.0008，其余为余量元素。
一种轴承钢，包括如下质量百分比的成分：C 为0.97-0.98，Si为0.24-0.25，Mn为0.35-0.37，S≤0.002，P≤0.015，Cr为1.48-1.49，Ni为≤0.01，Mo≤0.009，Ti≤0.0017，O≤0.0007，其余为余量元素。
一种轴承钢，包括如下质量百分比的成分：C 为0.96-0.97，Si为0.23-0.24，Mn为0.33-0.35，S≤0.002，P≤0.015，Cr为1.49-1.50，Ni为≤0.01，Mo≤0.009，Ti≤0.0017，O≤0.0005，其余为余量元素。
本发明的轴承钢的冶炼工艺、生产方法以及轴承钢具有以下优点：
1.本发明的轴承钢的冶炼工艺，对电炉冶炼、精炼炉精炼、真空炉脱气以及连续浇铸步骤进行综合控制，一方面尽量避免引入可以生成微观夹杂的元素，另一方面尽量保证冶炼中无法避免而产生的夹杂可以尽量上浮，再一方面对宏观夹杂进行有效控制。具体来说，在冶炼步骤中，使用低钛铬铁原料，避免使用冶炼含钛钢种的钢包，降低Ti元素的含量，从而避免生成TiN（D类夹杂物），提高轴承钢疲劳寿命；通过电炉出钢前期一次性加Al脱氧，后续不再加Al来增加脱氧产物Al2O3的上浮时间，减少钢液中Al2O3（B类夹杂物）留存；通过使用碳化硅含量不小于95%的高纯度碳化硅增加脱氧强度，减少氧化物类夹杂的生成；真空炉真空脱气后钢液静置时间应≥10min，使得真空脱气过程中由钢渣混入钢水的夹杂物充分上浮；连续浇铸步骤中，采用中包稳流器，减少卷渣和中间包侵蚀，减少钢液中宏观夹杂物；采用氧化钙含量不小于50%的覆盖剂作为中包覆盖剂，并采用氧化钙含量不小于34%的保护渣作为中包保护渣，吸收钢液中钙铝酸盐，促使其上浮。利用本发明的冶炼工艺对轴承钢中的夹杂进行控制，最终获得了，A类粗杂质含量≤1.0% ，A类细杂质含量≤1.0%，B类粗杂质含量≤0.5% ，B类细杂质含量≤0.5%，D类粗杂质含量≤0.5% ，D类细杂质含量≤0.5%，C类粗杂质含量为零，C类细杂质含量为零，DS类杂质≤1.0%的轴承钢，大大降低了各类夹杂的含量，提高了轴承钢的锻造性能，避免锻造中开裂、变形、受力不均的现象，提高了轴承钢的使用寿命。
2.本发明的轴承钢的冶炼工艺，在连续浇铸步骤中， 降低浇铸过热度，使其恒定在25-35℃区间，减少夹杂物在晶间偏距。
3.本发明的轴承钢的冶炼工艺，还包括在出钢后，精炼炉精炼之前，依次加入铝铁、高碳锰铁、Cr含量不小于75%的低钛铬铁、增碳剂、石灰以及TiO2含量不大于0.01%的超低钛合成渣的步骤，通过严格控制上述物质的加入顺序，对轴承钢中的元素含量进行合理调控，并且，通过超低钛合成渣的加入进一步避免Ti元素的引入，降低TiN夹杂的含量。
4.本发明的轴承钢的生产方法，因采用上述冶炼工艺，因而具有上述任一项所述的优点。
5.本发明的轴承钢的生产方法，冷却方式一改现有技术中采用单一水冷或者空冷且强弱一致的冷却方式，将强冷和弱冷交替进行，强冷可以保证钢坯表面温度迅速减低，弱冷可以使得钢坯芯部的温度逐渐扩散到表面，随后再进行强冷，使得热量快速散出，根据实际需要，强冷和弱冷可以交替进行多次，强弱冷相结合的穿水冷却方式使得在较短的时间内钢坯芯部的温度和表面的温度即趋于一致，从而确保了钢坯力学性能的均匀性。
6.本发明的轴承钢的生产方法，，在所述冷却步骤中，使所述钢坯经过三段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷。精轧之后的钢坯温度较高，在第一段穿水冷却时采用强冷的方式，使得钢坯的表面温度迅速降低，由于热量的传递作用，表面温度降低之后，芯部热量逐渐向表面传递，为了使得芯部热量尽可能多的传递到表面，在第二段穿水冷却中采用弱冷的方式，弱冷之后，热传递使得表面温度有所升高，再次通过强冷方式快速冷却表面，从而使得表面热量被迅速带走，此时，热传递使得表面温度和芯部温度趋于一致，从而确保了力学性能的均匀性。
7.本发明的轴承钢，采用上述任一项所述的冶炼工艺对夹杂含量进行控制，最终获得了，A类粗杂质含量≤1.0% ，A类细杂质含量≤1.0%，B类粗杂质含量≤0.5% ，B类细杂质含量≤0.5%，D类粗杂质含量≤0.5% ，D类细杂质含量≤0.5%，C类粗杂质含量为零，C类细杂质含量为零，DS类杂质≤1.0%的轴承钢，大大降低了各类夹杂的含量，提高了轴承钢的锻造性能，避免锻造中开裂、变形、受力不均的现象，提高了轴承钢的使用寿命。
8.本发明的轴承钢，所述上述任一项所述的生产方法制备而成，最终获得了如下质量百分比的成分：C 为0.96-0.98，Si为0.23-0.25，Mn为0.33-0.37，S≤0.005，P≤0.015，Cr为1.48-1.50，Ni为≤0.02，Mo≤0.016，Ti≤0.0019，O≤0.0008，其余为余量元素。上述元素成分合理匹配，使得钢材的抗断裂性能得到了显著提高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的轴承钢的冶炼工艺、生产方法以及轴承钢进行详细说明。
如不进行特殊说明，本发明的说明书所有部分提及的百分含量均指质量百分含量。
实施例1
本实施例提供一种GCr15轴承钢的冶炼工艺，包括如下步骤：
A.电炉冶炼步骤，在此步骤中，采用Cr含量不小于75%的低钛铬铁作为原料，电炉冶炼出钢前一次性加入AL脱氧；
出钢后依次加入铝铁（60%的铝，40%的铁）、高碳锰铁、Cr含量不小于75%的低钛铬铁、增碳剂、石灰（加入石灰造白渣，并使得白渣保持时间不少于20分钟）以及TiO2含量不大于0.01%的超低钛合成渣的步骤；
具体地，采用的所述低钛铬铁包括如下重量分数的具体成分：78.2重量份的Cr，9.4 重量份的C, 0.9重量份的Si，0.1重量份的S，0.04重量份的P，0.02重量份的Ti；
采用的所述超低钛合成渣包括如下重量份数的具体成分：2.2重量份的SiO2，51.5重量份的CaO，30.3重量份的Al2O3，5.9重量份的MgO，0.01重量份的TiO2，0.1重量份的水分；
B.精炼炉精炼步骤，在此步骤中，采用纯度大于95%的高纯度碳化硅脱氧，具体地，采用的高纯度碳化硅包括如下质量分数的具体成分：98.3重量份的SiC， 0.07重量份的Al，0.02重量份的Ca，0.02重量份的Ti，0.25重量份的H2O；
C.真空炉冶炼步骤，在此步骤中，使用VD炉，VD炉脱气后钢液静置时间不小于10min，具体地，为15min；
D.连续浇铸步骤，在此步骤中，使用连铸机进行连续浇铸，浇铸过热度恒定在25-35℃，拉速控制在0.5m/min～0.6m/min，具体地，浇铸过热度恒定在35℃，拉速控制在0.5m/min，采用中间包稳流器，并采用氧化钙含量不小于50%的覆盖剂作为中包覆盖剂，并采用氧化钙含量不小于34%的保护渣作为中包保护渣；
具体地，采用的所述中包覆盖剂包括如下质量分数的具体成分：4.8重量份的SiO2，53.5重量份的CaO，28.5重量份的Al2O3，4.3重量份的MgO，0.01重量份的C，0.1重量份的水分；
采用的中包保护渣包括如下质量分数的具体成分： 34.5重量份的SiO2，34.8重量份的CaO，7.3重量份的Al2O3，2.1重量份的MgO，10.9重量份的C，0.7重量份的FeO，2.5重量份的MnO。
本实施例的轴承钢的冶炼工艺，对电炉冶炼、精炼炉精炼、真空炉脱气以及连续浇铸步骤进行综合控制，一方面尽量避免引入可以生成微观夹杂的元素，另一方面尽量保证冶炼中无法避免而产生的夹杂可以尽量上浮，再一方面对宏观夹杂进行有效控制。具体来说，在冶炼步骤中，使用低钛铬铁原料，避免使用冶炼含钛钢种的钢包，降低Ti元素的含量，从而避免生成TiN（D类夹杂物），提高轴承钢疲劳寿命；通过电炉出钢前期一次性加Al脱氧，后续不再加Al来增加脱氧产物Al2O3的上浮时间，减少钢液中Al2O3（B类夹杂物）留存；通过使用碳化硅含量不小于95%的高纯度碳化硅增加脱氧强度，减少氧化物类夹杂的生成；真空炉真空脱气后钢液静置时间应≥10min，使得真空脱气过程中由钢渣混入钢水的夹杂物充分上浮；连续浇铸步骤中，采用中包稳流器，减少卷渣和中间包侵蚀，减少钢液中宏观夹杂物；采用氧化钙含量不小于50%的覆盖剂作为中包覆盖剂，并采用氧化钙含量不小于34%的保护渣作为中包保护渣，吸收钢液中钙铝酸盐，促使其上浮。
作为一种优选的冶炼方式，本实施例电炉冶炼步骤、精炼炉精炼步骤以及连续浇铸中，采用浸入式水口将由所述精炼炉精炼工艺产出的钢水引入中间包，并将中间包中的钢水引入结晶器，所述中间包、结晶器与所述浸入式水口之间采用氩封保护。通过设置浸入式水口和氩封保护，防止在整体工艺步骤的转化过程中，钢水被外界氧气接触。在连续浇铸步骤中，钢液由浸入式水口进入结晶器后，其采用的结晶器保护渣具有较好的吸收夹杂物的能力，既能充分吸收Al2O3杂质，又能保持良好的理化和使用性能。
需要说明的是，本实施例对于轴承钢冶炼工艺的描述，主要集中在对于现有技术进行重要改进的部分，其他没有描述的部分，例如结晶器保护渣的成分，连续浇铸时的温度保持，冶炼时的温度保持等等，均采用本领域技术人员所能够知晓的常规手段，这些常规手段是本发明的实施例中所隐含公开的技术内容。
实施例2
本实施例提供一种GCr15轴承钢的冶炼工艺，其是对实施例1的冶炼工艺的变形，其与实施例1不同之处在于，在本实施例中，采用的低钛铬铁、铝铁、超低钛合成渣、碳化硅、中包覆盖剂、中包保护渣的具体成分与实施例1不同，表1-5分别示出了本实施例中低钛铬铁、铝铁、超低钛合成渣、碳化硅、中包覆盖剂、中包保护渣的具体成分；并且，本实施例中VD炉脱气后钢液静置时间为10min；浇铸过热度恒定在25℃，拉速控制在0.6m/min。
表1实施例1低钛铬铁具体成分（重量份）
| Cr | C | Si | S | P | Ti |
| 77 | 10.4 | 1.1 | 0.15 | 0.06 | 0.04 |
表2实施例1超低钛合成渣具体成分（重量份）
| SiO2 | CaO | Al2O3 | MgO | TiO2 | 水分 |
| 2.4 | 51.7 | 30.5 | 6.1 | 0.02 | 0.11 |
表3实施例1碳化硅具体成分（重量份）
| SiC | Al | Ca | Ti | H2O |
| 98.1 | 0.08 | 0.03 | 0.03 | 0.28 |
表4实施例1中包覆盖剂具体成分（重量份）
| SiO2 | CaO | Al2O3 | MgO | C | 水分 |
| 5.8 | 52.5 | 27.8 | 4.8 | 0.03 | 0.3 |
表5实施例1轴承钢专用保护渣（重量份）
| SiO2 | CaO | Al2O3 | MgO | C | FeO | MnO |
| 34.8 | 34.9 | 8.4 | 3.4 | 11.2 | 0.8 | 2.7 |
实施例3
本实施例提供一种GCr15轴承钢的冶炼工艺，其是对实施例1的冶炼工艺的变形，其与实施例1不同之处在于，在本实施例中，采用的低钛铬铁、铝铁、超低钛合成渣、碳化硅、中包覆盖剂、中包保护渣的具体成分与实施例1不同，表1-5分别示出了本实施例中低钛铬铁、铝铁、超低钛合成渣、碳化硅、中包覆盖剂、中包保护渣的具体成分；并且，本实施例中VD炉脱气后钢液静置时间为12min；浇铸过热度恒定在27℃，拉速控制在0.55m/min。
表6 实施例2低钛铬铁具体成分（重量份）
| Cr | C | Si | S | P | Ti |
| 77.9 | 9.7 | 0.97 | 0.12 | 0.05 | 0.03 |
表7 实施例2超低钛合成渣具体成分（重量份）
| SiO2 | CaO | Al2O3 | MgO | TiO2 | 水分 |
| 2.0 | 51.3 | 30 | 5.7 | 0.015 | 0.09 |
表8 实施例2碳化硅具体成分（重量份）
| SiC | Al | Ca | Ti | H2O |
| 98.2 | 0.075 | 0.04 | 0.04 | 0.27 |
表9 实施例2中包覆盖剂具体成分（重量份）
| SiO2 | CaO | Al2O3 | MgO | C | 水分 |
| 5.0 | 53.3 | 28 | 4.7 | 0.02 | 0.2 |
表10 实施例2轴承钢专用保护渣（重量份）
| SiO2 | CaO | Al2O3 | MgO | C | FeO | MnO |
| 34.6 | 33.7 | 8 | 3 | 10.8 | 0.6 | 2.2 |
实施例4
本实施例提供一种GCr15轴承钢的生产工艺，包括如下步骤：
A．原料准备阶段，主要包括铁矿石烧结，高炉熔炼，加热铁水以及准备废钢；
B．冶炼阶段，其中，冶炼阶段的具体工艺为实施例1所述的冶炼工艺；
C．加热轧制阶段，包括采用加热炉对冶炼形成的钢坯进行加热的步骤，对加热后的钢坯进行轧制的步骤，以及对轧制之后的钢坯进行冷却的步骤，在所述冷却步骤中，在所述冷却步骤中，使所述钢坯经过三段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷。
实施例5
本实施例提供一种GCr15轴承钢的生产工艺，包括如下步骤：
A．原料准备阶段，主要包括铁矿石烧结，高炉熔炼，加热铁水以及准备废钢；
B．冶炼阶段，其中，冶炼阶段的具体工艺为实施例2所述的冶炼工艺；
C．加热轧制阶段，包括采用加热炉对冶炼形成的钢坯进行加热的步骤，对加热后的钢坯进行轧制的步骤，以及对轧制之后的钢坯进行冷却的步骤，在所述冷却步骤中，在所述冷却步骤中，使所述钢坯经过三段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷。
实施例6
本实施例提供一种GCr15轴承钢的生产工艺，包括如下步骤：
A．原料准备阶段，主要包括铁矿石烧结，高炉熔炼，加热铁水以及准备废钢；
B．冶炼阶段，其中，冶炼阶段的具体工艺为实施例2所述的冶炼工艺；
C．加热轧制阶段，包括采用加热炉对冶炼形成的钢坯进行加热的步骤，对加热后的钢坯进行轧制的步骤，以及对轧制之后的钢坯进行冷却的步骤，在所述冷却步骤中，在所述冷却步骤中，使所述钢坯经过三段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷。
实施例7
本实施例提供一种GCr15轴承钢，采用实施例4中所述生产方法进行生产，其中，运用了实施例1中的冶炼工艺进行冶炼，从而对成品轴承钢中的夹杂含量进行有效控制，所得轴承钢中夹杂含量具体见表11，所得轴承钢的具体成分见表12。
实施例8
本实施例提供一种GCr15轴承钢，采用实施例5中所述生产方法进行生产，其中，运用了实施例5中的冶炼工艺进行冶炼，从而对成品轴承钢中的夹杂含量进行有效控制，所得轴承钢中夹杂含量具体见表11，所得轴承钢的具体成分见表12。
实施例9
本实施例提供一种GCr15轴承钢，采用实施例6中所述生产方法进行生产，其中，运用了实施例3中的冶炼工艺进行冶炼，从而对成品轴承钢中的夹杂含量进行有效控制，所得轴承钢中夹杂含量具体见表11，所得轴承钢的具体成分见表12。
表11 实施例7-9中轴承钢的夹杂物含量
| 类型/级别 | A粗 | A细 | B粗 | B细 | C粗 | C细 | D粗 | D细 | DS |
| 国标要求（≤） | 1.5 | 2.5 | 1.0 | 2.0 | 0.5 | 0.5 | 1.0 | 1.0 | 无 |
| 斯凯孚要求（≤） | 1.5 | 2.0 | 0.5 | 1.5 | 0 | 0 | 0.5 | 1.0 | 1.5 |
| 现有冶炼工艺获得的轴承钢 | 1.0 | 1.0 | 0.5 | 1.5 | 0 | 0 | 1.0 | 1.0 | 1.5 |
| 实施例7 | 0.5 | 1.0 | 0.5 | 0.5 | 0 | 0 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 实施例8 | 1.0 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0 | 0 | 0.5 | 0.5 | 1.0 |
| 实施例9 | 0.5 | 0.5 | 0 | 0.5 | 0 | 0 | 0.5 | 1.0 | 0.5 |
表12 实施例7-9中轴承钢具体成分
| 轴承钢 | C | Si | Mn | S | P | Cr | Ni | Mo | Ti | O |
| 实施例7 | 0.96 | 0.23 | 0.33 | 0.003 | 0.010 | 1.48 | 0.02 | 0.016 | 0.0019 | 0.0005 |
| 实施例7 | 0.98 | 0.25 | 0.35 | 0.002 | 0.012 | 1.50 | 0.01 | 0.008 | 0.0017 | 0.0007 |
| 实施例7 | 0.97 | 0.24 | 0.37 | 0.005 | 0.015 | 1.49 | 0.01 | 0.009 | 0.0015 | 0.0008 |
| 国标要求 | 0.95-1.05 | 0.15-0.35 | 0.25-0.45 | ≤0.025 | ≤0.025 | 1.40-1.65 | ≤0.30 | ≤0.10 | 无 | 0.0012 |
由上述表11可以看出，采用实施例1-3中的冶炼工艺对夹杂含量进行控制后，成品轴承钢中A类粗杂质含量≤1.0% ，A类细杂质含量≤1.0%，B类粗杂质含量≤0.5% ，B类细杂质含量≤0.5%，D类粗杂质含量≤0.5% ，D类细杂质含量≤0.5%，C类粗杂质含量为零，C类细杂质含量为零，DS类杂质≤1.0%的轴承钢，品质远高于国际标准和斯凯孚标准，大大降低了各类夹杂的含量，提高了轴承钢的锻造性能，避免锻造中开裂、变形、受力不均的现象，提高了轴承钢的使用寿命。
由上述表12可以看出，采用实施例5、6、7的生产方法生产的轴承钢，其他成分完全符合国际标准，含有少量Ti元素，0元素含量低于国际标准，各个元素合理匹配，使得夹杂降低后其硬度、碳化物、低倍组织均高于国际标准要求，具有优良的力学性能。
需要说明的是，本发明的实施例中采用GCr15轴承钢作为举例，但是从以上实施例中的具体手段本领域技术人员可以知晓，本发明的上述冶炼工艺和生产方法对于其他种类的轴承钢也同样适用。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (16)
1.一种轴承钢的冶炼工艺，其特征在于，包括如下步骤，
电炉冶炼步骤，在此步骤中，采用Cr含量不小于75％的低钛铬铁作为原料，电炉冶炼出钢前一次性加入Al 脱氧；
精炼炉精炼步骤，在此步骤中，采用纯度大于95％的高纯度碳化硅脱氧；
真空炉冶炼步骤，在此步骤中，真空炉脱气后钢液静置时间不小于10min；
连续浇铸步骤，在此步骤中，采用中间包稳流器，并采用氧化钙含量不小于50％的覆盖剂作为中包覆盖剂，并采用氧化钙含量不小于34％的保护渣作为中包保护渣。
2.根据权利要求1所述的轴承钢的冶炼工艺，其特征在于，在所述电炉冶炼步骤中，采用的所述低钛铬铁包括如下重量分数的具体成分：77-78.2重量份的Cr，9.4-10.4重量份的C,0.9-1.1重量份的Si，0.1-0.15重量份的S，0.04-0.06重量份的P，0.02-0.04重量份的Ti。
3.根据权利要求1所述的轴承钢的冶炼工艺，其特征在于，在所述精炼炉精炼步骤中，采用的高纯度碳化硅包括如下重量份的具体成分：98.1-98.3重量份的SiC，0.07-0.08重量份的Al，0.02-0.04重量份的Ca，0.02-0.04重量份的Ti，0.25-0.28重量份的H20。
4.根据权利要求1所述的轴承钢的冶炼工艺，其特征在于，在所述连续浇铸步骤中，采用的所述中包覆盖剂包括如下重量份的具体成分：4.8-5.8重量份的SiO2，52.5-53.5重量份的CaO，27.8-28.5重量份的Al2O3，4.3-4.8重量份的MgO，0.01-0.03重量份的C，0.1-0.3重量份的H20。
5.根据权利要求1所述的轴承钢的冶炼工艺，其特征在于，在所述连续浇铸步骤中，采用的中包保护渣包括如下重量份的具体成分：34.5-34.8重量份的SiO2，33.7-34.9重量份的CaO，7.3-8.4重量份的Al2O3，2.1-3.4重量份的MgO，10.8-11.2重量份的C，0.6-0.8重量份的FeO，2.2-2.7重量份的MnO。
6.根据权利要求1所述的轴承钢的冶炼工艺，其特征在于，在所述连续浇铸步骤中，浇铸过热度恒定在25-35℃。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的轴承钢的冶炼工艺，其特征在于，还包括在出钢后，精炼炉精炼之前，依次加入铝铁、高碳锰铁、Cr含量不小于75％的低钛铬铁、增碳剂、石灰以及TiO2含量不大于0.01％的超低钛合成渣的步骤。
8.根据权利要求7所述的轴承钢的冶炼工艺，其特征在于，所述超低钛合成渣包括如下重量份的具体成分：2.0-2.4重量份的SiO2，51.3-51.7重量份的CaO，30-30.5重量份的Al2O3，5.7-6.1重量份的MgO，0.01-0.02重量份的TiO2，0.09-0.11重量份的水分。
9.一种轴承钢的生产方法，包括原料准备工艺、冶炼工艺以及对冶炼之后的钢坯进行加热轧制的轧制工艺，所述加热轧制工艺包括采用加热炉对冶炼形成的钢坯进行加热的步骤，对加热后的钢坯进行轧制的步骤，以及对轧制之后的钢坯进行冷却的步骤，其特征在于，所述冶炼工艺为权利要求1-8中任一项所述的冶炼工艺。
10.根据权利要求9所述的轴承钢的生产方法，在所述冷却步骤中，采用强弱冷却交替的方式使所述钢坯至少经过两段穿水冷却，以使得在特定时间内钢坯的芯部温度与表面温度趋于一致。
11.根据权利要求10所述的轴承钢的生产方法，在所述冷却步骤中，使所述钢坯经过三段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷。
12.一种轴承钢，其特征在于，采用权利要求1-8中任一项所述的冶炼工艺控制杂质含量，其中，B类粗杂质含量≤0.5％，B类细杂质含量≤0.5％，D类粗杂质含量≤0.5％，D类细杂质含量≤0.5％，以及DS类杂质≤1.0％。
13.一种轴承钢，其特征在于，采用权利要求1-8中任一项所述的冶炼工艺控制杂质含量，其中，A类粗杂质含量≤1.0％，A类细杂质含量≤1.0％，B类粗杂质含量≤0.5％，B类细杂质含量≤0.5％，D类粗杂质含量≤0.5％，D类细杂质含量≤0.5％，C类粗杂质含量为零，C类细杂质含量为零，DS类杂质≤1.0％。
14.一种轴承钢，其特征在于，采用权利要求9-11中任一项所述的生产方法制备得到，包括如下质量百分比的成分：C为0.96-0.98，Si为0.23-0.25，Mn为0.33-0.37，S≤0.005，P≤0.015，Cr为1.48-1.50，Ni为≤0.02，Mo≤0.016，Ti≤0.0019，O≤0.0008，其余为余量元素。
15.根据权利要求14所述的轴承钢，其特征在于，包括如下质量百分比的成分：C为0.97-0.98，Si为0.24-0.25，Mn为0.35-0.37，S≤0.002，P≤0.015，Cr为1.48-1.49，Ni为≤0.01，Mo≤0.009，Ti≤0.0017，O≤0.0007，其余为余量元素。
16.根据权利要求14所述的轴承钢，其特征在于，包括如下质量百分比的成分：C为0.96-0.97，Si为0.23-0.24，Mn为0.33-0.35，S≤0.002，P≤0.015，Cr为1.49-1.50，Ni为≤0.01，Mo≤0.009，Ti≤0.0017，O≤0.0005，其余为余量元素。
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