本发明属于冶金工程领域，涉及一种耐蚀稀土轴承钢及其制备方法。
背景技术：
：稀土在钢中的净化作用主要表现在，可深度降低氧和硫的含量，降低磷及低熔点等元素的有害作用。在钢洁净度不断提高的今天，稀土元素在钢中的作用将更集中在变质和强效微合金化作用上。稀土除了对夹杂物具有变质变性作用，对夹杂物还具有变形的作用，可以使钢液中链状、尖角状、长条状等有害非金属性夹杂物变形为等轴状，或趋近于纺锤状、球状re复杂态化合物，从而显著提高了钢的韧塑性、抗高温氧化性等性能，特别是钢的冲击韧性和各向异性。由于在钢液中稀土元素re能很好的控制氧硫等夹杂物形态及分布，并可以起到净化钢液等作用，在钢液凝固过程中还可以细化晶粒、微合金化等作用，从而显著提高re钢的综合性能。虽然在采用re元素处理钢能显著提升钢产品的性能和质量，但是，目前我国在采用re处理钢方面，还存在很多问题，直接影响到re钢的生产。1)re加入工艺和设备落后；2)针对不同re新钢种的生产，re加入方法、加入量与性能之间的关系还有待进一步优化，而目前我国re处理的钢品种过于单一，导致其应用领域也显著受到限制；3)re处理钢在浇铸时容易产生水口结瘤，影响re钢的连续性大规模生产。技术实现要素：本发明的目的在于克服上述问题，提供一种耐蚀稀土轴承钢及其制备方法。为达到上述目的，本发明提供一种耐蚀稀土轴承钢。所述轴承钢，按重量百分比计，其化学成分包括：c：0.90-1.10、si：0.20-0.40、mn：0.20-0.50、cr：1.35-1.70、cu：0.12-0.26、alt：0.015-0.035、p≤0.020、s≤0.010、稀土合金：0.003～0.005，余量为fe和不可避免的杂质，其中，所述稀土合金包括镧和铈。本发明提供一种耐蚀稀土轴承钢的制备方法，包括以下步骤：1)电炉冶炼：轴承钢，按重量百分比计，其化学成分包括：c0.90-1.10、si0.20-0.40、mn0.20-0.50、cr1.35-1.70、cu0.12-0.26、alt0.015-0.035、p≤0.020、s≤0.010，稀土合金0.003-0.005，余量为fe和不可避免的杂质，其中，所述稀土合金包括镧和铈。将按化学成分设计冶炼好的钢水浇铸成断面为180mm×220mm的方坯。为保证最佳炉况并减少由炉体因素而使钢中的气体含量增加，不允许使用新钢包。冶炼过程造好泡沫渣、均匀脱碳，采用大渣量深脱碳以加强脱p、脱ti去除操作。终点控制目标c≥0.20％，p≤0.012％，其它残余元素含量符合标准要求；出钢温度1630～1670℃。电炉出钢过程随钢流加钢芯铝，然后加入其它合金及造渣料；2)lf炉精炼：全程底吹氩搅拌，前期可根据情况适当调高氩气压力，出站前采用小压力软吹，保证夹杂物上浮。控制炉渣碱度不小于3.1，取一次样前，喂入铝线，在白渣下取样全分析，精炼过程白渣保持时间不低于15min。根据一次样分析结果，按内控要求调整c、si、mn、cr等成分含量；lf出钢前，控制钢中全铝含量目标在0.015～0.035％；3)在lf精炼后加入稀土合金线；确保在进入vd后有不小于25min(控制在25～30min)的吹氩搅拌时间；4)vd炉真空脱气：吹氩搅拌时间不小于25min，钢包入vd炉前扒渣，真空度不大于60pa，保持时间≥18min；5)连铸：采用轴承钢专用连铸保护渣，使用中包覆盖剂，铸坯进拉矫机温度≥880℃；。6)入坑缓冷：将步骤5)连铸后铸坯需及时入坑缓冷；7)轧制：坯料在600℃以下缓慢升温预热，待钢坯完全奥氏体化后，再提高加热速度，既要保证钢坯加热均匀，又要防止脱碳和粘炉，粗轧开轧温度为1060～1130℃，保证精轧终轧温度920～980℃；8)缓冷：轧后缓冷，缓冷时间18～24小时，缓冷后温度不大于100℃。作为优选，步骤1)中电炉出钢过程随钢流加钢芯铝的量为1.5～3.5kg/t钢。作为优选，步骤2)中喂入铝线，喂入铝线的量为10～50m，控制钢中全铝含量目标在0.015～0.035wt％。作为优选，步骤2)中控制炉渣碱度在3.1～3.4之间，精炼过程白渣保持时间控制在15～18min之间。作为优选，步骤3)中加入的稀土合金线的量为0.03～0.05kg/吨钢，进一步优选为0.04kg/吨钢，稀土合金线加入量超过0.05kg/吨钢后，结晶器水口开始堵塞，严重影响生产顺行，其中，所述稀土合金线的组份为镧和铈，稀土镧和铈的比列为1:1～2:1。作为优选，步骤4)中吹氩搅拌时间为25～30min，真空度控制在50～60pa，保持时间为18～23min。作为优选，步骤4)vd炉真空脱气处理后，软吹氩时间不小于12～18min，控制上钢温度为1505～1535℃，作为进一步优选，软吹氩时间为12～18min。作为优选，步骤5)连铸中钢种液相线温度为1445～1455℃，中包过热度温度控制在20～30℃，180mm×220mm坯型拉速控制在0.95±0.02m/min，结晶器末端使用电磁搅拌。作为优选，步骤6)入坑温度不低于560℃，缓冷时间不小于24小时，以保证出坑温度不大于200℃；作为进一步优选，步骤6)入坑温度为560～650℃，缓冷时间为24～30小时，以保证出坑温度不大于200℃作为优选，步骤7)轧制成φ30～55mm的棒材。本发明添加微量稀土和少量的cu，对钢材的内部质量和外部质量都有明显改善，稀土的加入净化了钢液，cu的加入提高了钢材的耐蚀性，生产成本增加不大，工艺过程与现有技术相比难度增加很小，但钢材质量提升效果明显。与现有技术相比，本发明的优势在于：1)在国内稀土轴承钢的批量生产还鲜有报道，本发明以喂丝方式加入稀土，充分保证氩气搅拌时间，精准控制加入量，有效解决了稀土钢水口结瘤问题，而且夹杂物数量、尺寸都有减少，耐疲劳寿命增加明显。2)适量的铜加入钢中，可以提高钢的耐腐蚀性能，耐蚀性明显增强，提高了其表面质量。铜在大气腐蚀过程中，起着活化阴极的作用，使钢产生阳极钝化，从而减缓了大气腐蚀，另外铜还能改善锈层的结构，形成双层结构的锈层，紧贴钢基体的内层，使其组织更加均匀致密。附图说明图1为本发明的夹杂物面扫描统计图；图2为本发明的盐雾试验失重率图。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。本发明的制备工艺：采用电炉冶炼→lf炉精炼 vd真空脱气处理→连铸(电磁搅拌)→缓冷→轧制成材→缓冷工艺。1、电炉冶炼：电炉冶炼然后lf精炼，vd真空脱气，冶炼钢坯的化学成分按重量百分比为：c0.90-1.10、si0.20-0.40、mn0.20-0.50、cr1.35-1.70、cu0.12-0.26、alt0.015-0.035、p≤0.020、s≤0.010，(la ce)0.003～0.005，余量为fe和不可避免的杂质。实际电炉冶炼成分如表1所示，炉号1不加稀土和铜，炉号2和3添加稀土和铜的，三炉做性能对比实验。控制终渣碱度为3.2，vd真空脱气20分钟。然后，采用三机三流小方坯连铸机，将钢水浇铸成断面为165mm×200mm的方坯。表1实际电炉冶炼成分(wt/％)炉号csimnpscraltcu10.970.210.310.0130.0021.50.02820.960.220.320.0110.0021.50.0260.1830.980.20.310.0140.0021.50.0280.19实际测得炉号2和炉号3钢中稀土含量分别为11ppm和12ppm，根据加入量0.04kg/吨钢，计算可得稀土元素的收得率约为30％。2、加热：加热炉的温度为1100℃，加热时间为5小时，然后出炉进行轧制。3、轧制与冷却：开轧温度为1090℃，终轧温度950℃，最后轧成φ35mm的棒材。轧后及时收集入坑缓冷，缓冷时间24小时，保证缓冷后温度不大于100℃。4、性能检验：(1)夹杂物面扫描统计对三炉钢进行取样检测，检测面积为100mm2，统计不同尺寸夹杂物数量变化情况如表2所示，加入稀土后，夹杂物数量减少明显，特别是10um以上夹杂物炉号2减少了74％，炉号三减少了78％。更直观的如图1所示。表2夹杂物面扫描统计表夹杂物总数5～10um10um～30um＞30um炉号13892669924炉号2222190302炉号3232205243(2)疲劳寿命检测对三炉钢进行取样，测定其滚动接触疲(rcf)寿命，结果如表3所示，稀土钢的疲劳寿命增加一倍左右。表3三炉试验钢的l10寿命寿命(×106r)炉号1炉号2炉号3l105.1510.0410.10(3)盐雾试验盐雾实验作为室内加速腐蚀试验，可以快速模拟室外大气腐蚀的情况，本实验采用化学纯氯化钠试剂，溶于去离子水中，配制5％氯化钠溶液，调节ph在6.5-7.2之间，使用连续喷雾进行中性盐雾试验，实验周期分别为7、14、21、28天，除锈失重分析，结果如图2所示，炉号2和3加入铜元素后失重率降低，耐蚀性增强。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种耐蚀稀土轴承钢，其特征在于，所述轴承钢，按重量百分比计，其化学成分包括：c：0.90-1.10、si：0.20-0.40、mn：0.20-0.50、cr：1.35-1.70、cu：0.12-0.26、alt：0.015-0.035、p≤0.020、s≤0.010、稀土合金：0.003-0.005，余量为fe和不可避免的杂质，其中，所述稀土合金包括镧和铈。
2.一种权利要求1所述耐蚀稀土轴承钢的制备方法，包括以下步骤：
1)电炉冶炼：终点控制目标c≥0.20％，p≤0.012％，出钢温度1630～1670℃；
2)lf炉精炼：控制炉渣碱度不小于3.1，白渣保持时间不低于15min；
3)在lf精炼后加入稀土合金线；
4)vd炉真空脱气：吹氩搅拌时间不小于25min，真空度不大于60pa，保持时间≥18分钟；
5)连铸：铸坯进拉矫机温度≥880℃；
6)入坑缓冷：将步骤5)连铸后铸坯入坑缓冷；
7)轧制：坯料在600℃以下缓慢升温预热，粗轧开始温度为1060～1130℃，精轧终轧温度920～980℃；
8)缓冷：轧后缓冷，缓冷时间18～24小时，缓冷后温度不大于100℃。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1)中电炉出钢过程随钢流加钢芯铝，加入钢芯铝的量为1.5～3.5kg/t钢。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2)中喂入铝线，喂入铝线的量为10～50m，控制钢中全铝含量目标在0.015～0.035wt％。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3)中加入的稀土合金线的量为0.03～0.05kg/吨钢，其中，所述稀土合金线的组份为镧和铈，镧和铈的比列为1:1～2:1。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤4)vd炉真空脱气处理后，软吹氩时间不小于12分钟，控制上钢温度为1505～1535℃。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤5)连铸中钢种液相线温度为1445～1455℃，中包过热度温度控制在20～30℃，180mm×220mm坯型拉速控制在0.95±0.02m/min，结晶器末端使用电磁搅拌。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤6)入坑缓冷温度不低于560℃，缓冷时间不小于24小时，出坑温度不大于200℃。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤7)轧制成φ30～55mm的棒材。
技术总结本发明涉及一种耐蚀稀土轴承钢及其制备方法，所述耐蚀稀土轴承钢的成分质量百分比含量(wt％)为：C 0.90‑1.10、Si 0.20‑0.40、Mn 0.20‑0.50、Cr 1.35‑1.70、Cu 0.12‑0.26、Alt 0.015‑0.035、P≤0.020、S≤0.010，稀土合金：0.003～0.005，余量为Fe和不可避免的杂质。微量稀土的加入，细化了夹杂物尺寸，降低了夹杂物数量，显著提高了轴承钢的疲劳寿命，而Cu元素的加入，提高了其耐蚀性的同时，显著提升了其表面质量。
技术研发人员：刘春伟;许荣昌;王中学;杜显彬;刘茂文;何毅;陈良;刘成宝;董丙成;杨旭;李传振
受保护的技术使用者：山东钢铁股份有限公司
技术研发日：2020.03.25
技术公布日：2020.06.09
