CN117187674A - 一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢的制造方法，该制造方法依次包括：电炉冶炼、LF精炼、RH真空脱气、模铸浇注、钢锭高温扩散、钢锭轧制开坯和钢坯轧制步骤；其中，在LF精炼过程中，控制钢水中Al的质量含量为0.020‑0.050％，并控制钢水中N的质量含量为0.007‑0.012％；在钢锭高温扩散步骤中，对模铸钢锭进行加热，加热温度为1260‑1290℃，加热时间≥5小时；在钢坯轧制步骤中，对钢坯进行加热，轧制，其中，加热温度为1180‑1230℃，保持时间≥40分钟，终轧温度850‑950℃。本发明的制备方法有效降低了钢材的氧含量、钛含量、硫含量，降低了夹杂物含量，细化了微观非金属夹杂物尺寸，宏观夹杂物缺陷为0。解决了现有技术中真空脱气模铸轴承钢纯净度和致密性不足的问题。
Description
技术领域
本发明涉及特殊钢冶金技术领域，特别涉及一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢的制造方法。
背景技术
轴承是铁路列车的关键零部件，铁路轴承既要承受复杂交变载荷，又要保证长期稳定的高速运转，其性能直接影响列车运行安全。为此，对轴承的制造和制造轴承的原材料提出了非常苛刻的要求。
在铁路轴承钢材料牌号选择上，国外NTN、Timken、Brenco等知名企业主要采用渗碳轴承钢。我国铁路货车轴承套圈用料为渗碳轴承钢。用渗碳轴承钢制造的轴承零件，表面有高的耐磨性，同时心部具有较高的抗冲击韧性。满足铁路轴承高速、重载荷和抗冲击的特点。
在钢材冶炼生产方法上，国外先进企业有电渣冶炼工艺或真空脱气模铸工艺。我国一直以来采用保守的电渣冶炼工艺。电渣冶炼工艺生产的钢材，非金属夹杂物颗粒细小且分布均匀、组织均匀性和致密性高，产品质量完全满足铁路轴承制造需要，但存在生产批量小、生产效率低，批量管理复杂、成本高、环境污染严重等问题。为此，国外先进企业已开始采用低成本高效率的真空脱气工艺生产铁路轴承钢。近年来，国内钢厂也开始尝试采用采用真空脱气模铸或连铸工艺生产铁路轴承钢。相对于电渣重熔工艺，真空脱气模铸或连铸工艺可大幅度提高生产效率，缩短生产周期，大幅度降低生产成本。但以目前实物水平，在产品均匀性致密性等方面控制不稳定不理想。
铁路轴承钢的现有生产技术中存在的缺陷有：采用电渣冶炼工艺生产，生产效率低，生产成本高，环境污染严重。采用真空脱气模铸工艺生产，材料组织均匀性致密性差，淬透性不稳定，零件热处理变形严重，材料纯净度不够，很难做到塔型宏观夹杂物检测零缺陷。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢及其制造方法，本发明的制造方法有效降低了钢材的氧含量、钛含量、硫含量，降低了夹杂物含量，细化了微观非金属夹杂物尺寸，宏观夹杂物缺陷为0。解决了现有技术中真空脱气模铸轴承钢纯净度和致密性不足的问题。
为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢的制造方法，其特征在于，依次包括：电炉冶炼、LF精炼、RH真空脱气、模铸浇注、钢锭高温扩散、钢锭轧制开坯和钢坯轧制步骤；
其中，在LF精炼过程中，控制钢水中Al的质量含量为0.020-0.050％，并控制钢水中N的质量含量为0.007-0.012％；
在钢锭高温扩散步骤中，对模铸钢锭进行加热，加热温度为1260-1290℃，加热时间≥5小时；
在钢坯轧制步骤中，对钢坯进行加热，轧制，其中，加热温度为1180-1230℃，保持时间≥40分钟，终轧温度为850-950℃。
进一步的，电炉冶炼步骤中，采用偏心底大功率电弧炉；优选地，所述偏心底大功率电弧炉的功率为28000w。
进一步的，电炉冶炼步骤中，采用电炉吹氧脱碳，控制冶炼终点碳的质量含量≤0.10％；优选地，出钢温度≥1640℃；优选地，出钢过程中向钢水中加入Al，加入Al的质量为≥2.0kg/t；优选地，出钢后需去除净钢包中的炉渣；优选地，冶炼完成后向钢水中加入2.0-3.0kg/t的精炼渣；优选地，所述精炼渣的主要成分为Al2O3和CaO，其中，CaO的质量含量为45％-60％。
进一步的，LF精炼步骤中，在钢水中加入专用精炼渣；优选地，所述专用精炼渣的加入量为4.0-6.0kg/t；优选地，所述专用精炼渣和电炉冶炼完成后加入的精炼渣的组分含量均相同；优选地，在LF精炼过程中，电极加热升温，添加低Ti合金，其中，合金中Ti含量≤0.01％；优选地，所述低Ti合金包括Ni板、Mo铁、Cr铁合金中的至少一种；优选地，总精炼时间≥60min；优选地，出钢温度为1550-1650℃。
进一步的，RH真空脱气步骤中，全程采用氩气搅拌，氩气压力为0.1MPa～66.7Pa，保持时间＞20min；
和/或，RH炉内的N含量控制在70-120ppm；
和/或，模铸浇注步骤中，全程采用氩气作为保护气体，所述保护气体中含氧量≤1000ppm；和/或，模铸浇注得到的模铸钢锭为3吨钢锭；
和/或，钢锭轧制开坯的终轧温度为900-1000℃。
进一步的，钢锭高温扩散步骤中，加热时间为5-10h；
和/或，钢坯轧制步骤中，单道次变形压下率为20～40％；优选地，轧制压缩比为18～43％。
除此之外，本发明还提供了一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢，包括如下质量百分比的化学成分：
C：0.20～0.22％、Si：0.28～0.32％、Mn：0.55～0.62％、P：0.009～0.015％、S：≤0.005％、Cr：0.48～0.55％、Ni：1.70～1.80％、Mo：0.23～0.26％、Al：0.020-0.050％、N：0.0070-0.0120％、O：≤0.00055％、Ti：≤0.0011％、As：≤0.005％、Pb：≤0.0006％、Sb：≤0.003％、Sn：≤0.003％、Ca：≤0.0004％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.20～0.22％、Si：0.28～0.32％、Mn：0.55～0.62％、P：0.009～0.015％、S：0.003～0.005％、Cr：0.48～0.55％、Ni：1.70～1.80％、Mo：0.23～0.26％、Al：0.020-0.050％、N：0.0070-0.0120％、O：0.00045～0.00055％、Ti：0.0007～0.0010％、As：0.004～0.005％、Pb：0.0005～0.0006％、Sb：0.002～0.003％、Sn：0.002～0.003％、Ca：0.0003～0.0004％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，所述渗碳轴承钢按照Q/CR592标准进行检测，宏观夹杂物为0个，微观非金属夹杂物：A细≤1.0级，A粗≤0.5级，B细≤1.0级，B粗≤0.5级，D细≤1.0级，D粗≤0.5级，Ds≤0.5级；低倍组织缺陷级别均≤0.5级。
进一步的，所述渗碳轴承钢晶粒度级别≥8级；和/或，所述渗碳轴承钢淬透性带宽为3HRC～5HRC。
与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下技术效果：
(1)本发明的优选方案中采用偏心底高功率电弧炉、炉后扒渣、精选合金、专用精炼渣、模铸全程保护浇注、低钛控制技术等组合技术，有效降低了钢材的氧含量、钛含量、硫含量，降低了夹杂物含量，细化了微观非金属夹杂物尺寸，宏观夹杂物缺陷为0。采用本发明方法制备的渗碳轴承钢的质量与电渣冶炼工艺生产的渗碳轴承钢质量相当，完全满足铁路轴承制作需求，同时与电渣冶炼工艺相比，本发明的制备方法省去了成本高，周期长的电渣重熔工序，不仅节约了生产成本，而且更加高效和环保。
(2)本发明采用微量元素Al、N等合理控制技术(控制微量元素从而实现晶粒度的控制，保证钢的组织均匀致密性)、淬透性软件模拟控制技术(通过计算机软件综合计算各种合金元素含量匹配控制，从而实现淬透性带宽范围的控制)、模铸自动浇注、钢锭高温扩散、轧制大压下等组合技术，有效的改善了所得钢材组织的均匀性和致密性，本发明制备的渗碳轴承钢的低倍组织缺陷级别均≤0.5级，淬透性带宽最窄达到3HRC，晶粒度细于等于8级。采用本发明方法制备的渗碳轴承钢的质量与电渣钢相当，完全满足铁路轴承制作需求。
本发明提供的高均质高纯净真空脱气模铸铁路用渗碳轴承钢的生产方法，采用真空脱气、电炉高效低能耗、初炼钢水控氧、渗碳钢低钛控制、RH炉控氮、保护浇注、模铸保护渣吊挂、单道次大压下控制轧制等系列专有技术，通过系列技术集成创新，建立了完整的高均质高纯净真空脱气模铸铁路用渗碳轴承钢的生产技术体系，解决了模铸轴承钢纯净度和致密性不足的问题，本发明开发的高洁净度、高均匀性、高性能模铸渗碳轴承钢产品质量达到电渣钢水平，完全满足铁路轴承的使用要求，具有很强的市场竞争力。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为实施例1中所制备的渗碳轴承钢的低倍检测结果(一般疏松、中心疏松、偏析均为0.5级)；
图2为电渣钢低倍检测结果(一般疏松、中心疏松、偏析均为0.5级)。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下列实施例中未注明具体条件的工艺参数，通常按照常规条件。
在本发明中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本发明中具体公开。
根据本发明的第一个方面，提供了一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢的制造方法，依次包括：电炉冶炼、LF精炼、RH真空脱气、模铸浇注、钢锭高温扩散、钢锭轧制开坯和钢坯轧制步骤；
其中，在LF精炼过程中，控制钢水中Al的质量含量为0.020-0.050％(包括0.020％、0.030％、0.040％、0.050％以及任意两点之间的数值范围)，并控制钢水中N的质量含量为0.007-0.012％(包括0.007％、0.008％、0.009％、0.010％、0.012％以及任意两点之间的数值范围)；
在钢锭高温扩散步骤中，对模铸钢锭进行加热，加热温度为1260-1290℃(包括1260℃、1270℃、1280℃、1290℃以及任意两点之间的数值范围)，加热时间≥5小时；此处加热时间需控制在大于等于5小时，能保证把钢锭烧透，同时也有利于均匀化，温度高了钢锭过烧，温度低了塑性不好，容易变形开裂。经过高温扩散后的钢锭进行轧制开坯，终轧温度为900-1000℃。
在钢坯轧制步骤中，对钢坯进行加热，轧制，其中，加热温度为1180-1230℃(包括1180℃、1190℃、1200℃、1210℃、1220℃、1230℃以及任意两点之间的数值范围)，保持时间≥40分钟，终轧温度为850-950℃(包括850℃、860℃、870℃、880℃、890℃、900℃、910℃、920℃、930℃、940℃、950℃以及任意两点之间的数值范围)。终轧温度过低会导致塑性不好，轧制过程中容易开裂，终轧温度过高会导致氧化皮厚，钢坯表面质量差。
作为本发明的一种优选实施方法，电炉冶炼步骤中，采用偏心底大功率电弧炉；优选地，所述偏心底大功率电弧炉的功率为28000w。
本发明的优选方案中，采用偏心底大功率电弧炉冶炼、LF精炼、RH真空脱气、保护气氛模铸、高温扩散和轧制成材的工艺路线生产渗碳轴承钢。通过生产流程设计，关键工艺技术研究和控制，使生产的渗碳轴承钢具有超高的纯净度和均质性。依照此方法生产的渗碳轴承钢按我国铁路货车渗碳轴承钢Q/CR592标准方法进行检测，氧的质量含量≤0.00055％；钛的质量含量≤0.0011％；硫的质量含量≤0.005％；宏观夹杂物为0，微观非金属夹杂物A细≤1.0级，A粗≤0.5级，B细≤1.0，B粗≤0.5级，D细≤1.0级，D粗≤0.5级，Ds≤0.5级；低倍组织缺陷级别(包括一般疏松、中心疏松和偏析)均≤0.5级；晶粒度细于等于8级；淬透性带宽最窄达到3HRC。
作为本发明的一种优选实施方法，电炉冶炼步骤中，采用电炉吹氧脱碳，控制冶炼终点碳的质量含量≤0.10％；优选地，出钢温度≥1640℃；优选地，出钢过程中向钢水中加入Al，加入Al的质量为≥2.0kg/t；出钢后需去除净钢包中的炉渣；优选地，冶炼完成后向钢水中加入2.0-3.0kg/t的精炼渣；本发明的精炼渣为专用精炼渣，和电渣钢使用的普通常规精炼渣不同，本发明的精炼渣的主要成分为Al2O3和CaO，其中，CaO的质量含量为45％-60％。在冶炼完成后的钢水中加入精炼渣是为了更好的覆盖钢水防止氧化和起到保温的作用。
LF精炼步骤中，在钢水中加入专用精炼渣；优选地，所述专用精炼渣的加入量为4.0-6.0kg/t；优选地，所述专用精炼渣和电炉冶炼完成后加入的精炼渣的组分含量均相同；在LF精炼过程中加入专用精炼渣是为了脱氧和去除夹杂。
优选地，在LF精炼过程中，电极加热升温，添加低Ti合金，其中，合金中Ti含量≤0.01％；所述低Ti合金包括Ni板、Mo铁、Cr铁等合金中的至少一种；选择低Ti合金的目的是减少尖锐状的有害夹杂物。优选地，总精炼时间≥60min；总精炼时间需要控制在60min以上，如果时间过短，钢水纯净度不理想。优选地，出钢温度为1550-1650℃。
作为本发明的一种优选实施方法，RH真空脱气步骤中，全程采用氩气搅拌，氩气压力为0.1MPa～66.7Pa，保持时间＞20min；RH炉内的N含量控制在70-120ppm；N含量控制在此范围内有利于钢材细化晶粒，提高性能。
模铸浇注步骤中，全程采用氩气作为保护气体，防止钢水的二次氧化，全程实时监测保护气体中的氧含量，控制氧含量≤1000PPM来确保保护气体的纯度。另外，本发明中的浇注速度一般以平缓为好，能保证钢材的质量稳定。本实施方式中模铸浇注得到的模铸钢锭为3吨钢锭，钢锭的规格一般根据成材规格而定。
作为本发明的一种优选实施方法，钢锭高温扩散步骤中，加热时间为5-10h；
钢坯轧制步骤中，单道次变形压下率为20～40％；优选地，轧制压缩比为18～43％(包括18％、20％、22％、24％、26％、28％、30％、32％、34％、36％、38％、40％、42％和43％以及任意两点之间的数值范围)。
根据本发明的第二个方面，提供了一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢，由上述制造方法制得，包括如下质量百分比的化学成分：
C：0.20～0.22％、Si：0.28～0.32％、Mn：0.55～0.62％、P：0.009～0.015％、S：≤0.005％、Cr：0.48～0.55％、Ni：1.70～1.80％、Mo：0.23～0.26％、Al：0.020-0.050％、N：0.0070-0.0120％、O：≤0.00055％、Ti：≤0.0011％、As：≤0.005％、Pb：≤0.0006％、Sb：≤0.003％、Sn：≤0.003％、Ca：≤0.0004％，其余为Fe及不可避免的杂质。
本发明的渗碳轴承钢中所含有的金属夹杂物(Ti、As、Pb、Sb、Sn、Ca)和非金属夹杂物(P、S、N、O)的含量较低，是一种高纯净、高均质、高性能的渗碳轴承钢，与电渣工艺冶炼钢材实物质量相当，满足高端铁路轴承制造需求。
作为本发明的一种优选实施方式，所述渗碳轴承钢包括如下质量百分比的化学成分：
C：0.20～0.22％、Si：0.28～0.32％、Mn：0.55～0.62％、P：0.009～0.015％、S：0.003～0.005％、Cr：0.48～0.55％、Ni：1.70～1.80％、Mo：0.23～0.26％、Al：0.020-0.050％、N：0.0070-0.0120％、O：0.00045～0.00055％、Ti：0.0007～0.0010％、As：0.004～0.005％、Pb：0.0005～0.0006％、Sb：0.002～0.003％、Sn：0.002～0.003％、Ca：0.0003～0.0004％，其余为Fe及不可避免的杂质。
作为本发明的一种优选实施方式，所述渗碳轴承钢按照Q/CR592标准进行检测，宏观夹杂物为0个，微观非金属夹杂物：A细≤1.0级，A粗≤0.5级，B细≤1.0级，B粗≤0.5级，D细≤1.0级，D粗≤0.5级，Ds≤0.5级；低倍组织缺陷级别均≤0.5级。
作为本发明的一种优选实施方法，所述渗碳轴承钢晶粒度级别≥8级；和/或，所述渗碳轴承钢淬透性带宽为3HRC～5HRC。
下面结合具体实施例和对比例对本发明作进一步详细地描述。
需要说明的是，以下实施例和对比例中的晶粒度检测方法是按GB/T6394，要求≥6级的检测标准；淬透性检测方法是按照GB/T225，要求J9＝35-38HRC的检测标准进行。
用于对比的电渣钢是自制的棒材，其制备方法具体如下：
(1)电炉冶炼：采用功率为28000w的偏心底大功率电弧炉进行电炉吹氧脱碳，控制冶炼终点碳的质量含量为0.11％，出钢温度为1666℃，出钢过程中向钢水中加入2.0kg/t的Al，冶炼完成后向钢水中加入150kg的精炼渣(精炼渣的主要成分为Al2O3、MgO和CaO，其中，CaO的质量含量40％)。
(2)LF精炼：在钢水中加入800kg精炼渣，该精炼渣和上述转炉冶炼步骤中加入的精炼渣的组分含量均相同，电极加热升温，添加合金，包括Ni板，Mo铁，Cr铁等，控制钢水中Al的质量含量为0.040-0.060％，总精炼时间为46min，出钢温度为1645℃。
(3)RH真空脱气：全程采用氩气搅拌，氩气压力为0.1MPa，保持时间为25min。
(4)连铸：连铸390mm圆坯，连铸过程中，钢包到中间包、中间包、中间包到结晶器全程氩气保护，结晶器控制液面波动；钢水过热度22～35℃，拉速为0.45m/min；
(5)电渣重熔：电渣重熔前去除自耗电极棒表面氧化铁皮，电渣重熔冶炼采用CaO和Al2O3渣系；电渣重熔全程采取氩气保护，熔速为7kg/min；浇注3吨锭。
(6)钢锭加热：对模铸钢锭进行加热，加热温度为1281℃，加热时间为2.5小时。经过对加热后的钢锭轧制开坯，终轧温度980℃，得240mm方钢坯。
(7)钢坯轧制：对钢坯进行加热，轧制，得电渣渗碳轴承钢，其中，加热温度为：1185-1197℃，保持时间为35分钟，终轧温度为870℃，轧制压缩比为26.2。成材规格为
实施例1
(1)电炉冶炼：采用功率为28000w的偏心底大功率电弧炉进行电炉吹氧脱碳，控制冶炼终点碳的质量含量为0.08％，出钢温度为1645℃，出钢过程中向钢水中加入2.2kg/t的Al，出钢后需去除净钢包中的炉渣，冶炼完成后向钢水中加入200kg的精炼渣(精炼渣的主要成分为Al2O3和CaO，其中，CaO的质量含量为45％)。
(2)LF精炼：在钢水中加入600kg专用精炼渣，专用精炼渣和上述电炉冶炼步骤中加入的精炼渣的组分含量均相同，电极加热升温，添加合金，包括Ni板，Mo铁，Cr铁，控制钢水中Al的质量含量为0.020-0.050％，并控制钢水中N的质量含量为0.007-0.012％，总精炼时间为65min，出钢温度为1580℃。
(3)RH真空脱气：全程采用氩气搅拌，氩气压力为0.1MPa，保持时间为30min。
(4)模铸浇注：全程采用氩气保护，防止钢水二次氧化，全程实时监测保护气体中的氧含量低于950PPM确保保护气体纯度，严格控制浇注速度，并确保浇注过程平缓，浇注3吨锭。
(5)钢锭高温扩撒：对模铸钢锭进行加热，加热温度为1281℃，加热时间为5.5小时。
(6)经过对高温扩散后的钢锭轧制开坯，终轧温度965℃，得240mm方钢坯。
(7)钢坯轧制：对钢坯进行加热，轧制，制得本发明的渗碳轴承钢，其中，加热温度为1185-1195℃，保持时间为45分钟，终轧温度为880℃，轧制压缩比为42.1％。成材规格为
抽取2份本实施例制备的渗碳轴承钢，记为实例钢1-1和实例钢1-2，进行超声波和表面探伤检测，性能检测结果如表1、2所示，其中，宏观夹杂物塔型和高频探伤检测均为0，低倍组织缺陷级别均为0.5级。
实施例2
(1)电炉冶炼：采用功率为28000w的偏心底大功率电弧炉进行电炉吹氧脱碳，控制冶炼终点碳的质量含量为0.07％，出钢温度为1646℃，出钢过程中向钢水中加入2.2kg/t的Al，出钢后需去除净钢包中的炉渣，冶炼完成后向钢水中加入200kg的精炼渣(精炼渣的主要成分为Al2O3和CaO，其中，CaO的质量含量为60％)。
(2)LF精炼：在钢水中加入600kg专用精炼渣，专用精炼渣和上述电炉冶炼步骤中加入的精炼渣的组分含量均相同，电极加热升温，添加合金，包括Ni板，Mo铁，Cr铁，控制钢水中Al的质量含量为0.020-0.050％，并控制钢水中N的质量含量为0.007-0.012％，总精炼时间为70min，出钢温度为1576℃。
(3)RH真空脱气：全程采用氩气搅拌，氩气压力为0.1MPa，保持时间为35min。
(4)模铸浇注：全程采用氩气保护，防止钢水二次氧化，全程实时监测保护气体中的氧含量低于970PPM确保保护气体纯度，严格控制浇注速度，并确保浇注过程平缓，浇注3吨锭；
(5)钢锭高温扩撒：对模铸钢锭进行加热，加热温度为1283℃，加热时间为5.3小时。
(6)经过对高温扩散后的钢锭轧制开坯，终轧温度970℃，得240mm方钢坯。
(7)钢坯轧制：对钢坯进行加热，轧制，制得本发明的渗碳轴承钢，其中，加热温度为：1190-1200℃，保持时间为46分钟，终轧温度为890℃，轧制压缩比为33.3％。成材规格为
抽取2份本实施例制备的渗碳轴承钢，记为实例钢2-1和实例钢2-2，进行超声波和表面探伤检测，性能检测结果如表1、2所示，其中，宏观夹杂物塔型和高频探伤检测均为0，低倍组织缺陷级别均为0.5级。
实施例3
(1)电炉冶炼：采用功率为28000w的偏心底大功率电弧炉进行电炉吹氧脱碳，控制冶炼终点碳的质量含量为0.08％，出钢温度为1646℃，出钢过程中向钢水中加入2.2kg/t的Al，出钢后需去除净钢包中的炉渣，冶炼完成后向钢水中加入200kg的精炼渣(精炼渣的主要成分为Al2O3和CaO，其中，CaO的质量含量为50％)。
(2)LF精炼：在钢水中加入600kg专用精炼渣，专用精炼渣和上述电炉冶炼步骤中加入的精炼渣的组分含量均相同，电极加热升温，添加合金，包括Ni板，Mo铁，Cr铁，控制钢水中Al的质量含量为0.020-0.050％，并控制钢水中N的质量含量为0.007-0.012％，总精炼时间为68min，出钢温度为1586℃。
(3)RH真空脱气：全程采用氩气搅拌，氩气压力为0.1MPa，保持时间为35min。
(4)模铸浇注：全程采用氩气保护，防止钢水二次氧化，全程实时监测保护气体中的氧含量低于950PPM确保保护气体纯度，严格控制浇注速度，并确保浇注过程平缓，浇注3顿锭；
(5)钢锭高温扩撒：对模铸钢锭进行加热，加热温度为1282℃，加热时间为5.4小时。
(6)钢坯轧制：对钢坯进行加热，轧制，制得本发明的渗碳轴承钢，其中，加热温度为：1195-1205℃，保持时间为48分钟，终轧温度为895℃，轧制压缩比为18.7％。成材规格为
抽取2份本实施例制备的渗碳轴承钢，记为实例钢3-1和实例钢3-2，进行超声波和表面探伤检测，性能检测结果如表1、2所示，其中，宏观夹杂物塔型和高频探伤检测均为0，低倍组织缺陷级别均为0.5级。
对比例1
本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于，LF精炼中，总精炼时间＜60分钟。
本对比例制备得到的渗碳轴承钢的化学成分为：C：0.21％、Si：0.30％、Mn：0.59％、P：0.009％、S：0.003％、Cr：0.53％、Ni：1.78％、Mo：0.24％；晶粒度为7级；与实例钢相当；淬透性带宽为3HRC，与实例钢相当；非金属夹杂物(A细2.5级，B细2.5级，C类0级，D细1.0级)，级别比试验钢高，不满足标准要求；低倍组织缺陷级别(一般疏松、中心疏松、偏析均为0.5级)，与实例钢相当，满足标准要求。
对比例2
本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于，轧制步骤中，单道次变形压下率均小于18％。
本对比例制备得到的渗碳轴承钢的化学成分为：C：0.22％、Si：0.29％、Mn：0.58％、P：0.010％、S：0.003％、Cr：0.52％、Ni：1.75％、Mo：0.24％；
晶粒度为7级；与实例钢相当；淬透性带宽为3HRC，与实例钢相当；非金属夹杂物(A细1.0级，B细0.5级，C类0级，D细1.0级)，与实例钢相当，满足标准要求；低倍组织缺陷级别(一般疏松、中心疏松，均为1.5-2.0级，偏析均为0.5级)，不及实例钢低倍组织致密，不满足标准要求。
对比例3
本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于，LF精炼过程中，控制钢水中Al的质量含量为0.010％，并控制钢水中N的质量含量为0.005％；
本对比例制备得到的渗碳轴承钢的化学成分为：C：0.21％、Si：0.29％、Mn：0.59％、P：0.009％、S：0.003％、Cr：0.52％、Ni：1.75％、Mo：0.24％；晶粒度为3-4级，不及实例钢细小和均匀，不满足标准要求；淬透性带宽为5HRC，不及实例钢稳定；非金属夹杂物(A细0.5级，B细0.5级，C类0级，D细1.0级)，与实例钢相当，满足标准要求；低倍组织缺陷级别(一般疏松、中心疏松、偏析均为0.5级)，与实例钢相当，满足标准要求。
表1渗碳轴承钢的化学成分
表2渗碳轴承钢的夹杂物和低倍检测结果
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢的制造方法，其特征在于，依次包括：电炉冶炼、LF精炼、RH真空脱气、模铸浇注、钢锭高温扩散、钢锭轧制开坯和钢坯轧制步骤；
其中，在LF精炼过程中，控制钢水中Al的质量含量为0.020-0.050％，并控制钢水中N的质量含量为0.007-0.012％；
在钢锭高温扩散步骤中，对模铸钢锭进行加热，加热温度为1260-1290℃，加热时间≥5小时；
在钢坯轧制步骤中，对钢坯进行加热，轧制，其中，加热温度为1180-1230℃，保持时间≥40分钟，终轧温度为850-950℃。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，电炉冶炼步骤中，采用偏心底大功率电弧炉；优选地，所述偏心底大功率电弧炉的功率为28000w。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，电炉冶炼步骤中，采用电炉吹氧脱碳，控制冶炼终点碳的质量含量≤0.10％；优选地，出钢温度≥1640℃；优选地，出钢过程中向钢水中加入Al，加入Al的质量为≥2.0kg/t；优选地，出钢后需去除净钢包中的炉渣；优选地，冶炼完成后向钢水中加入2.0-3.0kg/t的精炼渣；优选地，所述精炼渣的主要成分为Al2O3和CaO，其中，CaO的质量含量为45％-60％。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，LF精炼步骤中，在钢水中加入专用精炼渣；优选地，所述专用精炼渣的加入量为4.0-6.0kg/t；优选地，所述专用精炼渣和电炉冶炼完成后加入的精炼渣的组分含量均相同；优选地，在LF精炼过程中，电极加热升温，添加低Ti合金，其中，合金中Ti含量≤0.01％；优选地，所述低Ti合金包括Ni板、Mo铁、Cr铁合金中的至少一种；优选地，总精炼时间≥60min；优选地，出钢温度为1550-1650℃。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，RH真空脱气步骤中，全程采用氩气搅拌，氩气压力为0.1MPa～66.7Pa，保持时间＞20min；
和/或，RH炉内的N含量控制在70-120ppm；
和/或，模铸浇注步骤中，全程采用氩气作为保护气体，所述保护气体中含氧量≤1000ppm；和/或，模铸浇注得到的模铸钢锭为3吨钢锭；
和/或，钢锭轧制开坯的终轧温度为900-1000℃。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，钢锭高温扩散步骤中，加热时间为5-10h；
和/或，钢坯轧制步骤中，单道次变形压下率为20～40％；优选地，轧制压缩比为18～43％。
7.一种高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢，其特征在于，包括如下质量百分比的化学成分：
C：0.20～0.22％、Si：0.28～0.32％、Mn：0.55～0.62％、P：0.009～0.015％、S：≤0.005％、Cr：0.48～0.55％、Ni：1.70～1.80％、Mo：0.23～0.26％、Al：0.020-0.050％、N：0.0070-0.0120％、O：≤0.00055％、Ti：≤0.0011％、As：≤0.005％、Pb：≤0.0006％、Sb：≤0.003％、Sn：≤0.003％、Ca：≤0.0004％，其余为Fe及不可避免的杂质。
8.根据权利要求7所述的高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢，其特征在于，包括如下质量百分比的化学成分：
C：0.20～0.22％、Si：0.28～0.32％、Mn：0.55～0.62％、P：0.009～0.015％、S：0.003～0.005％、Cr：0.48～0.55％、Ni：1.70～1.80％、Mo：0.23～0.26％、Al：0.020-0.050％、N：0.0070-0.0120％、O：0.00045～0.00055％、Ti：0.0007～0.0010％、As：0.004～0.005％、Pb：0.0005～0.0006％、Sb：0.002～0.003％、Sn：0.002～0.003％、Ca：0.0003～0.0004％，其余为Fe及不可避免的杂质。
9.根据权利要求7所述的高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢，其特征在于，所述渗碳轴承钢按照Q/CR592标准进行检测，宏观夹杂物为0个，微观非金属夹杂物：A细≤1.0级，A粗≤0.5级，B细≤1.0级，B粗≤0.5级，D细≤1.0级，D粗≤0.5级，Ds≤0.5级；低倍组织缺陷级别均≤0.5级。
10.根据权利要求7所述的高均质高纯净模铸铁路用渗碳轴承钢，其特征在于，所述渗碳轴承钢晶粒度级别≥8级；和/或，所述渗碳轴承钢淬透性带宽为3HRC～5HRC。
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