专利名称：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GCrl5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GCrl5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的原子序数是四，是一种过渡金属，原子半径USXIO-kiM(铁!^e原子半径1.27父10_"^)，在钢中α铁及Υ铁中最大溶解度分别约2%或8.5%，Cu的熔点 1083. 4士0.2°C，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，使狗先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°C即容易锻裂。故以往轴承钢 GCrl5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GCrl5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《GCrl5 轴承钢添加Cu的试验》文献，其在轴承钢GCrl5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GCrl5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GCrl5轴承钢管的生产方法，其步骤1)在电炉或转炉中按照GCrl5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°C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%，SiO. 15 0. 35，MnO. 25 0. 45， P^O. 025%,S^O. 025%,Crl. 40 1. 65%, CuO. 11 0. 25%，Mo 彡 0. 10%，Ni 彡 0. 30%， 0^0. 0012%，其余为!^e及不可避免的杂质的圆钢加热，其加热温度控制在1030°C 1100°C，加热时间根据T = KXD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°C ；4)进行精轧，并控制其终轧温度控制在910°C 970°C范围内；5)进行球化热处理，并控制球化温度在790°C 830°C，球化时间在M 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°C。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颗粒软化一融化一开裂过程，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°C，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°C，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GCrl5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。
具体实施例方式实施例1一种GCrl5轴承钢管的生产方法，其步骤1)在电炉中按照GCrl5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 15M°C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671 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C1 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%,0 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°C 1040°C，加热时间根据T = KXD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°C ；4)进行精轧，并控制其终轧温度控制在910°C 920°C ；5)进行球化热处理，并控制球化温度在790°C 795°C，球化时间在M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GCrl5轴承钢管的生产方法，其步骤1)在转炉中按照GCrl5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°C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601 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DSOmm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%,0 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°C 1100°C，加热时间根据T = KXD控制， 式中K取值为1. 25min/mm, D-为80mm，则加热时间T为IOOmin ；3)对加热后的圆钢进行粗轧，控制其开轧温度在1040 1050°C ；4)进行精轧，并控制其终轧温度控制在960°C 970°C ；5)进行球化热处理，并控制球化温度在820°C 830°C，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。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3一种GCrl5轴承钢管的生产方法，其步骤1)在转炉中按照GCrl5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°C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671 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%,0 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°C 1050°C，加热时间根据T = KXD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°C ；4)进行精轧，并控制其终轧温度控制在930°C 936°C ；
5)进行球化热处理，并控制球化温度在825°C 835°C，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。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4一种GCrl5轴承钢管的生产方法，其步骤1)在转炉中按照GCrl5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15M 1558°C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671 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%,0 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°C 1050°C，加热时间根据T = KXD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°C ；4)进行精轧，并控制其终轧温度控制在950°C 955°C ；5)进行球化热处理，并控制球化温度在810°C 820°C，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。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。对各实施例钢管与常规GCrl5钢管进行对比，结果见以下列表
权利要求
1.一种GCrl5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°C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 %，SiO. 15 0. 35，MnO. 25 0. 45， P^O. 025%,S^O. 025%,Crl. 40 1. 65%, CuO. 11 0. 25%，Mo 彡 0. 10%，Ni 彡 0. 30%， 0^0. 0012%，其余为!^e及不可避免的杂质的圆钢加热，其加热温度控制在1030°C 1100°C，加热时间根据T = KXD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°C；4)进行精轧，并控制其终轧温度控制在910°C 970°C范围内；5)进行球化热处理，并控制球化温度在790°C 830°C，球化时间在M 36小时；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GCrl5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GCrl5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GCrl5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°C。
全文摘要
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。
文档编号C22C38/44GK102337462SQ201110333389
公开日2012年2月1日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者余爱华, 吴爱美, 张渊普, 张贤忠, 张青山, 杜方, 杨凡, 熊玉彰, 许竹桃, 邱文涛, 钟成桢, 陈华强, 陈庆丰, 黄海玲 申请人:武汉钢铁(集团)公司