一种高均匀性中碳钢大圆坯的制备方法与流程

本发明属于钢铁冶金，尤其涉及一种高均匀性中碳钢大圆坯的制备方法。

背景技术：

1、面向国家“双碳”战略，风电装备向更大功率方向迅速发展，也对大功率风电装备中不同类型和系列的滚动轴承提出了大型化、长寿命、高可靠性、智能化和高效运行等更高的技术要求。风电轴承是风电机组的核心零部件，主要包括偏航轴承、变桨轴承、主轴轴承等大型重载轴承，其钢的均匀性和洁净度决定轴承的使用寿命，严重影响风电机组的正常运行。

2、钢水在连铸凝固过程中，因铸坯凝固方向温度梯度的存在，通常会形成边部细小等轴晶区、柱状晶区及中心等轴晶区三种凝固组织。因选分结晶的影响，在柱状晶区和中心等轴晶区交界处易出现成分偏析和夹杂聚集，形成偏析带。

3、用于生产风电轴承的中碳钢大圆坯整个横截面的均匀性对轴承的性能影响显著，偏析严重易导致轴承性能的不一致、薄弱处疲劳寿命不能满足要求等问题，但关于大规格圆坯均匀性的控制技术目前的专利及论文鲜有相关报道。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高均匀性中碳钢大圆坯的制备方法，该方法制备的φ500mm的中碳钢大圆坯的主要元素成分极差≤0.035％，同一批次淬透性带宽≤3hrc，并具有良好的低倍组织。

2、本发明提供了一种高均匀性中碳钢大圆坯的制备方法，包括以下步骤：

3、将中碳钢连铸上钢，采用中间包感应加热；采用电磁旋流水口，采用结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌相结合的搅拌方式，得到铸坯；

4、所述铸坯下线后入坑缓冷，得到φ500mm的圆坯；

5、以质量分数计，所述中碳钢包括以下组分：

6、c0.39～0.44％、mn0.65～0.80％、cr1.00～1.20％。

7、本发明中所述连铸上钢的温度为1520～1535℃；

8、中间包温度为1510±2℃。

9、本发明中电磁旋流采用的电流为300～400a；与结晶器搅拌方向反向；

10、连铸拉速为0.33～0.37m/min。

11、结晶器电磁搅拌采用的电流为100～200a，频率1.0～1.5hz；

12、末端电磁搅拌采用的电流为150～300a，频率4.0～6.0hz。

13、本发明中所述中碳钢还包括：si0.17～0.35％、mo0.20～0.25％、al0.015～0.040％、p≤0.015％、s≤0.015％、ti≤0.005％、ca≤0.0015％、as+sn+pb+sb+bi≤0.035％、[o]≤20ppm、[h]≤2ppm、[n]≤70ppm，其余为fe和不可避免的杂质。

14、在本发明中，对于φ500mm的圆坯，比水量为0.10～0.12l/kg。

15、本发明通过对大规格连铸圆坯连铸工艺的合理设计，圆坯全横截面中c、mn、cr元素的含量极差≤0.035％，得到了良好的宏观均匀性。

16、本发明提供了一种高均匀性中碳钢大圆坯的制备方法，包括以下步骤：将中碳钢连铸上钢，采用中间包感应加热；采用电磁旋流水口，采用结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌相结合的搅拌方式，得到铸坯；所述铸坯下线后入坑缓冷，得到φ500mm的圆坯；以质量分数计，所述中碳钢包括以下组分：c0.39～0.44％、mn0.65～0.80％、cr1.00～1.20％。该方法制备的大规格连铸圆坯全横截面碳、锰、铬元素含量极差≤0.035％，同一批次淬透性带宽≤3hrc，达到了良好的宏观均匀性；圆坯铸态组织均匀，中心疏松≤1.0级，无缩孔、裂纹等低倍组织缺陷。

技术特征：

1.一种高均匀性中碳钢大圆坯的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述连铸上钢的温度为1520～1535℃；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，电磁旋流采用的电流为300～400a；

4.根据权利要求1所述的制备方法，结晶器电磁搅拌采用的电流为100～200a，频率1.0～1.5hz；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述中碳钢还包括：si0.17～0.35％、mo0.20～0.25％、al0.015～0.040％、p≤0.015％、s≤0.015％、ti≤0.005％、ca≤0.0015％、as+sn+pb+sb+bi≤0.035％、[o]≤20ppm、[h]≤2ppm、[n]≤70ppm，其余为fe。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，φ500mm的圆坯，比水量为0.10～0.12l/kg。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，c、mn、cr元素的含量极差≤0.035％。

技术总结
本发明提供了一种高均匀性中碳钢大圆坯的制备方法，包括以下步骤：将中碳钢连铸上钢，采用中间包感应加热；采用电磁旋流水口，采用结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌相结合的搅拌方式，得到铸坯；所述铸坯下线后入坑缓冷，得到Φ500mm的圆坯；以质量分数计，所述中碳钢包括以下组分：C0.39～0.44％、Mn0.65～0.80％、Cr1.00～1.20％。该方法制备的大规格连铸圆坯全横截面碳、锰、铬元素含量极差≤0.035％，达到了良好的宏观均匀性；圆坯铸态组织均匀，中心疏松≤1.0级，无缩孔、裂纹等低倍组织缺陷。

技术研发人员：梁娜,范斌,李飞,张利平,张海霞,吴会翔
受保护的技术使用者：山东钢铁股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5