專利名稱：大圓坯高耐磨軸承鋼專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金輔料，特別是一種大圓坯高耐磨軸承鋼專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代軸承工業(yè)，作為最重要的基礎(chǔ)工業(yè)之一，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。軸承成為現(xiàn)代機(jī)械車輛的主要支承型式，也是現(xiàn)代車輛中舉足輕重不可缺少的基礎(chǔ)零部件。套圈和滾動(dòng)體材料必須具有的特性接觸疲勞強(qiáng)度高；硬度高；純潔度高；耐磨性好； 組織穩(wěn)定性好；機(jī)械加工性能好。因此滾動(dòng)體與內(nèi)外圈的材料要求有高的硬度和接觸疲勞強(qiáng)度、良好的耐磨性和沖擊韌性。常用的軸承材料(套圈和滾動(dòng)體)，一般用強(qiáng)度高、耐磨性好的鉻錳高碳鋼制造，滾動(dòng)軸承的內(nèi)外圈和滾動(dòng)體一般用GCrl5、GCrl5SiMn、GCr6、GCr9等 (G表示滾動(dòng)軸承鋼)高碳鉻或鉻錳軸承鋼等無鉻軸承鋼制造，也有用滲碳軸承鋼20CrMo、 20CrNiMo等軸承材料，是目前使用最廣泛的軸承材料。經(jīng)滲碳熱處理后，一般要求材料表面硬度應(yīng)不低于6IHRC 65HRC之間，心部硬度一般為30 45HRC。韌性好，能夠承受較大沖擊負(fù)荷。工作表面要求磨削、拋光。保持架在軸承中起等距離隔離滾動(dòng)體，引導(dǎo)并帶動(dòng)滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)的作用。它主要受到摩擦和拉伸的作用，并承受一定的沖擊，這就要求它具有一定的強(qiáng)韌性，良好的彈性和剛度，較小的摩擦系數(shù)及良好的耐磨性和導(dǎo)熱系數(shù)，并具有與滾動(dòng)體相近的熱膨脹系數(shù)。保持架根據(jù)要求選用較軟材料制造，常用低碳鋼板(如08#或10#鋼板)沖壓，沖壓后鉚接或焊接而成。實(shí)體保持架則選用HP1359-1黃銅合金、鋁合金、酚醛層壓布板或工程塑料等材料。高速軸承多采用有色金屬(如黃銅)或塑料保持架。目前我國(guó)常用的金屬材料保持架材料有08 10,30,40 45、ML15、ML20、65Mn、 lCrl8Ni9、lCrl8Ni9Ti等。其中GCrl5和GCrl5SiMn兩個(gè)鋼種在我國(guó)軸承行業(yè)的用量最大， 約占軸承鋼總用量的80%以上。GCrl5軸承鋼大量用于制造汽車、拖拉機(jī)、坦克、飛機(jī)等所使用的軸承以及機(jī)床使用的主軸軸承和鐵路車輛、礦山機(jī)械、電機(jī)軸承、通用機(jī)械用軸承。 GCrI5SiMn和GCrl5SiMo軸承軸承常用金屬材料鋼，因其淬透性良好，主要用來制造有效壁厚比較大的軸承GCrl5SiMn適用于制造有效壁厚在15 35mm范圍內(nèi)的軸承；GCrl5SiMo 適用于制造壁厚尺寸大于35mm的軸承。這些軸承多為大型或特大型軸承。GCr4軸承鋼是限制淬透性鋼，它經(jīng)過合適的熱處理工藝得到一定的硬化層深度，從而達(dá)到表面硬、心部軟的結(jié)果，具有較好的耐磨性，沖擊韌性、斷裂韌性及高接觸疲勞壽命，在俄羅斯等國(guó)被用于鐵路客車軸承和礦山、冶金機(jī)械等軸承。GCrlSMo是一種被廣泛用于貝氏體熱處理的軸承鋼，主要用于高速列車、礦山和冶金機(jī)械等軸承。軸承鋼分為高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、高碳鉻不銹軸承鋼和高溫軸承鋼等四大類。而相應(yīng)冶煉各種軸承鋼專用的連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料卻一直沒有得到長(zhǎng)足的發(fā)展和穩(wěn)定的匹配，特別是大圓坯高耐磨軸承鋼這種重型軸承用鋼的結(jié)晶器保護(hù)材料一直處于由其他鋼種保護(hù)材料替代狀態(tài)，不利于該鋼種質(zhì)量的進(jìn)一步優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種能夠較好的實(shí)現(xiàn)連鑄結(jié)晶的大圓坯高耐磨軸承鋼專用的連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料。一種大圓坯高耐磨軸承鋼專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料，包括預(yù)熔料(預(yù)熔料成分包括28. 0 33. 0%, CaO 21. 0 25. 0%, Al2O3 6. 0 9. 0%、R2O 3. 0 7. 0%、Γ2. 5 6. 0%、)、細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、氟化鈉、碳酸鋰、碳黑和增碳劑，其質(zhì)量百分含量分別為 56. 0 64. 0%、8. 0 12. 0%、1. 0 3. 0%、13. 0 17. 0%、2. 0 4. 0%、2. 0 6. 0%、1. 0 2. 5%, 4. 0 6. 0%。一種大圓坯高耐磨軸承鋼專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料，包括預(yù)熔料(預(yù)熔料成分包括28. 0 33. 0%, CaO 21. 0 25. 0%, Al2O3 6. 0 9. 0%、R2O 3. 0 7. 0%、Γ2. 5 6. 0%、)、細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、氟化鈉、碳酸鋰、碳黑和增碳劑，其質(zhì)量百分含量分別為 60. 0%、10%、2%、15. 0%、3%、4. 0%、1. 5%, 4. 5%。所述連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料中Li2O重量百分含量為2. 0 3. 0%，二元堿度(CaO/ SiO2)為0. 6 0. 85，余量包括Si02、Ca0、Al203、N￡i20、r和C固，其百分含量為SiR 26. 0 33. 0%, CaO 21. 0 26. 0%, Al2O3 7. 0 12. 0%, Na2O 4 7%，Γ3· 0 5. 0%、C@ 12. 5 16. 0%。大圓坯連鑄采用多點(diǎn)矯直全弧形連鑄機(jī)，結(jié)晶器設(shè)備有液面控制系統(tǒng)和電磁攪拌系統(tǒng)。鋼水經(jīng)過真空精煉后，鋼水夾雜含量較低，因此要求功能保護(hù)材料必須熔化均勻， 避免功能保護(hù)材料熔化不均勻和不合理結(jié)晶器流場(chǎng)下的卷渣，降低渣膜潤(rùn)滑性和鑄坯潔凈度。為了保證鑄坯潤(rùn)滑和吸收夾雜物的能力，堿度R值取在0. 7 0. 85，粘度控制在 0. 7Pa · S，熔點(diǎn)控制在1150 1180°C間以保證功能保護(hù)材料的消耗量，為了在堿度較低的情況下，提高功能保護(hù)材料熔化均勻性，除了采用預(yù)熔渣型外，還利用多種組合材料減少分熔。在滿足熔化溫度的前提下，此特殊組分的加入還可降低白堿加入量。研究表明，功能保護(hù)材料中加入碳質(zhì)材料可以降低功能保護(hù)材料的致密化速度，從而抑制功能保護(hù)材料的燒結(jié)，在試驗(yàn)中所用的碳質(zhì)材料中，碳黑降低致密化速率的效果優(yōu)于石墨，其中以半補(bǔ)強(qiáng) C黑效果最好，其次是土狀石墨和鱗片石墨，加入6% 12%的碳黑和鱗片石墨，可以有效控制功能保護(hù)材料的熔化速度。因此功能保護(hù)材料配C直選用混合配C模式，具體為2%C黑和12%的石墨配比，這樣經(jīng)過實(shí)際生產(chǎn)試驗(yàn)，結(jié)晶器內(nèi)熔渣層厚度為10 12mm，每噸鋼功能保護(hù)材料消耗量為0. 3 0. 6Kg/T，可以滿足生產(chǎn)需求。根據(jù)上述成份，設(shè)計(jì)出的功能保護(hù)材料在結(jié)晶器內(nèi)能較好的鋪展開，熔化均勻，渣面活躍，產(chǎn)生的渣圈少，液渣層厚度為10-12mm，每噸鋼渣耗量為0. 35-0. 45Kg/噸。所澆注鑄坯表面無清理率均為98%以上，鑄坯皮下及內(nèi)部質(zhì)量良好，均能滿足要求。軸承鋼具有高強(qiáng)度、高硬度及高耐磨性，塑性韌性低，鑄造、焊接性均差，裂紋敏感性較大澆鑄過程中結(jié)晶器內(nèi)坯殼收到摩擦阻力大，易出現(xiàn)坯殼與結(jié)晶器壁粘結(jié)現(xiàn)象，因此要求功能保護(hù)材料對(duì)鑄坯的潤(rùn)滑良好。通過添加少量化學(xué)熔劑，可改善功能保護(hù)材料玻璃化特性，提高功能保護(hù)材料的潤(rùn)滑能力，同時(shí)可改善功能保護(hù)材料熔化均勻性，并且為獲得良好的熔融特性，功能保護(hù)材料以碳黑和石墨的混合配碳為好。用上述研究結(jié)果生產(chǎn)的該功能保護(hù)材料，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，研制的功能保護(hù)材料在結(jié)晶器內(nèi)熔化均勻、渣圈少，正常拉速時(shí)液渣厚度為10-12mm， 每噸鋼耗量為0. 35-0. 45Kg,鑄坯表面無清理率達(dá)98%以上，經(jīng)滲碳和熱處理淬回火后，表面硬度為58 62HRC，心部硬度為25 45HRC，表面耐磨，心部有良好的韌性。用滲碳鋼制造的軸承零件，既可以承受較大的沖擊負(fù)荷，又有較高的接觸疲勞壽命。特別適用于承受較大的沖擊負(fù)荷和尺寸較大的大型軸承零件以及高值下適用的軸承零件等，能夠滿足用戶的需求。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一
一種大圓坯高耐磨軸承鋼專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料，包括預(yù)熔料(預(yù)熔料成分包括: SiO2 28. 0 33. 0%, CaO 21. 0 25. 0%, Al2O3 6. 0 9. 0%,R20 3. 0 7. 0%、Γ2. 5 6. 0%、)、 細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、氟化鈉、碳酸鋰、碳黑和增碳劑，其質(zhì)量百分含量分別為56. 0%、 12. 0%、1· 5%、16· 5%、2· 0%、6· 0%、2· 0%、4· 0%。所述連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料中Li2O重量百分含量為2. 0 3. 0%，二元堿度(CaO/ SiO2)為0. 6 0. 85，余量包括Si02、Ca0、Al203、N￡i20、r和C固，其百分含量為SiR 26. 0 33. 0%, CaO 21. 0 26. 0%, Al2O3 7. 0 12. 0%, Na2O 4 7%，Γ3· 0 5. 0%、C@ 12. 5 16. 0%。實(shí)施例二
一種大圓坯高耐磨軸承鋼專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料，包括預(yù)熔料(預(yù)熔料成分包括: SiO2 28. 0 33. 0%, CaO 21. 0 25. 0%, Al2O3 6. 0 9. 0%,R20 3. 0 7. 0%、Γ2. 5 6. 0%、)、 細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、氟化鈉、碳酸鋰、碳黑和增碳劑，其質(zhì)量百分含量分別為60. 0%、 10%、2%、15. 0%、3%、4· 0%、1· 5%, 4. 5%。所述連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料中Li2O重量百分含量為2. 0 3. 0%，二元堿度(CaO/ SiO2)為0. 6 0. 85，余量包括Si02、Ca0、Al203、N￡i20、r和C固，其百分含量為SiR 26. 0 33. 0%, CaO 21. 0 26. 0%, Al2O3 7. 0 12. 0%, Na2O 4 7%，Γ3· 0 5. 0%、C@ 12. 5 16. 0%。實(shí)施例三
一種大圓坯高耐磨軸承鋼專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料，包括預(yù)熔料(預(yù)熔料成分包括: SiO2 28. 0 33. 0%, CaO 21. 0 25. 0%, Al2O3 6. 0 9. 0%,R20 3. 0 7. 0%、Γ2. 5 6. 0%、)、 細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、氟化鈉、碳酸鋰、碳黑和增碳劑，其質(zhì)量百分含量分別為64. 0%、 8. 0%、2· 5%、13· 5%、4· 0%、3· 0%、1· 0%, 4. 0%。所述連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料中Li2O重量百分含量為2. 0 3. 0%，二元堿度(CaO/ SiO2)為0. 6 0. 85，余量包括Si02、Ca0、Al203、N￡i20、r和C固，其百分含量為SiR 26. 0 33. 0%, CaO 21. 0 26. 0%, Al2O3 7. 0 12. 0%, Na2O 4 7%，Γ3· 0 5. 0%、C@ 12. 5 16. 0%。
權(quán)利要求
1.一種大圓坯高耐磨軸承鋼專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料，其特征在于包括預(yù)熔料(預(yù)熔料成分包括:Si02 28. 0 33. 0%, CaO 21. 0 25. 0%, Al2O3 6. 0 9. 0%,R20 3. 0 7. 0%、 F—2. 5 6. 0%、)、細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、氟化鈉、碳酸鋰、碳黑和增碳劑，其質(zhì)量百分含量分別為 56. 0 64. 0%、8. 0 12. 0%、1. 0 3. 0%、13. 0 17. 0%、2. 0 4. 0%、2. 0 6. 0%、 1. 0 2. 5%, 4. 0 6. 0%。
2.如權(quán)利要求1所述的連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料，其特征在于包括預(yù)熔料(預(yù)熔料成分包括28. 0 33. 0%, CaO 21. 0 25. 0%, Al2O3 6. 0 9. 0%、R2O 3. 0 7. 0%、Γ2. 5 6. 0%、)、細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、氟化鈉、碳酸鋰、碳黑和增碳劑，其質(zhì)量百分含量分別為 60. 0%、10%、2%、15. 0%、3%、4. 0%、1. 5%, 4. 5%。
3.如權(quán)利要求1所述的連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料，其特征在于所述連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料中Li2O重量百分含量為2. 0 3. 0%，二元堿度(Ca0/Si02)為0. 6 0. 85，余量包括SiO2, Ca0、Al203、N￡i20、r和 C固，其百分含量為 26. 0 33. 0%, CaO 21. 0 26. 0%, Al2O3 7.0 12. 0%, Na2O 4 7%，Γ3. 0 5. 0%、C_ 12. 5 16. 0%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大圓坯高耐磨軸承鋼專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料，包括預(yù)熔料、細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、氟化鈉、碳酸鋰、碳黑和增碳劑，質(zhì)量百分含量分別為56.0～64.0%、8.0～12.0%、1.0～3.0%、13.0～17.0%、2.0～4.0%、2.0～6.0%、1.0～2.5%，4.0～6.0%。用上述研究結(jié)果保護(hù)材料在結(jié)晶器內(nèi)熔化均勻、渣圈少，正常拉速時(shí)液渣厚度為10～12mm，每噸鋼耗量為0.35～0.45Kg,鑄坯表面無清理率達(dá)98%以上，經(jīng)滲碳和熱處理淬回火后，表面硬度為58～62HRC，心部硬度為25～45HRC，表面耐磨，心部有良好的韌性。
文檔編號(hào)B22D11/111GK102527963SQ20121004078
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者李書成, 李偉鋒, 范李飛, 黃占基 申請(qǐng)人:河南省西保冶材集團(tuán)有限公司