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G20CrNiMoA滲碳軸承鋼生產工藝的探討

2012-05-11

  G20CrNi2MoA滲碳軸承鋼是優質低碳合金鋼,它具有切削、冷加工性能良好、耐沖擊、滲碳后耐磨、接觸疲勞壽命高等優點。采用G20CrNiMoA滲碳軸承鋼制造的軸承,除表面具有高的硬度、耐磨、高的疲勞強度、良好的尺寸穩定性外,軸承內部還具有高的韌性,廣泛用于制造承受沖擊較大的軸承,如軋機、重型車輛、鐵路機車等。美國滲碳軸承鋼產量達到軸承鋼總產量的30%,日本為10~15%,而我國還不到5%,用G20CrNiMoA鋼制造的貨車軸承,每年的需求量約為130萬套,用鋼15萬t左右,滲碳軸承鋼在我國存在著巨大的潛在市場及發展前景。
  攀長鋼公司的科研人員針對滲碳軸承鋼G20CrNiMoA采用“電爐+真空處理+電渣”生產試制的工藝,就如何控制鋼中的[O]、高倍夾雜及碳化物帶狀組織等問題進行了生產工藝的探討。
  (1)因G20CrNi2MoA鋼屬低碳鋼,技術標準成品碳規格為0.17~0.23%,考慮到鐵合金含碳量及成品碳含量,在EBT偏心爐中需將終點碳控制在0.06~0.10%之間,鋼液經過氧化后,屬強氧化性質,其含氧量遠遠大于C-O平衡時的氧含量,尤其是碳含量越低,鋼液中氧含量就越高,因此采取合理的脫氧制度非常重要,本鋼種在脫氧時主要從EBT爐預脫氧,LF爐脫氧及VD爐終脫氧綜合考慮。
  (2)G20CrNi2MoA鋼標準中,Al是合金元素,在實際生產中,Al是作為脫氧劑加入。在實際生產控制中分二步對鋼液進行Al處理,步,在EBT出鋼過程中,為了搞好預脫氧及減輕LF爐的脫氧壓力,在出鋼約1/3時間向鋼包中加入脫氧劑Al塊(1kg/t鋼液),第二步,在對鋼液進行真空處理前,為了確保該鋼成品化學成分Al含量符合標準要求及氧含量小于30ppm,在抽空前按2m/t鋼液進行了喂Al線操作。
  (3)鋼液中的硫被視為有害元素,導致鋼產生熱脆,影響鋼的機械性能。因此,在還原渣流動性良好的前提下,適當提高渣中(CaO)含量,保證渣料配比為6:1:1,保持還原渣堿度在2.8~3.5之間,在1600℃以上進行精煉,可以保證鋼液脫硫到0.010%以下,從而可確保該鋼硫化物夾雜達到更低的水平。
  (4)盡管在煉鋼時已將鋼中氧含量降到很低狀態,但在澆注時還是要采用Ar氣保護,防止二次氧化。
  (5)在軋鋼廠軋制時采用了軋后強風并噴水霧快冷的方式,其碳化物帶狀達到了0.5級和1級的水平,達到了預期的效果。為解決末端淬透性值偏下限的問題是將影響鋼的淬透性元素C、Cr、Mn等控制在中上限,尤其是C要控制在0.20~0.22%為宜。
  設計的工藝路線為:EF+LF+VD(+電渣)→825初軋機軋制開坯→新連軋成材(或303成材)。根據鐵路認證中心的需要,澆注成1.1t電極棒,在特冶車間重熔成φ550電渣錠,由軋鋼廠大型材車間進行開坯150方和軋制大型材(φ120mm),在特冶中心軋鋼車間和軋鋼廠中小型車間軋制(φ80mm)成成品。對成品進行力學性能檢驗、高倍檢驗。
  目前按照其工藝生產的G20CrNiMoA化學成分、力學性能、非金屬夾雜物等各項技術指標,達到了鐵路軸承鋼規定技術的要求,并經用戶進行加工、檢驗,完全滿足鐵路軸承鋼的要求,且通過鐵路認證中心(CRCC)的資質認證,2009年通過復查。同時,G20CrNiMoA在軋材碳化物帶狀組織的控制與目前國內其它企業(西寧等)相比是達到Z好的。