CN108998720B - 一种低钛含量轴承钢的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轴承钢的冶炼方法，尤其涉及一种低钛含量轴承钢的制备方法。所述轴承钢中，Ti的质量百分含量为小于等于0.0018wt％，Si的质量百分含量为大于等于0.4wt％，优选为0.4‑0.6wt％，C的质量百分含量为大于等于0.9wt％，优选为0.90‑1.00wt％；所述制备方法包括：初炼、精炼、真空脱气、浇注、轧制的步骤。本发明的方法不增加冶炼成本的条件下解决轴承钢产品中钛含量过高的问题。

Description

一种低钛含量轴承钢的制备方法
技术领域
本发明涉及轴承钢的冶炼方法，尤其涉及一种低钛含量轴承钢的制备方法。
背景技术
轴承钢是一种重要的钢材料，轴承钢中的氮化物主要以TiN或TiCN存在，氮化钛是一种硬而脆的夹杂物，它对钢的疲劳寿命特别有害，现在用户对冶金厂生产的轴承钢内部冶金质量如夹杂物、碳化物等要求很严，特别是对钢中大颗粒氮化钛TiN尺寸、数量及分布要求苛刻，这是因为①氮化钛TiN夹杂物破坏了钢的连续性，在外加变形力情况下易产生应力集中；②钢在变形或热处理时，由于金属基体与TiN夹杂物的热膨胀系数不同，在金属与TiN夹杂物界面形成初始裂纹，是金属进一步疲劳破坏的疲劳源；③TiN夹杂物坚硬、呈棱角状，易导致轴承滚动时掉块，影响疲劳寿命。尽量将钢中的钛含量降低，减小其形成氮化钛夹杂物的可能性，轴承钢对于钛的要求是越低越好。通过分析，合金的含钛是轴承钢主要来源，一般可选用低钛含量合金，但是过程控制不好时，钛含量控制不稳定，而且还超出标准要求，尤其是风电钢球用Si-Mn类轴承钢对于钛更难控制，如钢中Si含量达到0.50％，要求Ti≤0.0018％很难控制，严重制约合同交付。
目前各钢铁企业控制钢中Ti含量主要从以下几个方面进行：①采用低钛铬、锰、硅等铁合金；②在转炉中利用钢液中氧元素将钛氧化去除；③利用炉渣吸附氧化钛进行脱钛。
由于低钛铁合金等价格高，完全采用低钛铁合金增加生产成本、降低市场竞争力，目前仅少数几家企业生产高纯洁度轴承钢时才使用。利用钢液中氧元素O将Ti氧化去除，甚至直接将铁合金加入电、转炉中，目前仅日本神户公司直接将铁合金加入转炉BOF中，利用转炉BOF中高浓度[O]来氧化铁合金熔入钢液中的[Ti]，并利用BOF炉渣吸收TiO2。由于熔化铁合金并完成Ti的氧化反应需要一定时间，故该方法影响转炉的生产效率，而且在转炉中加入合金，合金回收率低，产品成本高。在精炼炉LF中利用炉渣吸附氧化钛进行脱钛是每家生产轴承钢企业都采用的方法，该方法生产成本低、操作简单，但脱Ti效率太低。
因此，急需一种成本低、操作简单且脱Ti效率高的轴承钢制备方法。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种低钛含量轴承钢的制备方法，本发明的方法适合所有种类轴承钢的生产，特别是硅、碳含量较高的轴承钢，比如硅质量含量为大于等于0.4wt％，碳的质量百分含量为大于等于0.9wt％。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种低钛含量轴承钢的制备方法，包括：
一种低钛含量轴承钢的制备方法，所述轴承钢中，Ti的质量百分含量为小于等于0.0018wt％，Si的质量百分含量为大于等于0.4wt％，优选为0.4-0.6wt％，C的质量百分含量为大于等于0.9wt％，优选为0.90-1.00wt％；所述制备方法包括以下步骤：初炼步骤：将冶炼原料在电炉或转炉中进行初炼处理，在出钢时按照设计成分至少加入硅铁合金，得到初炼钢水，再向所述初炼钢水中加入精炼渣料；精炼步骤：将所述将初炼钢水在精炼炉中进入精炼处理，精炼处理过程中至少不对硅的含量进行调整，得到精炼钢水；真空脱气步骤：将所述精炼钢水在VD炉进行真空脱气处理，得到脱气钢水；浇注步骤：将所述脱气钢水进行浇注处理，得到铸坯；轧制步骤：将所述铸坯进行轧制处理，得到所述低钛含量轴承钢。
作为优选的实施方式，所述初炼步骤中，所述初炼处理的时间为40-80min，优选为60min，温度为1600-1700℃，优选为1640-1680℃。
作为优选的实施方式，所述初炼步骤中，所述初炼处理中全程吹入氩气，流量为50-150m3/h，优选为100m3/h。
作为优选的实施方式，所述初炼步骤中，所述初炼处理中，所述出钢时加入的合金除硅铁合金以外，还包括铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金中的一种或几种。
作为优选的实施方式，所述初炼步骤中，所述精炼渣料与初炼铁水的质量比为(10-15)：1000，优选为12：1000；优选地，所述精炼渣料包括质量比为(1-3)：(1-3)、优选为2：1的石灰和预熔渣。
作为优选的实施方式，所述初炼步骤中，所述初炼处理中，所述初炼钢水中，Ti的质量百分比为小于等于0.0018％，优选为0.0005％，Si的质量百分比为0.4-0.6％，优选为0.5％，C的质量百分比为0.4-0.8wt％，优选为0.5wt％。
作为优选的实施方式，所述精炼步骤中，所述精炼处理中，温度为1500-1600℃，优选为1550-1580℃，时间为40-60min，优选为50min；优选地，所述精炼处理中全程吹入氩气，流量为80-100m3/h，优选为90m3/h。
作为优选的实施方式，所述精炼步骤中，所述精炼处理的过程中加入碳粉，以控制所述精炼钢水中的C的质量百分含量为0.40-0.80wt％；优选地，所述精炼处理中，所述精炼钢水中Ti的质量百分含量为小于等于0.0018wt％，Si的质量百分含量为0.50-0.60wt％。
作为优选的实施方式，所述真空脱气步骤中，所述真空脱气处理中，真空度为67-100Pa，优选为85Pa，时间为30-30min，优选为25min；优选地，所述真空脱气处理中全程吹入氩气，流量为50-150m3/h，优选为100m3/h。
作为优选的实施方式，所述浇注步骤中，
所述浇注处理中，温度为1450-1600℃，优选为1500-1520℃，拉速为0.1-0.5m/min，优选为0.30-0.40m/min。
与现有技术相比，本发明取得了如下有益效果：
1、本发明提供一种轴承钢中Ti的冶炼控制方法，该方法不增加冶炼成本的条件下，解决轴承钢产品中钛含量过高的问题。本发明的方法归纳为：初炼炉正常冶炼，按出钢钢水重量、合金成分、回收率(约95％)[计算方式为：(目标含量-初炼(如电炉冶炼)结束前的钢水中的含量)×1000/(合金元素含量％×合金加入量(kg/t)]，对于目标值Si为0.40％以上，计算得出合金量(其它成分也要算好加入的合金量的目标值；在制备轴承钢所加入的合金原料中，通常硅铁合金中的Ti含量是最高的，达到0.050％，而其他合金中Ti含量要略低，甚至均在0.015％以下；如果在精炼步骤加入硅铁合金，则其中的Ti不易被氧化，最后得到的轴承钢中Ti含量会大幅增加，影响轴承钢质量)；本发明在初炼炉(如：电炉、转炉，优选电炉)出钢时将全部硅铁合金加入，并取样分析保证初炼终点钢中Si成分达设计要求，当然也可在初炼炉出钢时将其他合金一次性加入，以保证初炼终点钢中其他元素比如锰、铬、钼符合设计要求；之后，初炼得到的钢水在精炼炉不调整Si含量、甚至不再调整Mn、Cr和Mo的含量，精炼炉控制只是升温与脱氧操作以及调整碳含量，过程分析试样结果显示Ti含量变化较小；最终到精炼结束，精炼钢水中Ti的含量为0.0015％，故以Ti≤0.0018％为合格时，Ti含量的合格率从40％提高到100％。
2、本发明在初炼炉出钢过程将全部硅铁合金加入，加入总的合金量没有增加，故炼钢成本没有增加；本发明利用出钢时加入合金，通过吹氩气搅拌，钢水中的氧与钛发生反应，生成TiO2再通过渣料将其吸附上浮，故降低了钛含量。因此，初炼钢水中至少Si成分已经合格，精炼工序至少不需要加入硅铁合金，从而不会大量增加钛含量；精炼钢水中钛含量比要求还要低，满足用户要求。
3、本发明优选是将所有种类的合金随着初炼炉出钢时加入，这样就可以利用初炼后的钢水中的氧来氧化合金中的钛，生成TiO2，而且之后的精炼步骤中也无需再加入含Ti的合金了，所以合金的用量不会增加。
4、本发明通过(1)加入低钛合金的时机为初炼过程中而非精炼过程中，(2)在精炼过程中利用渣料造渣以吸附TiO2，(3)初炼和精炼过程中均吹入氩气的几个关键节点的控制，并使所有的步骤和参数协同作用，共同实现了：轴承钢中Si含量在大于等于0.4wt％、C的含量在大于等于0.9wt％的情况下，将轴承钢中钛含量降至≤0.0018wt％。
5、本发明在初炼步骤中，电炉或转炉加入所要的合金量，此过程把合金中的Ti氧化；精炼步骤是还原工序，Ti无法在精炼中被氧化，所以造成合金中的Ti进入钢水，使钢水中Ti含量略有上升；但是即使如此，钢水中的Ti含量也保持在≤0.0018wt％，本发明的制备方法得到的轴承钢的Ti含量也≤0.0018wt％。
6、本发明的操作简便易行，在精炼处理之前无需加入Al线进行脱氧处理，在真空脱气和浇注过程中也无需吹氩气保护，同样可以得到Ti≤0.0018wt％的轴承钢产品。
具体实施方式
本发提供一种低钛含量轴承钢的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、初炼：将冶炼原料在电炉或转炉中进行初炼处理，冶炼时间为40-80min，优选为60min，温度为1600-1700℃，优选为1640-1680℃；该初炼处理中全程吹入氩气，流量为50-150m3/h，优选为100m3/h，并进行搅拌；到了初炼处理过程中的出钢时，在出钢过程中向钢液中按照设计成分加入合金(至少加入硅铁合金)，还向钢液中加入碳粉以调整其中的C含量，得到初炼钢水，再向该初炼钢水中加入精炼渣料。
经分析取样，Ti在上述初炼钢水中的质量百分比为小于等于0.0018％，优选为0.0005％，即电炉/转炉终点Ti的含量为小于等于0.0005wt％；Si在上述初炼钢水中的质量百分比为大于等于0.4wt％(例如：0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、1.0wt％、2.0wt％、5.0wt％、10.0wt％中任意值或任意二者之间的范围)，优选为0.4-0.6wt％(例如：0.40wt％、0.45wt％、0.50wt％、0.55wt％、0.60wt％中任意值或任意二者之间的范围)，更优选为0.5wt％，C在上述初炼钢水中质量百分比为0.4-0.8wt％(例如：0.40wt％、0.45wt％、0.50wt％、0.55wt％、0.60wt％、0.65wt％、0.70wt％、0.75wt％、0.80wt％中任意值或任意二者之间的范围)，优选为0.5wt％，达到轴承钢硅含量设计的要求。
上述冶炼原料采用优质废钢、热装铁水中的一种或两种混合；该优质废钢与热装铁水质量比为(1-3)：(1：3)，优选为1：1(例如：可以为1：1、1：2、1：3、3：1、2：1、1.5：1、1：1.5中任意比值)；该优质废钢和热装铁水中的S质量百分含量要求小于等于0.030wt％(例如：可以为0.030wt％、0.025wt％、0.020wt％、0.015wt％、0.010wt％中任意值或任意二者之间的范围)。
在上述初炼处理中，加入的合金可以仅为硅铁合金，也可以还包括铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金中的一种或几种，优选为三种；上述合金中的Ti含量通常情况下低于硅铁合金中钛含量，一般均为0.015％以下。上述合金的加入量需要设计：按出钢钢水重量、合金成分、回收率[在1吨钢水中，回收率的计算方式为：(目标成分％-残余成分％)×1000/(合金元素含量％×合金加入量(kg/t)]，对于Si为0.50％左右的目标值和其他成分的目标值，计算得出加入的合金量，尽可能使合金成分加到位。
对于硅含量在0.4wt％以上的轴承钢的制备，至少需要在初炼处理的出钢过程中加入全部所需的硅铁合金，从而保证最终轴承钢中钛含量低于0.0018％；更进一步地，如果想进一步降低最终轴承钢中钛含量可以在初炼处理的出钢过程中加入全部用量的其他合金比如锰铁合金、铬铁合金和钼铁合金，由此在精炼过程中无需再对钢水中的硅、锰、铬、钼等的含量进行微调，从而也不会由此引入新的钛，可以保证最终轴承钢中具有更低的钛含量。
上述初炼处理中，通过出钢时加入合金和吹氩气搅拌，可以使钢水中的氧与钛发生反应生成TiO2，TiO2会在被精炼渣料吸附并上浮至钢液表面并被去除，故钢水中Ti的含量降低。
上述精炼渣料与初炼钢水的质量比为(10-15)：1000(例如：可以为10：1000、11：1000、12：1000、12.5：1000、13：1000、14：1000、15：1000中任意值或任意二者之间的范围)，优选为12：1000；该精炼渣料包括石灰和预熔渣，二者的质量比为(1-3)：(1-3)(例如：可以为1：1、1：2、1：3、3：1、2：1、1.5：1、1：1.5中任意比值)，优选为2：1；该预熔渣的成分以质量百分数计，包括Al2O3 30-50wt％，CaO 40-60wt％，优选为各50％；该精炼渣料中Ti含量低(TiO2含量为0.92-1.00％)，碱度大于4，可以在之后的精炼步骤中吸附钢水中未除尽的TiO2，之后被去除，以进一步降低钢水中的Ti含量。
示例性地，上述冶炼时间可以为40min、45min、50min、60min、70min、75min、80min中的任意值或任意二者之间的范围，温度可以为1600℃、1610℃、1620℃、1630℃、1640℃、1650℃、1660℃、1670℃、1680℃、1690℃、1700℃中的任意值或任意二者之间的范围，氩气流量可以为50m3/h、60m3/h、70m3/h、75m3/h、80m3/h、90m3/h、100m3/h、110m3/h、120m3/h、125m3/h、130m3/h、140m3/h、150m3/h中的任意值或任意二者之间的范围。
步骤二、精炼：将上述初炼钢水在精炼炉中进入精炼处理，温度为1500-1600℃，优选为1550-1580℃，时间为40-60min，优选为50min，得到精炼钢水。
该精炼处理中全程吹入氩气，流量为80-100m3/h，优选为90m3/h。
在上述精炼处理过程中，步骤一加入的精炼渣料吸附了钢水中TiO2。
在上述精炼处理过程中，需要加入少量碳粉，以控制精炼钢水中的C的含量为0.40-0.80wt％。
上述精炼钢水中Ti的含量为0.0010-0.0018wt％(例如：可以为0.0010wt％、0.0011wt％、0.0012wt％、0.0013wt％、0.0014wt％、0.0015wt％、0.0016wt％、0.0017wt％、0.0018wt％中任意值或任意二者之间的范围)，Si的含量为大于等于0.4wt％(例如：可以为0.4wt％、0.5wt％、1.0wt％、5.0wt％、10wt％中任意值或任意二者之间的范围)，优选为0.4-0.6wt％，更优选为0.5wt％，C的含量为0.40-0.80wt％(例如：可以为0.40wt％、0.45wt％、0.50wt％、0.55wt％、0.60wt％、0.65wt％、0.70wt％、0.75wt％、0.80wt％中任意值或任意二者之间的范围)。
本步骤中不需要再加入硅铁合金及其他合金，所以在使用同样合金种类及重量的条件下，初炼钢水中Ti含量与精炼钢水中Ti含量相比变化较小。精炼处理之前无需向钢液中加入Al线进行脱氧处理，使操作步骤简化。
示例性地，上述温度可以为1500℃、1510℃、1520℃、1530℃、1540℃、1550℃、1560℃、1570℃、1580℃、1590℃、1600℃中的任意值或任意二者之间的范围，上述时间可以为40min、45min、50min、55min、60min中的任意值或任意二者之间的范围，氩气流量可以为80m3/h、85m3/h、90m3/h、95m3/h、97m3/h、100m3/h中的任意值或任意二者之间的范围。
步骤三、脱气：将上述精炼钢水在VD炉进行真空脱气处理，真空度67-100Pa(例如：67Pa、70Pa、75Pa、80Pa、85Pa、90Pa、95Pa、100Pa中的任意值或任意二者之间的范围)，优选为85Pa，时间为20-30min(例如：20min、22min、25min、27min、27.5min、28min、30min中的任意值或任意二者之间的范围)，优选为25min，得到脱气钢水。
上述真空脱气处理中全程吹入氩气，流量为50-150m3/h(如：50m3/h、60m3/h、70m3/h、75m3/h、80m3/h、90m3/h、100m3/h、110m3/h、120m3/h、125m3/h、130m3/h、140m3/h、150m3/h中的任意值或任意二者之间的范围)，优选为100m3/h，并进行搅拌。
步骤四、浇注：将述脱气钢水在进行浇注处理，温度为1450-1600℃(例如：1450℃、1460℃、1480℃、1500℃、1520℃、1550℃、1570℃、1600℃中的任意值或任意二者之间的范围)，优选为1500-1520℃，拉速为0.1-0.5m/min(例如：0.1m/min、0.15m/min、0.2m/min、0.25m/min、0.3m/min、0.40m/min、0.45m/min、0.5m/min中的任意值或任意二者之间的范围)，优选为0.30-0.40m/min，得到铸坯。本步骤无需吹入氩气保护。
步骤五、轧制：将上述铸坯进行轧制处理，得到低钛轴承钢。
轴承钢中的Ti N是一种脆而硬的夹杂物，对轴承钢的疲劳寿命造成极大危害，在夹杂物尺寸相同的条件下，其危害作用大于氧化物夹杂，6μm的氮化物夹杂对疲劳性能的危害作用与平均尺寸为25μm的氧化物相当，所以控制钢水的Ti含量显得更重要。当钢中的Ti从0.0010％升到0.0020％时，按照GB/T 18325.3-2009的检测方法，轴承疲劳极限从约840Mpa降到约800Mpa，当达到0.0030％以上疲劳极限会直线下降。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于本发明而不用于限制本发明的范围。对外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
本实施例为SiMn类轴承钢(主要用于大型的风电轴承)的制备方法。
上述SiMn类轴承钢的设计成分按质量百分(wt％)比如下：
C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu Al Ti Ca
下限 0.90 0.40 0.80 0 0 1.80 0 0.50 0 0 0 0
上限 1.05 0.70 1.10 0.025 0.015 2.10 0.25 0.70 0.30 0.050 0.0030 0.0010
上述SiMn类轴承钢的实际成分按质量百分(wt％)比如下：
C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu Al Ti Ca
0.94 0.57 0.83 0.010 0.002 1.91 0.12 0.53 0.1 0.020 0.0010 0.0003
本实施例的工艺流为：电炉(铁水+废钢)-精炼炉-VD炉-浇注，制备方法包括以下步骤：
(1)初炼：将冶炼原料(铁水40吨+废钢40吨)在电炉中进行初炼处理，冶炼时间为60min，温度为1640-1680℃，全程吹入氩气，流量为100m3/h，并进行搅拌；
在出钢时，向钢液中按照设计成分加入硅铁合金4.7kg/t(其中Ti的质量百分含量为0.05wt％)，同时按照成分设计要求将铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金一次性加入，得到初炼钢水70t；还向钢液中加入碳粉调整C含量；该初炼钢水中，Ti的质量百分含量为0.0005wt％，Si的质量百分含量为0.5wt％，C的质量百分含量为0.5wt％；再向该初炼钢水中加入精炼渣料(质量比为2：1的石灰和预熔渣(包括Al2O3 50wt％，CaO 50wt％))，该精炼渣料与初炼钢水的质量比为12：1000。
(2)精炼：将上述初炼钢水在精炼炉中进入精炼处理，温度为1550-1580℃，时间为50min，其过程中吹入氩气的流量为90m3/h，取样检测合格后，得到精炼钢水。
该精炼钢水中Ti的质量百分含量为0.0015wt％，Si的质量百分含量0.50-0.55wt％。
(3)脱气：将上述精炼钢水在VD炉进行真空脱气处理，真空度85Pa，时间为25min，全程吹入氩气，流量为100m3/h，并进行搅拌，得到脱气钢水。
(4)浇注：将述脱气钢水在进行浇注处理，温度为1500-1520℃，拉速为0.30-0.40m/min，得到铸坯。
(5)轧制：将上述铸坯送轧钢厂进行轧制处理，得到低钛轴承钢。
按照GB/T 18325.3-2009的方法测定，本实施例的轴承疲劳极限为848Mpa。对比例1
本对比例为SiMn类轴承钢(主要是用于大型的风电轴承)的制备方法。
上述SiMn类轴承钢的设计成分与实施例1相同。
上述SiMn类轴承钢的实际成分按质量百分(wt％)比如下：
C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu Al Ti Ca
0.94 0.57 0.83 0.010 0.002 1.91 0.12 0.53 0.1 0.020 0.002 0.0003
本对比例的步骤包括：
(1)初炼：操作与实施例1基本相同，区别为：
在出钢时，向钢液中按照设计成分加入一半质量各种合金，包括硅铁合金、铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金，得到初炼钢水70t；该初炼钢水中，Ti的质量百分含量为0.0003wt％。
(2)精炼：操作与实施例1基本相同，区别为：在精炼处理的过程中加入另一半质量的各种合金，包括硅铁合金、铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金，得到精炼钢水。
(3)-(5)：操作与实施例1相同。
由此可见，在精炼步骤加入各种合金，会使最终制备的轴承钢产品中Ti含量明显增高。
按照GB/T 18325.3-2009的方法测定，本实施例的轴承疲劳极限为800Mpa。
实施例2
本实施例为SiMn类轴承钢(主要用于大型的风电轴承)的制备方法。
上述SiMn类轴承钢的设计成分与实施例1相同，上述SiMn类轴承钢的实际成分按质量百分(wt％)比如下：
C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu Al Ti Ca
0.90 0.42 1.04 0.020 0.005 1.85 0.23 0.65 0.2 0.025 0.0018 0.0004
本实施例的制备方法包括以下步骤：
(1)初炼：将冶炼原料(铁水45吨+废钢35吨)在电炉中进行初炼处理，冶炼时间为80min，温度为1690-1700℃，全程吹入氩气，流量为150m3/h，并进行搅拌；
在出钢时，向钢液中按照设计成分加入硅铁合金4.7kg/t(其中Ti的质量百分含量为0.05wt％)，同时按照成分设计要求将铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金一次性加入，得到初炼钢水70t；还向钢液中加入碳粉调整C含量；该初炼钢水中，Ti的质量百分含量为0.0006wt％，Si的质量百分含量为0.6wt％，C的质量百分含量为0.6wt％；再向该初炼钢水中加入精炼渣料(质量比为1：1的石灰和预熔渣(包括Al2O3 50wt％，CaO 50wt％))，该精炼渣料与初炼钢水的质量比为10：1000。
(2)精炼：将上述初炼钢水在精炼炉中进入精炼处理，温度为1580-1600℃，时间为60min，其过程中吹入氩气的流量为100m3/h，取样检测合格后，得到精炼钢水。
该精炼钢水中Ti的质量百分含量为0.0017wt％，Si的质量百分含量0.60wt％。
(3)脱气：将上述精炼钢水在VD炉进行真空脱气处理，真空度67Pa，时间为30min，全程吹入氩气，流量为80m3/h，并进行搅拌，得到脱气钢水。
(4)浇注：将述脱气钢水在进行浇注处理，温度为1450-1510℃，拉速为0.50m/min，得到铸坯。
(5)轧制：将上述铸坯送轧钢厂进行轧制处理，得到低钛轴承钢。
按照GB/T 18325.3-2009的方法测定，本实施例的轴承疲劳极限为845Mpa。
实施例3
本实施例为SiMn类轴承钢(主要用于大型的风电轴承)的制备方法。
上述SiMn类轴承钢的设计成分与实施例1相同，上述SiMn类轴承钢的实际成分按质量百分(wt％)比如下：
Figure BDA0001761318260000101
Figure BDA0001761318260000111
本实施例的制备方法包括以下步骤：
(1)初炼：将冶炼原料(铁水45吨+废钢35吨)在电炉中进行初炼处理，冶炼时间为40min，温度为1600-1630℃，全程吹入氩气，流量为50m3/h，并进行搅拌；
在出钢时，向钢液中按照设计成分加入硅铁合金4.7kg/t(其中Ti的质量百分含量为0.05wt％)，同时按照成分设计要求将铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金一次性加入，得到初炼钢水70t；还向钢液中加入碳粉调整C含量；该初炼钢水中，Ti的质量百分含量为0.0008wt％，Si的质量百分含量为0.4wt％，C的质量百分含量为0.8wt％；再向该初炼钢水中加入精炼渣料(质量比为1：2的石灰和预熔渣(包括Al2O3 50wt％，CaO 50wt％))，该精炼渣料与初炼钢水的质量比为15：1000。
(2)精炼：将上述初炼钢水在精炼炉中进入精炼处理，温度为1500-1540℃，时间为40min，其过程中吹入氩气的流量为80m3/h，取样检测合格后，得到精炼钢水。
该精炼钢水中Ti的质量百分含量为0.0018wt％，Si的质量百分含量0.50wt％。
(3)脱气：将上述精炼钢水在VD炉进行真空脱气处理，真空度100Pa，时间为20min，全程吹入氩气，流量为100m3/h，并进行搅拌，得到脱气钢水。
(4)浇注：将述脱气钢水在进行浇注处理，温度为1530-1600℃，拉速为0.20m/min，得到铸坯。
(5)轧制：将上述铸坯送轧钢厂进行轧制处理，得到低钛轴承钢。
按照GB/T 18325.3-2009的方法测定，本实施例的轴承疲劳极限为844Mpa。
实施例4
本实施例为SiMn类轴承钢(主要用于大型的风电轴承)的制备方法。
上述SiMn类轴承钢的设计成分与实施例1相同，上述SiMn类轴承钢的实际成分按质量百分(wt％)比如下：
C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu Al Ti Ca
0.95 0.54 0.87 0.023 0.010 2.05 0.16 0.60 0.27 0.036 0.0017 0.0008
本实施例的制备方法包括以下步骤：
(1)初炼：将冶炼原料(铁水40吨+废钢40吨)在电炉中进行初炼处理，冶炼时间为50min，温度为1650℃，全程吹入氩气，流量为100m3/h，并进行搅拌；
在出钢时，向钢液中按照设计成分加入硅铁合金4.7kg/t(其中Ti的质量百分含量为0.05wt％)，同时按照成分设计要求将铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金一次性加入，得到初炼钢水70t；还向钢液中加入碳粉调整C含量；该初炼钢水中，Ti的质量百分含量为0.0005wt％，Si的质量百分含量为0.5wt％，C的质量百分含量为0.5wt％；再向该初炼钢水中加入精炼渣料(质量比为2：1的石灰和预熔渣(包括Al2O3 50wt％，CaO 50wt％))，该精炼渣料与初炼钢水的质量比为13：1000。
(2)精炼：将上述初炼钢水在精炼炉中进入精炼处理，温度为1570℃，时间为45min，其过程中吹入氩气的流量为90m3/h，取样检测合格后，得到精炼钢水。
该精炼钢水中Ti的质量百分含量为0.0015wt％，Si的质量百分含量0.50wt％。
(3)脱气：将上述精炼钢水在VD炉进行真空脱气处理，真空度85Pa，时间为26min，全程吹入氩气，流量为95m3/h，并进行搅拌，得到脱气钢水。
(4)浇注：将述脱气钢水在进行浇注处理，温度为1510℃，拉速为0.40m/min，得到铸坯。
(5)轧制：将上述铸坯送轧钢厂进行轧制处理，得到低钛轴承钢。
按照GB/T 18325.3-2009的方法测定，本实施例的轴承疲劳极限为845Mpa。
实施例5
本实施例为SiMn类轴承钢(主要用于大型的风电轴承)的制备方法。
上述SiMn类轴承钢的设计成分与实施例1相同，上述SiMn类轴承钢的实际成分按质量百分(wt％)比如下：
C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu Al Ti Ca
1.03 0.48 0.95 0.018 0.011 1.84 0.19 0.57 0.14 0.018 0.0018 0.0005
本实施例的制备方法包括以下步骤：
(1)初炼：将冶炼原料(铁水40吨+废钢40吨)在电炉中进行初炼处理，冶炼时间为80min，温度为1600℃，全程吹入氩气，流量为50m3/h，并进行搅拌；
在出钢时，向钢液中按照设计成分加入硅铁合金4.7kg/t(其中Ti的质量百分含量为0.05wt％)，同时按照成分设计要求将铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金一次性加入，得到初炼钢水70t；还向钢液中加入碳粉调整C含量；该初炼钢水中，Ti的质量百分含量为0.0007wt％，Si的质量百分含量为0.6wt％，C的质量百分含量为0.8wt％；再向该初炼钢水中加入精炼渣料(质量比为2：1的石灰和预熔渣(包括Al2O3 50wt％，CaO 50wt％))，该精炼渣料与初炼钢水的质量比为11：1000。
(2)精炼：将上述初炼钢水在精炼炉中进入精炼处理，温度为1500℃，时间为60min，其过程中吹入氩气的流量为80m3/h，取样检测合格后，得到精炼钢水。
该精炼钢水中Ti的质量百分含量为0.0015wt％，Si的质量百分含量0.40wt％。
(3)脱气：将上述精炼钢水在VD炉进行真空脱气处理，真空度70Pa，时间为27min，全程吹入氩气，流量为85m3/h，并进行搅拌，得到脱气钢水。
(4)浇注：将述脱气钢水在进行浇注处理，温度为1450℃，拉速为0.50m/min，得到铸坯。
(5)轧制：将上述铸坯送轧钢厂进行轧制处理，得到低钛轴承钢。
按照GB/T 18325.3-2009的方法测定，本实施例的轴承疲劳极限为843Mpa。
实施例6
本实施例为SiMn类轴承钢(主要用于大型的风电轴承)的制备方法。
上述SiMn类轴承钢的设计成分与实施例1相同，上述SiMn类轴承钢的实际成分按质量百分(wt％)比如下：
C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu Al Ti Ca
0.97 0.68 0.96 0.021 0.013 2.03 0.22 0.65 0.18 0.040 0.0018 0.0007
本实施例的制备方法包括以下步骤：
(1)初炼：将冶炼原料(铁水40吨+废钢40吨)在电炉中进行初炼处理，冶炼时间为40min，温度为1700℃，全程吹入氩气，流量为150m3/h，并进行搅拌；
在出钢时，向钢液中按照设计成分加入硅铁合金4.7kg/t(其中Ti的质量百分含量为0.05wt％)，同时按照成分设计要求将铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金一次性加入，得到初炼钢水70t；还向钢液中加入碳粉调整C含量；该初炼钢水中，Ti的质量百分含量为0.0006wt％，Si的质量百分含量为0.4wt％，C的质量百分含量为0.4wt％；再向该初炼钢水中加入精炼渣料(质量比为2：1的石灰和预熔渣(包括Al2O3 50wt％，CaO 50wt％))，该精炼渣料与初炼钢水的质量比为14：1000。
(2)精炼：将上述初炼钢水在精炼炉中进入精炼处理，温度为1600℃，时间为45min，其过程中吹入氩气的流量为100m3/h，取样检测合格后，得到精炼钢水。
该精炼钢水中Ti的质量百分含量为0.0016wt％，Si的质量百分含量0.60wt％。
(3)脱气：将上述精炼钢水在VD炉进行真空脱气处理，真空度100Pa，时间为20min，全程吹入氩气，流量为90m3/h，并进行搅拌，得到脱气钢水。
(4)浇注：将述脱气钢水在进行浇注处理，温度为1600℃，拉速为0.10m/min，得到铸坯。
(5)轧制：将上述铸坯送轧钢厂进行轧制处理，得到低钛轴承钢。
按照GB/T 18325.3-2009的方法测定，本实施例的轴承疲劳极限为844Mpa。

Claims (14)

1.一种低钛含量轴承钢的制备方法，其特征在于：所述轴承钢中，Ti的质量百分含量为小于等于0.0018wt％，Si的质量百分含量为0.42-0.68wt％，C的质量百分含量为0.90-1.03wt％；Mn的质量百分含量为0.83-1.04wt％；Cr的质量百分含量为1.84-2.05wt％；Mo的质量百分含量为0.53-0.65wt％；Al的质量百分含量为0.015-0.04wt％；所述制备方法包括以下步骤：
初炼步骤：将冶炼原料在电炉或转炉中进行初炼处理，在出钢时按照设计成分加入硅铁合金、铬铁合金、钼铁合金和锰铁合金，得到初炼钢水，再向所述初炼钢水中加入碳粉，再向所述初炼钢水中加入精炼渣料；所述精炼渣料包括质量比为(1-3)：(1-3)的石灰和预熔渣；所述预熔渣包括Al2O3 50wt％，CaO 50wt％；
所述初炼步骤中，
所述初炼处理的时间为40-80min，温度为1600-1700℃；所述初炼处理中全程吹入氩气，流量为50-150m3/h；
精炼步骤：将所述初炼钢水在精炼炉中进入精炼处理，精炼处理过程中至少不对硅的含量进行调整，得到精炼钢水；
所述精炼步骤中，
所述精炼处理中，温度为1500-1600℃，时间为40-60min；
所述精炼处理中全程吹入氩气，流量为80-100m3/h；
真空脱气步骤：将所述精炼钢水在VD炉进行真空脱气处理，得到脱气钢水；
浇注步骤：将所述脱气钢水进行浇注处理，得到铸坯；
轧制步骤：将所述铸坯进行轧制处理，得到所述低钛含量轴承钢。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：
所述初炼步骤中，
所述初炼处理的时间为60min，温度为1640-1680℃。
3.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于：
所述初炼步骤中，
所述初炼处理中全程吹入氩气，流量为100m3/h。
4.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于：
所述精炼渣料包括质量比为2：1的石灰和预熔渣。
5.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于：
所述初炼步骤中，
所述精炼渣料与初炼钢水的质量比为(10-15)：1000。
6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于：
所述初炼步骤中，
所述精炼渣料与初炼钢水的质量比为12：1000。
7.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于：
所述初炼步骤中，
所述初炼处理中，所述初炼钢水中，Ti的质量百分比为0.0005wt％，Si的质量百分比为0.5wt％，C的质量百分比为0.5wt％。
8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：
所述精炼步骤中，
所述精炼处理中，温度为1550-1580℃，时间为50min；
所述精炼处理中全程吹入氩气，流量为90m3/h。
9.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：
所述真空脱气步骤中，
所述真空脱气处理中，真空度为67-100Pa，时间为30-30min。
10.根据权利要求9所述制备方法，其特征在于：
所述真空脱气步骤中，
所述真空脱气处理中，真空度为85Pa，时间为25min。
11.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：
所述真空脱气处理中全程吹入氩气，流量为50-150m3/h。
12.根据权利要求11所述制备方法，其特征在于：
所述真空脱气处理中全程吹入氩气，流量为100m3/h。
13.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：
所述浇注步骤中，
所述浇注处理中，温度为1450-1600℃，拉速为0.1-0.5m/min。
14.根据权利要求13所述制备方法，其特征在于：
所述浇注步骤中，
所述浇注处理中，温度为1500-1520℃，拉速为0.30-0.40m/min。
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