權(quán)利要求

1.軸承鋼的生產(chǎn)方法，包括在連鑄機(jī)中進(jìn)行方坯連鑄，其中，所述方坯連鑄中，在所述連鑄機(jī)對(duì)帶液芯的鑄坯進(jìn)行輕壓下，其特征在于，所述輕壓下的過(guò)程包括：沿所述鑄坯的長(zhǎng)度延伸方向， 在距離其所采用的結(jié)晶器上口19-21米處進(jìn)行第一輕壓下，且控制0.5≤固相率＜0.7，壓下率為0.5-1mm/m，壓下量占總壓下量的15-25％； 在距離其所采用的結(jié)晶器上口22-24米處進(jìn)行第二輕壓下，且控制0.7≤固相率＜0.85，壓下率為2-2.5mm/m，壓下量占總壓下量的45-55％； 在距離其所采用的結(jié)晶器上口25-27米處進(jìn)行第三輕壓下，且控制0.85≤固相率＜0.1，壓下率為2.5-3mm/m，壓下量占總壓下量的20-40％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中，所述總壓下量為12-18mm。 

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中，所述生產(chǎn)方法還包括：在所述方坯連鑄中，對(duì)帶液芯的鑄坯進(jìn)行二次冷卻；且所述二次冷卻的條件包括：由上往下分為四段冷卻，由上往下四段冷卻的水量分別占冷卻總水量的38-42％、28-32％、18-22％、8-12％。 

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的生產(chǎn)方法，其中，所述方坯連鑄的條件包括： 控制恒定拉速為0.76-0.95m/min，比水量為0.2-0.22L/kg，鋼水過(guò)熱度控制在10-30℃； 和/或，控制所述結(jié)晶器的電磁攪拌參數(shù)為(570-630)A/(2.3-2.7)Hz，控制所述鑄坯的凝固末端電磁攪拌參數(shù)為(380-420)A/(4.7-5.3)Hz。 

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中，所述生產(chǎn)方法還包括： 在進(jìn)行所述方坯連鑄之前，依次進(jìn)行冶煉、精煉、RH真空脫氣； 在進(jìn)行所述方坯連鑄之后，依次進(jìn)行鑄坯緩冷、加熱軋制； 優(yōu)選地，所述加熱軋制的條件包括：高溫段溫度為1230-1250℃，高溫段時(shí)間≥180min。 

6.軸承鋼，其特征在于，其通過(guò)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的生產(chǎn)方法制備得到。 

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸承鋼，其中，所述軸承鋼的組成包括如下含量的元素：以質(zhì)量百分比計(jì)，C：0.95-1.05％，Si：0.15-0.35％，Mn：0.25-0.45％，P≤0.02％，S≤0.005％，Cu≤0.25％，Ni≤0.1％，Mo≤0.1％，Cr：1.35-1.65％，Ti≤0.0025％，O≤0.0007％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)； 優(yōu)選地，C：0.96-1％，Si：0.2-0.3％，Mn：0.35-0.45％，P≤0.02％，S≤0.005％，Cu≤0.25％，Ni≤0.1％，Mo≤0.1％，Cr：1.5-1.6％，Ti≤0.0025％，O≤0.0007％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)； 優(yōu)選地，Mo：0.03-0.06％；和/或，Ni和Cu含量之和為0.1-0.15％。 

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸承鋼，其中，所述軸承鋼的碳化物帶狀組織級(jí)別≤2.0級(jí)，碳偏析在0.07％以下。 

9.軸承套圈，其特征在于，其通過(guò)權(quán)利要求6-8中任意一項(xiàng)所述的軸承鋼加工得到；所述軸承套圈滿足：按照J(rèn)B/T1255-2014進(jìn)行屈氏體評(píng)級(jí)，其在距工作面3mm以內(nèi)和在工作面3mm以外，均為1級(jí)。 

10.權(quán)利要求9所述的軸承套圈的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括： 將所述軸承鋼進(jìn)行加熱鍛造，再進(jìn)行球化退火、車加工、淬回火和磨加工； 優(yōu)選地，所述淬回火的過(guò)程包括：先進(jìn)行淬火，淬火溫度為830-860℃，淬火保溫時(shí)間為50-60min；接著采用淬火油冷卻，淬火油溫度為95-115℃，且控制油槽攪拌速度為30-40Hz；然后進(jìn)行回火，回火溫度為175-195℃，回火時(shí)間≥120min。

說(shuō)明書

軸承鋼及其生產(chǎn)方法和軸承套圈及其生產(chǎn)方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金連鑄技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及軸承鋼及其生產(chǎn)方法和軸承套圈及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

GCr15軸承鋼是高碳鉻軸承鋼系列中使用最廣泛的一個(gè)產(chǎn)品，常用于制造各種型號(hào)的軸承套圈。套圈在熱處理過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生不同程度的屈氏體，影響軸承的疲勞壽命。

目前采用GCr15材料制造的軸承套圈，壁厚≤12mm的套圈，熱處理之后的屈氏體組織，可以達(dá)到JB/T1255的1級(jí)要求。但是對(duì)壁厚＞12mm的套圈，熱處理之后的屈氏體組織，無(wú)法穩(wěn)定達(dá)到JB/T1255的1級(jí)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的軸承套圈在熱處理過(guò)程中，仍會(huì)產(chǎn)生部分不同程度的屈氏體，影響軸承套圈的疲勞壽命的缺陷，提供一種軸承鋼及其生產(chǎn)方法和軸承套圈及其生產(chǎn)方法，該軸承套圈無(wú)論壁厚在12mm以上或以下，均能穩(wěn)定達(dá)到JB/T1255的1級(jí)要求，且提高軸承套圈的疲勞壽命。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種軸承鋼的生產(chǎn)方法，包括在連鑄機(jī)中進(jìn)行方坯連鑄，其中，所述方坯連鑄中，在所述連鑄機(jī)中對(duì)帶液芯的鑄坯進(jìn)行輕壓下，所述輕壓下的過(guò)程包括：沿所述鑄坯的長(zhǎng)度延伸方向，

在距離其所采用的結(jié)晶器上口19-21米處進(jìn)行第一輕壓下，且控制0.5≤固相率＜0.7，壓下率為0.5-1mm/m，壓下量占總壓下量的15-25％；

在距離其所采用的結(jié)晶器上口22-24米處進(jìn)行第二輕壓下，且控制0.7≤固相率＜0.85，壓下率為2-2.5mm/m，壓下量占總壓下量的45-55％；

在距離其所采用的結(jié)晶器上口25-27米處進(jìn)行第三輕壓下，且控制0.85≤固相率＜0.1，壓下率為2.5-3mm/m，壓下量占總壓下量的20-40％。

在一些實(shí)施方式中，所述總壓下量為12-18mm。

在一些實(shí)施方式中，所述生產(chǎn)方法還包括：在所述方坯連鑄中，對(duì)帶液芯的鑄坯進(jìn)行二次冷卻；且所述二次冷卻的條件包括：由上往下分為四段冷卻，由上往下四段冷卻的水量分別占冷卻總水量的38-42％、28-32％、18-22％、8-12％。

在一些實(shí)施方式中，所述方坯連鑄的條件包括：控制恒定拉速為0.76-0.95m/min，比水量為0.2-0.22L/kg，鋼水過(guò)熱度控制在10-30℃。

在一些實(shí)施方式中，控制所述結(jié)晶器的電磁攪拌參數(shù)為(570-630)A/(2.3-2.7)Hz，控制所述鑄坯的凝固末端電磁攪拌參數(shù)為(380-420)A/(4.7-5.3)Hz。

在一些實(shí)施方式中，所述生產(chǎn)方法還包括：

在進(jìn)行所述方坯連鑄之前，依次進(jìn)行冶煉、精煉、RH真空脫氣；

在進(jìn)行所述方坯連鑄之后，依次進(jìn)行鑄坯緩冷、加熱軋制。

在一些實(shí)施方式中，所述加熱軋制的條件包括：高溫段溫度為1230-1250℃，高溫段時(shí)間≥180min。

第二方面，本發(fā)明提供一種軸承鋼，其通過(guò)第一方面所述的生產(chǎn)方法制備得到。

在一些實(shí)施方式中，所述軸承鋼的組成包括如下含量的元素：以質(zhì)量百分比計(jì)，C：0.95-1.05％，Si：0.15-0.35％，Mn：0.25-0.45％，P≤0.02％，S≤0.005％，Cu≤0.25％，Ni≤0.1％，Mo≤0.1％，Cr：1.35-1.65％，Ti≤0.0025％，O≤0.0007％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選地，C：0.96-1％，Si：0.2-0.3％，Mn：0.35-0.45％，P≤0.02％，S≤0.005％，Cu≤0.25％，Ni≤0.1％，Mo≤0.1％，Cr：1.5-1.6％，Ti≤0.0025％，O≤0.0007％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選地，Mo：0.03-0.06％；和/或，Ni和Cu含量之和為0.1-0.15％。

在一些實(shí)施方式中，所述軸承鋼的碳化物帶狀組織級(jí)別≤2.0級(jí)，碳偏析在0.07％以下。

第三方面，本發(fā)明提供一種軸承套圈，其通過(guò)第二方面所述的軸承鋼加工得到。

優(yōu)選地，所述軸承套圈滿足：按照J(rèn)B/T1255-2014進(jìn)行屈氏體評(píng)級(jí)，其在距工作面3mm以內(nèi)和在工作面3mm以外，均為1級(jí)。

第四方面，本發(fā)明提供第三方面所述的軸承套圈的生產(chǎn)方法，包括：將所述軸承鋼進(jìn)行加熱鍛造，再進(jìn)行球化退火、車加工、淬回火和磨加工。

優(yōu)選地，所述淬回火的過(guò)程包括：先進(jìn)行淬火，淬火溫度為830-860℃；淬火保溫時(shí)間為50-60min；接著采用淬火油冷卻，淬火油溫度為95-115℃，且控制油槽攪拌速度為30-40Hz；然后進(jìn)行回火，回火溫度為175-195℃，回火時(shí)間≥120min。

本發(fā)明的發(fā)明人在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，根據(jù)鋼在固液兩相區(qū)高溫力學(xué)性能特性，兩相區(qū)分為液相填充區(qū)和裂紋敏感區(qū)；對(duì)于液相填充區(qū)，在該區(qū)域裂紋會(huì)被滲入的液相填充而消失；對(duì)于裂紋敏感區(qū)，在該區(qū)域密集的樹枝晶阻礙了液相填充，使裂紋無(wú)法彌合而存留下來(lái)。若在裂紋敏感區(qū)實(shí)施輕壓下，由于鋼在兩相區(qū)的臨界強(qiáng)度很低，連鑄坯凝固前沿承受的拉應(yīng)變超過(guò)某一臨界值，或拉應(yīng)力超過(guò)鋼的凝固溫度附近的強(qiáng)度時(shí)，連鑄坯就可能在凝固前沿產(chǎn)生沿晶裂紋，并在凝固前沿?cái)U(kuò)展成中間裂紋。因此，連鑄輕壓下作用區(qū)域應(yīng)該避開裂紋敏感區(qū)間?；诖?，進(jìn)而提出本發(fā)明。

本發(fā)明通過(guò)上述技術(shù)方案，尤其是在動(dòng)態(tài)調(diào)整的輕壓下工藝中，通過(guò)三段式輕壓下的合理控制，具體采用對(duì)不同固液區(qū)采取動(dòng)態(tài)的壓下率、壓下量控制以及合適的壓下區(qū)域劃分，既能避開裂紋敏感區(qū)間，又能使得壓下量的大小能夠完全補(bǔ)償壓下區(qū)間內(nèi)的凝固收縮，從而能顯著減少鑄坯裂紋的產(chǎn)生，同時(shí)控制鑄坯的偏析及疏松。且，采用三段式輕壓下，能夠使壓下量與固相率實(shí)現(xiàn)更好的匹配，保證鑄坯質(zhì)量，同時(shí)使得輕壓下工藝實(shí)施穩(wěn)定、可靠；避免前期無(wú)壓下量時(shí)產(chǎn)生過(guò)度偏析，固相率太低，壓下量過(guò)大，造成過(guò)度壓下時(shí)產(chǎn)生裂紋；中后期固相率太高，壓下量過(guò)小，則無(wú)法達(dá)到改善鑄坯偏析及疏松的目的，壓下量過(guò)大時(shí)設(shè)備過(guò)載，經(jīng)常跳閘，導(dǎo)致壓下工藝不能穩(wěn)定實(shí)施。

進(jìn)一步的，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，根據(jù)連鑄坯凝固傳熱數(shù)學(xué)模擬，方坯連鑄條件(例如拉速、比水量、過(guò)熱度)和二次冷卻方式的變化，將會(huì)導(dǎo)致固液兩相區(qū)位置和兩相區(qū)區(qū)間范圍變化，其會(huì)影響后續(xù)的動(dòng)態(tài)輕壓下工藝，從而影響鑄坯質(zhì)量。對(duì)此，在本發(fā)明優(yōu)選的二次冷卻或優(yōu)選的方坯連鑄條件的方案中，通過(guò)對(duì)上述參數(shù)的合理控制，使其與動(dòng)態(tài)調(diào)整的輕壓下工藝配合，進(jìn)一步減少鑄坯的裂紋的產(chǎn)生，鑄坯更為均勻，從而使得軸承圈工作面內(nèi)外屈氏體組織均控制在1級(jí)，組織更為均勻，避免工作面外屈氏體組織的過(guò)度發(fā)展，導(dǎo)致軸承圈整體壽命降低，使用性能降低。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1所得軸承鋼的碳化物帶狀組織圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1所得軸承套圈的屈氏組織圖。

具體實(shí)施方式

在本文中所披露的范圍的端點(diǎn)和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對(duì)于數(shù)值范圍來(lái)說(shuō)，各個(gè)范圍的端點(diǎn)值之間、各個(gè)范圍的端點(diǎn)值和單獨(dú)的點(diǎn)值之間，以及單獨(dú)的點(diǎn)值之間可以彼此組合而得到一個(gè)或多個(gè)新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開。

本發(fā)明中，“壓下量”指輕壓下工藝中輥縫收縮總量，包括連鑄鑄坯凝固收縮量和實(shí)際作用在連鑄鑄坯上的壓下量。“壓下率”是指壓下量Δh與鑄坯壓下區(qū)間總長(zhǎng)度L之比的百分?jǐn)?shù)(％)，其中L是指每段開始?jí)合轮翂合陆Y(jié)束的鑄坯壓下總長(zhǎng)度?！肮滔嗦省笔侵歌T坯凝固率。

本發(fā)明的發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，在輕壓下工藝中，壓下量過(guò)小時(shí)，由于凝固收縮得不到充分補(bǔ)償，對(duì)于中心縮孔的改善并不明顯；壓下量過(guò)大時(shí)，鑄坯承受擠壓過(guò)度，可能會(huì)引起尚未凝固且富集溶質(zhì)元素的鋼液流到相鄰的鼓肚區(qū)，出現(xiàn)白亮帶、負(fù)偏析，甚至導(dǎo)致鑄坯內(nèi)裂，或引起對(duì)輕壓下區(qū)夾輥的損傷。因此，壓下量的大小要能夠完全補(bǔ)償壓下區(qū)間內(nèi)的凝固收縮，同時(shí)避免連鑄坯產(chǎn)生內(nèi)裂，且壓下時(shí)產(chǎn)生的反作用力要在鑄機(jī)扇形段許可載荷范圍內(nèi)；否則會(huì)影響鑄坯質(zhì)量，影響鑄機(jī)的可靠運(yùn)行、穩(wěn)定實(shí)施。

對(duì)此，第一方面，本發(fā)明提供了一種軸承鋼的生產(chǎn)方法，包括在連鑄機(jī)中進(jìn)行方坯連鑄，其中，所述方坯連鑄中，在所述連鑄機(jī)中對(duì)帶液芯的鑄坯進(jìn)行輕壓下，所述輕壓下的過(guò)程包括：沿所述鑄坯的長(zhǎng)度延伸方向，

在距離其所采用的結(jié)晶器上口19-21米處進(jìn)行第一輕壓下，且控制0.5≤固相率＜0.7，壓下率為0.5-1mm/m，壓下量占總壓下量的15-25％；

在距離其所采用的結(jié)晶器上口22-24米處進(jìn)行第二輕壓下，且控制0.7≤固相率＜0.85，壓下率為2-2.5mm/m，壓下量占總壓下量的45-55％；

在距離其所采用的結(jié)晶器上口25-27米處進(jìn)行第三輕壓下，且控制0.85≤固相率＜0.1，壓下率為2.5-3mm/m，壓下量占總壓下量的20-40％。

可以理解的是，所述總壓下量是指在所述輕壓下過(guò)程中到達(dá)鑄坯凝固末端后總的壓下量；所述鑄坯凝固末端是指鑄坯完全凝固完成。

一般地，所述方坯連鑄中采用結(jié)晶器，鋼水經(jīng)所述結(jié)晶器形成帶液芯的鑄坯。

本發(fā)明中，所述“距離其所采用的結(jié)晶器上口19-21米處”是指，沿所述鑄坯的長(zhǎng)度延伸方向，在鑄坯的距離其所采用的結(jié)晶器上口的19-21米處。示例性的，包括19米處，19.5米處，20米處，20.5米處，21米處，21.4米處以及相鄰點(diǎn)值之間的任一值。

同樣的，“距離其所采用的結(jié)晶器上口22-24米處”是指，沿所述鑄坯的長(zhǎng)度延伸方向，在鑄坯的距離其所采用的結(jié)晶器上口22-24米處。示例性的，包括21.5米處，22米處，22.5米處，23米處，23.5米處，24米處，24.4米處以及相鄰點(diǎn)值之間的任一值。

同樣的，“距離其所采用的結(jié)晶器上口25-27米處”是指，沿所述鑄坯的長(zhǎng)度延伸方向，在鑄坯的距離其所采用的結(jié)晶器上口25-27米處。示例性的，包括24.5米處，25米處，25.5米處，26米處，26.5米處，27米處，27.4米處以及相鄰點(diǎn)值之間的任一值。

在上述生產(chǎn)方法中，本發(fā)明首先提前進(jìn)行所述第一輕壓下，針對(duì)GCr15易于偏析的情況，提前進(jìn)行輕壓下，即在初始階段在距離結(jié)晶器上口19-21米處進(jìn)行所述第一輕壓下，可避免初始階段(也即第一階段)液相過(guò)多導(dǎo)致尚未凝固且富集溶質(zhì)元素的鋼液流到相鄰的鼓肚區(qū)，出現(xiàn)白亮帶、負(fù)偏析；且在初始階段的較大固相率情況下采用小壓下率和小占比壓下量，能避免初始階段過(guò)度壓下，壓下速度過(guò)快，凝固收縮得不到充分補(bǔ)償，會(huì)加劇中心縮孔產(chǎn)生。其次進(jìn)行所述第二輕壓下(即第二階段)，在第二階段，距離結(jié)晶器上口更遠(yuǎn)處，在大固相率情況下采用更大壓下率和更大占比壓下量實(shí)施第二輕壓下，能夠通過(guò)適度增大壓下量，完全補(bǔ)償壓下區(qū)間內(nèi)的凝固收縮，在第一階段避免鑄坯承受擠壓過(guò)度前提下，第二階段產(chǎn)生適度擠壓，同時(shí)避免鑄坯產(chǎn)生內(nèi)裂，且壓下時(shí)產(chǎn)生的反作用力在鑄機(jī)扇形段許可載荷范圍內(nèi)，減少了中心縮孔產(chǎn)生，提高鑄坯組織均勻性，減少偏析。然后進(jìn)行所述第三輕壓下(即第三階段)，在第三階段，距離結(jié)晶器上口最遠(yuǎn)處，在進(jìn)一步更大固相率的接近凝固狀態(tài)情況下采用進(jìn)一步更大壓下率和更小占比壓下量實(shí)施第三輕壓下，能微調(diào)凝固收縮過(guò)程，使縮孔等缺陷得到液相充分補(bǔ)償，鑄坯承受充足的擠壓，使組織更為致密化。

總之，本發(fā)明提供的軸承鋼的生產(chǎn)方法，通過(guò)合理設(shè)置適宜的壓下區(qū)間及壓下率，特別的，輕壓下分三個(gè)階段實(shí)施，且壓下量及壓下率與鑄坯的固相率相適配，取得了好的輕壓下效果，能夠使得壓下量充分補(bǔ)償凝固收縮，從而能夠顯著改善鑄坯偏析及疏松，顯著減少鑄坯裂紋的產(chǎn)生；同時(shí)保證鑄機(jī)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。而在相同條件下，若固相率太低，壓下量過(guò)大，容易產(chǎn)生內(nèi)部裂紋，固相率太高，壓下量過(guò)小，則無(wú)法達(dá)到改善鑄坯偏析及疏松的目的。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)鋼種特性設(shè)定凝固末端輕壓下的總壓下量。

在一些實(shí)施方式中，所述總壓下量為12-18mm。該優(yōu)選方案尤其適用于GCr15軸承鋼。

在所述方坯連鑄中，通常需要進(jìn)行冷卻，一般地，鋼水先在結(jié)晶器內(nèi)進(jìn)行一次冷卻。

在一些實(shí)施方式中，所述生產(chǎn)方法還包括：在所述方坯連鑄中，對(duì)帶液芯的鑄坯進(jìn)行二次冷卻。

可以理解的是，二次冷卻在所述結(jié)晶器內(nèi)的一次冷卻之后的二冷區(qū)內(nèi)進(jìn)行；且在進(jìn)行所述輕壓下的同時(shí)，進(jìn)行所述二次冷卻，為本領(lǐng)域所公知，在此不再贅述。

優(yōu)選地，所述二次冷卻的條件包括：由上往下分為四段冷卻(分別為一段冷卻、二段冷卻、三段冷卻、四段冷卻)，由上往下四段冷卻的水量分別占冷卻總水量的38-42％、28-32％、18-22％、8-12％。在這些優(yōu)選方案中，能夠控制鑄坯的冷卻與壓下量相適配，更利于控制鑄坯的內(nèi)部及表面質(zhì)量。

可以理解的是，在所述二次冷卻中，靠近鋼水的方向?yàn)樯?，反之為下?/span>

在上述優(yōu)選方案中，本發(fā)明尤其適合用于GCr15鋼的生產(chǎn)。現(xiàn)有技術(shù)中由于GCr15屬于高碳高合金鋼，碳含量、合金含量高會(huì)導(dǎo)致鑄坯更易偏析，鑄坯冷卻凝固時(shí)組織發(fā)展不均勻，更易形成疏松、偏析等缺陷。而本發(fā)明特別的采用適宜水量分配的四段冷卻，尤其是適當(dāng)降低一段冷卻水量，適當(dāng)提高二段冷卻水量，適當(dāng)降低四段冷卻水量，能夠避免過(guò)早冷卻水量大，鑄坯過(guò)度冷卻，鑄坯凝固組織發(fā)展過(guò)度，不利于鑄坯組織均勻性，增加中間過(guò)程冷卻水量，可保證鑄坯凝固組織適度發(fā)展，有利于鑄坯組織凝固均勻性，避免GCr15鑄坯產(chǎn)生疏松等缺陷的產(chǎn)生，降低四段冷卻水量，可在鑄坯組織凝固得到控制的同時(shí)避免過(guò)度過(guò)快冷卻產(chǎn)生裂紋等缺陷。

本發(fā)明對(duì)相鄰兩段冷卻之間的間隔距離沒有任何限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以按照現(xiàn)有的設(shè)置進(jìn)行?，F(xiàn)有技術(shù)中通常在二次冷卻中采用三段或兩段冷卻。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)有方法或傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化所述方坯連鑄的條件。

在一些實(shí)施方式中，所述方坯連鑄的條件包括：控制恒定拉速為0.76-0.95m/min，比水量為0.2-0.22L/kg，鋼水過(guò)熱度控制在10-30℃。在該優(yōu)選方案中，采用較小的比水量，配合較高的拉速，配合上述四段冷卻，能在保證強(qiáng)冷卻效果的同時(shí)，減少水消耗，節(jié)約用水，提高生產(chǎn)效率；還能夠控制凝固末端，保證各段輕壓下實(shí)施時(shí)具有合適的固相率，尤其是，其能夠延遲固相率，使所述第一輕壓下的初始位置(即距離結(jié)晶器上口19-21米處)便于控制，從而使第一輕壓下初始位置時(shí)固相率控制在所需的適宜范圍。

本發(fā)明中，所述恒定拉速、比水量、鋼水過(guò)熱度具有本領(lǐng)域常規(guī)釋義，為本領(lǐng)域所公知，在此不再贅述。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需求優(yōu)化所述結(jié)晶器的工藝條件。

在一些實(shí)施方式中，控制所述結(jié)晶器的電磁攪拌參數(shù)為(570-630)A/(2.3-2.7)Hz，控制所述鑄坯的凝固末端電磁攪拌參數(shù)為(380-420)A/(4.7-5.3)Hz。

在本發(fā)明軸承鋼的生產(chǎn)方法中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需求或常規(guī)方法，在進(jìn)行所述方坯連鑄之前和/或之后，還進(jìn)行一些其他處理步驟，以生產(chǎn)得到軸承鋼。

在一些實(shí)施方式中，所述生產(chǎn)方法還包括：

在進(jìn)行所述方坯連鑄之前，依次進(jìn)行冶煉、精煉、RH真空脫氣；

在進(jìn)行所述方坯連鑄之后，依次進(jìn)行鑄坯緩冷、加熱軋制。

本發(fā)明對(duì)所述冶煉、精煉、RH真空脫氣、鑄坯緩冷、加熱軋制中分別采用的設(shè)備沒有任何限制，例如冶煉可以采用轉(zhuǎn)爐冶煉。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需求，對(duì)所述冶煉、精煉、RH真空脫氣、鑄坯緩冷、加熱軋制中的工藝參數(shù)分別進(jìn)行優(yōu)化。

所述冶煉、精煉、RH真空脫氣中的工藝參數(shù)分別按照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行即可，本發(fā)明對(duì)此沒有任何限制。

在所述鑄坯緩冷中，優(yōu)選地，緩冷溫度≥600℃，緩冷時(shí)間≥48小時(shí)。

在所述加熱軋制中，一般地，所述加熱包括預(yù)加熱段、高溫段，所述高溫段分為加熱段和均熱段，可以理解的是，通過(guò)預(yù)加熱段進(jìn)行升溫，再通過(guò)加熱段進(jìn)行高溫升溫，至所需高溫溫度后進(jìn)行均熱段的保溫；所述軋制包括在軋機(jī)中進(jìn)行多道次軋制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需求對(duì)各個(gè)工藝階段的條件在現(xiàn)有方案中進(jìn)行選擇或者進(jìn)行優(yōu)化。

在一些實(shí)施方式中，所述加熱軋制的條件包括：高溫段溫度為1230-1250℃，高溫段時(shí)間(也稱保溫或均熱的時(shí)間)≥180min。所述加熱軋制的條件可以按照現(xiàn)有過(guò)程進(jìn)行。

第二方面，本發(fā)明提供一種軸承鋼，其通過(guò)第一方面所述的生產(chǎn)方法制備得到。

本發(fā)明中所述軸承鋼的原料鋼水的組成可以按照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行，一般地，原料鋼水的組成與所得軸承鋼的組成相同。

在一些實(shí)施方式中，所述軸承鋼的組成包括如下含量的元素：以質(zhì)量百分比計(jì)，C：0.95-1.05％，Si：0.15-0.35％，Mn：0.25-0.45％，P≤0.02％，S≤0.005％，Cu≤0.25％，Ni≤0.1％，Mo≤0.1％，Cr：1.35-1.65％，Ti≤0.0025％，O≤0.0007％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選地，C：0.96-1％，Si：0.2-0.3％，Mn：0.35-0.45％，P≤0.02％，S≤0.005％，Cu≤0.25％，Ni≤0.1％，Mo≤0.1％，Cr：1.5-1.6％，Ti≤0.0025％，O≤0.0007％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選地，Mo：0.03-0.06％，和/或，Ni和Cu含量之和為0.1-0.15％。

本發(fā)明提供的軸承鋼，由于采用第一方面所述的生產(chǎn)方法制得，具有分布均勻、顆粒細(xì)小的碳化物帶狀組織。

在一些實(shí)施方式中，所述軸承鋼的碳化物帶狀組織級(jí)別≤2.0級(jí)，碳偏析在0.07％以下，優(yōu)選碳偏析在0.06％以下。

第三方面，本發(fā)明提供一種軸承套圈，其通過(guò)第二方面所述的軸承鋼加工得到。

本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述軸承套圈滿足：按照J(rèn)B/T1255-2014進(jìn)行屈氏體評(píng)級(jí)，其在距工作面3mm以內(nèi)和在工作面3mm以外，均為1級(jí)。

本發(fā)明提供的軸承套圈無(wú)論壁厚在12mm以上或以下，均能穩(wěn)定達(dá)到JB/T1255的1級(jí)要求，且能夠避免裂紋，其疲勞壽命能夠顯著提高。

第四方面，本發(fā)明提供第三方面所述的軸承套圈的生產(chǎn)方法，包括：將所述軸承鋼進(jìn)行加熱鍛造，再進(jìn)行球化退火、車加工、淬回火和磨加工。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需求選擇或優(yōu)化所述加熱鍛造、球化退火、車加工、淬回火和磨加工中分別采用的設(shè)備以及工藝條件。

對(duì)于所述加熱鍛造的對(duì)象，即軸承鋼(也稱套圈毛坯)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需求選擇其尺寸；例如，軸承鋼的壁厚為12-25mm。對(duì)于壁厚不小于12mm的軸承鋼，本發(fā)明仍能獲得好的效果，滿足要求。

在一些實(shí)施方式中，所述加熱鍛造的條件包括：鍛造溫度為1080-1120℃。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需求選擇所述鍛造的時(shí)間。

優(yōu)選地，所述淬回火的過(guò)程包括：先進(jìn)行淬火，淬火溫度為830-860℃；淬火保溫時(shí)間為50-60min；接著采用淬火油冷卻，淬火油溫度為95-115℃，且控制油槽攪拌速度為30-40Hz；然后進(jìn)行回火，回火溫度為175-195℃，回火時(shí)間≥120min。

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的闡述。

實(shí)施例1

1、軸承鋼的生產(chǎn)過(guò)程如下：

(1)先將部分原料進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉，再加入其它原料進(jìn)行LF爐外精煉。其中，上述加入的原料的總組成滿足表1所示的組成。

(2)RH真空脫氣。

(3)方坯連鑄。

全程采用封閉保護(hù)性澆注，避免鋼水二次氧化。鑄坯斷面尺寸如表2所示。

在所述方坯連鑄中，對(duì)帶液芯的鑄坯進(jìn)行二次冷卻；且所述二次冷卻的條件包括：由上往下分為四段冷卻，由上往下四段冷卻的水量分別占冷卻總水量的40％、30％、20％、10％。

在二次冷卻中，對(duì)帶液芯的鑄坯進(jìn)行輕壓下，所述輕壓下的過(guò)程包括：沿所述鑄坯的長(zhǎng)度延伸方向，在距離結(jié)晶器上口20米處進(jìn)行第一輕壓下，且控制固相率為0.5，壓下率為0.8mm/m，壓下量占總壓下量的20％；在距離結(jié)晶器上口23米處進(jìn)行第二輕壓下，且控制固相率為0.8，壓下率為2.3mm/m，壓下量占總壓下量的50％；在距離結(jié)晶器上口26米處進(jìn)行第三輕壓下，且控制固相率為0.95，壓下率為2.8mm/m，壓下量占總壓下量的30％?？倝合铝咳绫?所示。

在上述方坯連鑄中，控制恒定拉速為0.85m/min，比水量為0.21L/kg，鋼水過(guò)熱度控制在20℃；控制結(jié)晶器的電磁攪拌參數(shù)、凝固末端電磁攪拌參數(shù)如表2所示。

(4)鑄坯緩冷。緩冷溫度為600℃，緩冷時(shí)間為48小時(shí)。

(5)加熱軋制。

加熱中，高溫段加熱的工藝條件如表2所示。得到軸承鋼。

所得軸承鋼的碳化物帶狀組織如圖1所示，并對(duì)其碳偏析情況進(jìn)行測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果如表4所示。

2、軸承套圈的生產(chǎn)過(guò)程如下：

步驟S1：將上述軸承鋼作為套圈毛坯(壁厚如表3所示)，進(jìn)行加熱鍛造，鍛造溫度1100℃。

步驟S2：再進(jìn)行球化退火。

步驟S3：接著進(jìn)行車加工。

步驟S4：然后進(jìn)行淬回火。淬火溫度、加熱保溫時(shí)間如表3所示，采用淬火油冷卻，淬火油溫度、油槽攪拌速度如表3所示；回火溫度、回火時(shí)間如表3所示。

步驟S5：進(jìn)行磨加工，得到軸承套圈。

所得軸承套圈的屈氏組織圖如圖2所示，評(píng)級(jí)結(jié)果如表4所示。

實(shí)施例2

按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行，不同的是，所述輕壓下的工藝條件不同，具體的，沿所述鑄坯的長(zhǎng)度延伸方向，在距離結(jié)晶器上口19米處進(jìn)行第一輕壓下，且控制固相率為0.65，壓下率為0.6mm/m，壓下量占總壓下量的16％；在距離結(jié)晶器上口24米處進(jìn)行第二輕壓下，且控制固相率為0.84，壓下率為2mm/m，壓下量占總壓下量的55％；在距離結(jié)晶器上口27米處進(jìn)行第三輕壓下，且控制固相率為0.98，壓下率為2.6mm/m，壓下量占總壓下量的29％；且按照表1-表3的工藝條件進(jìn)行。

所得軸承鋼以及所得軸承套圈的性能測(cè)試結(jié)果如表4所示。

實(shí)施例3

按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行，不同的是，所述輕壓下的工藝條件不同，具體的，沿所述鑄坯的長(zhǎng)度延伸方向，在距離結(jié)晶器上口21米處進(jìn)行第一輕壓下，且控制固相率為0.6，壓下率為1mm/m，壓下量占總壓下量的24％；在距離結(jié)晶器上口22米處進(jìn)行第二輕壓下，且控制固相率為0.72，壓下率為2.5mm/m，壓下量占總壓下量的45％；在距離結(jié)晶器上口25米處進(jìn)行第三輕壓下，且控制固相率為0.85，壓下率為3mm/m，壓下量占總壓下量的31％；且按照表1-表3的工藝條件進(jìn)行。

所得軸承鋼以及所得軸承套圈的性能測(cè)試結(jié)果如表4所示。

實(shí)施例4

按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行，不同的是，方坯連鑄中由上往下四段冷卻的水量不同，具體分別占冷卻總水量的45％、22％、20％、13％。

所得軸承鋼以及所得軸承套圈的性能測(cè)試結(jié)果如表4所示。

實(shí)施例5

按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行，不同的是，方坯連鑄的條件不同，具體的，控制恒定拉速為0.65m/min，比水量為0.28L/kg。

所得軸承鋼以及所得軸承套圈的性能測(cè)試結(jié)果如表4所示。

對(duì)比例1

按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行，不同的是，所述輕壓下的工藝條件不同，具體的，采用三段式輕壓下，沿所述鑄坯的長(zhǎng)度延伸方向，在距離結(jié)晶器上口20米處進(jìn)行第一輕壓下，且控制固相率為0.5，壓下量為0mm；在距離結(jié)晶器上口23米處進(jìn)行第二輕壓下，且控制固相率為0.7，壓下量占總壓下量的33％；在距離結(jié)晶器上口26米處進(jìn)行第三輕壓下，且控制固相率為0.85，壓下量占總壓下量的67％。

所得軸承鋼以及所得軸承套圈的性能測(cè)試結(jié)果如表4所示。

對(duì)比例2

按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行，不同的是，所述輕壓下的工藝條件不同，具體的，采用兩段式輕壓下，沿所述鑄坯的長(zhǎng)度延伸方向，在距離結(jié)晶器上口21米處進(jìn)行第一輕壓下，且控制固相率為0.55，壓下量占總壓下量的33％；在距離結(jié)晶器上口26米處進(jìn)行第三輕壓下，且控制固相率為0.8，壓下量占總壓下量的67％。

所得軸承鋼以及所得軸承套圈的性能測(cè)試結(jié)果如表4所示。

表1軸承鋼化學(xué)組成/wt％

表2軸承鋼主要生產(chǎn)工藝

表3軸承套圈主要熱處理工藝

表4軸承鋼及軸承套圈主要性能

從上述實(shí)施例和對(duì)比例可知，采用本發(fā)明的實(shí)施例，所得的軸承鋼和軸承套圈的表4所示的性能均明顯更優(yōu)。其中，通過(guò)實(shí)施例1和對(duì)比例1-2對(duì)比可知，僅采用本發(fā)明特定的輕壓下工藝，才能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的效果。通過(guò)實(shí)施例1和實(shí)施例4對(duì)比可知，采用本發(fā)明的優(yōu)選四段冷卻的方案，所獲得的效果更優(yōu)。通過(guò)實(shí)施例1和實(shí)施例5對(duì)比可知，采用本發(fā)明的優(yōu)選大拉速、小比水量相適配的方案，所獲得的效果更優(yōu)。

軸承鋼及其生產(chǎn)方法和軸承套圈及其生產(chǎn)方法.pdf