CN105132657A - 一种减轻高碳铬轴承钢线材表面脱碳层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种控制高碳铬轴承钢线材表面脱碳的方法，具体工艺过程如下：冶炼钢水并连铸成轴承钢连铸大方坯，将所述大方坯轧制成160mm×160mm断面的热轧方坯；对热轧方坯表面进行修磨，修磨量0.5-2mm；将热轧方坯在加热炉中加热，炉内采取微正压控制，炉内压力5-40Pa，炉内气氛采用弱氧化性气氛，通过调整空燃比使炉内残氧量≤2%；吐丝温度控制在800～850℃，吐丝后以5～10℃/s速率冷却到500～600℃后缓冷，得到热轧盘条。本发明获得的轴承钢线材，表面无全脱碳层，半脱碳层深度小于50微米，同时具有良好的成分均匀性及内部组织的均匀性，可以满足下游客户的产品质量要求，同时可降低下游客户的表面研磨量，降低成本，具有一定的竞争优势。
Description
技术领域
本发明属于轴承钢生产技术领域，特别涉及一种减轻高碳铬轴承钢线材表面脱碳层的方法。
背景技术
GCr15轴承钢线材主要用于制造滚动轴承的滚动体，如钢球、滚子等。轴承钢线材表面的脱碳层如果控制不好，会遗传到最终的钢球或滚子上，使热处理后的滚动体表面产生软点，导致硬度不均及轴承的早期疲劳失效。滚动体生产企业为了消除软点，只有增加研磨量，既浪费材料又增加了生产成本和生产效率。因此通过生产工艺优化控制轴承钢线材的表面脱碳层，从而保证客户的产品质量以及减少客户的加工余量降低成本就显得非常必要和非常有意义。
目前国内外有一些厂家控制脱碳层方面的报道，但主要是针对弹簧钢线材和钢轨用钢，而专门通过工艺优化来控制轴承钢线材表面脱碳层的工艺方法还鲜有报道。
专利号为CN2012100399915公开了“一种弹簧钢线材表面脱碳的控制方法”，包括了该钢种的化学成分及生产工艺，主要通过优化加热制度、冷却制度等，可使生产的55SiCr弹簧钢线材表面无全脱碳层，局部脱碳层厚度不超过30微米，但其主要是针对弹簧钢55SiCr。
专利号为CN2013102483079公开了“一种表面脱碳层小于0.3mm钢轨及其制造方法”，包括了钢种的化学成分及其制备工艺，主要是通过控制加热炉温度、时间和空气系数，可使钢轨表面脱碳层小于0.3mm，但其主要针对钢轨用钢。
专利号CN2009100771253公布了“一种用于碳钢的高温防护涂料”，包括该涂料的成分组成及配比，可防止钢坯表面脱碳，但其需要增加一定的成本和设备投入。
专利号CN03117411.6公布了“一种防止高碳钢坯或钢锭脱碳的加热方法”，通过优化加热制度使钢坯或钢锭表面脱碳层深度控制在较浅范围，但其主要通过采取强氧化性气氛加热，与本发明原理不同。
针对下游客户减少滚动体研磨量及保证产品质量（不出现软点）的实际需求，结合钢厂自身的装备和工艺路线特点通过优化钢坯修磨工艺、加热制度及控冷工艺，使所生产的轴承钢线材表面无全脱碳层，半脱碳层深度不大于50微米，满足了下游客户的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种减轻高碳铬轴承钢线材表面脱碳层的方法，为下游企业生产轴承滚动体提供一种表面脱碳层控制良好的线材。通过工艺优化使热轧盘条表面脱碳层深度不大于50微米，可减少下游客户的研磨量，降低成本，提高生产效率；同时减少滚动体表面软点造成疲劳失效的风险。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种减轻高碳铬轴承钢线材表面脱碳层的方法，具体工艺过程如下：
（1）冶炼钢水并连铸成轴承钢连铸大方坯，将所述大方坯轧制成160mm*160mm断面的热轧方坯；
（2）对热轧方坯表面进行修磨，修磨量0.5-2mm；
（3）将热轧方坯在加热炉中加热，炉内采取微正压控制，炉内压力5-40Pa，炉内气氛采用弱氧化性气氛，通过调整空燃比使炉内残氧量≤2%；
（4）吐丝温度控制在800～850℃，吐丝后以5～10℃/s速率冷却到500～600℃后缓冷，得到热轧盘条。
本发明所述步骤（3）中加热条件为：加热炉炉温分三段呈阶梯式升高，预热段炉温为700～900℃，加热段炉温为1000～1050℃，均热段炉温为1050～1100℃，在炉时间80～130min。
本发明所述步骤（1）中的轴承钢连铸大方坯轧制前，通过高温扩散加热，温度为1200～1250℃。
本发明所述步骤（1）中的轴承钢连铸大方坯断面的规格为300～325mm×280～300mm。
本发明所述步骤（4）中的热轧盘条直径为φ5.5～20mm。
本发明所述步骤（4）中的热轧盘条半脱碳层厚度≤50μm，表面无全脱碳层。
本发明技术原理如下：通过修磨消除热轧方坯表面的原始脱碳及表面缺陷；加热炉弱氧化性气氛加热，避免钢坯表面氧化及脱碳严重，同时采用微正压控制，避免空气进入加热炉造成局部炉气含氧量过高，加热过程采取阶梯式升温的加热制度进行加热，同时避免过长的加热保温时间，从而减轻加热过程产生的脱碳。将吐丝后的盘条快速冷却到600℃以下，避免盘条冷却时在高温区间停留时间过长而进一步产生脱碳。
本发明生产的轴承钢线材可使下游客户生产的滚动体表面无软点，保证疲劳强度的稳定性，同时可减少下游客户研磨量，降低成本。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明获得的φ5.5-20mm轴承钢线材，表面无全脱碳层，半脱碳层深度小于50微米，同时具有良好的成分均匀性及内部组织的均匀性，可以满足下游客户的产品质量要求，同时可降低下游客户的表面研磨量，降低成本，具有一定的竞争优势。
附图说明
图1为GCr15轴承钢热轧方坯修磨前表面脱碳层；
图2为GCr15轴承钢热轧方坯修磨后表面脱碳层；
图3为GCr15轴承钢线材（Φ5.5mm）表面脱碳层≤5微米；
图4为GCr15轴承钢线材（Φ12mm）表面脱碳层20微米；
图5为GCr15轴承钢线材（Φ20mm）表面脱碳层40微米。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
冶炼钢水并连铸成325mm*280mm断面大方坯，其成分按重量百分比为：C1.0%、Si0.24%、Mn0.36%、Cr1.49%、P0.012%、S0.004%，Cu0.03%，Ni0.02%其余为铁和不可避免的杂质元素。
大方坯经加热扩散后开坯成160mm*160mm断面的热轧方坯，对热轧方坯表面修磨1mm。
将热轧方坯在加热炉中加热，预热段温度800℃，加热段温度1040℃，均热段温度1060℃，残氧量0.5%，在炉时间100min。
钢坯经高速轧制后在820℃吐丝，吐丝后冷却速度控制在8℃/s快速冷却到600℃以下后缓冷。
按本发明工艺生产的Φ5.5mm规格的GCr15轴承钢热轧盘条，表面脱碳层≤5微米，其他性能良好。
实施例2
冶炼钢水并连铸成325mm*280mm断面大方坯，其成分按重量百分比为：C0.99%、Si0.23%、Mn0.35%、Cr1.50%、P0.010%、S0.003%，Cu0.03%，Ni0.02%其余为铁和不可避免的杂质元素。
大方坯经加热扩散后开坯成160mm*160mm断面的热轧方坯，对热轧方坯表面修磨1.5mm。
将热轧方坯在加热炉中加热，预热段温度850℃，加热段温度1050℃，均热段温度1070℃，残氧量0.6%，在炉时间90min。
钢坯经高速轧制后在840℃吐丝，吐丝后冷却速度控制在7℃/s快速冷却到600℃以下后缓冷。
按本发明工艺生产的Φ12mm规格的GCr15轴承钢热轧盘条，表面脱碳层20微米，其他性能良好。
实施例3
冶炼钢水并连铸成325mm*280mm断面大方坯，其成分按重量百分比为：C1.1%、Si0.24%、Mn0.37%、Cr1.47%、P0.013%、S0.002%，Cu0.03%，Ni0.02%其余为铁和不可避免的杂质元素。
大方坯经加热扩散后开坯成160mm*160mm断面的热轧方坯，对热轧方坯表面修磨2mm。
将热轧方坯在加热炉中加热，预热段温度840℃，加热段温度1030℃，均热段温度1060℃，残氧量0.5%，在炉时间95min。
钢坯经高速轧制后在850℃吐丝，吐丝后以6℃/s冷却速度快速冷却到600℃以下进行缓冷。
按本发明工艺生产的Φ20mm规格的GCr15轴承钢热轧盘条，表面无全脱碳层，半脱碳层深度40微米，其他性能良好。
本发明在严峻的钢铁形势下，从客户实际需求出发，本着满足客户产品使用要求，同时为用户节省成本的角度出发，通过工艺优化，生产出具有良好表面脱碳控制效果的轴承钢热轧盘卷，满足客户生产需求，既满足了客户的质量要求，又为用户降低了成本压力，同时提高了产品市场竞争力，达到了双赢的效果。
Claims (6)
1.一种减轻高碳铬轴承钢线材表面脱碳层的方法，其特征在于，具体工艺过程如下：
（1）冶炼钢水并连铸成轴承钢连铸大方坯，将所述大方坯轧制成160mm*160mm断面的热轧方坯；
（2）对热轧方坯表面进行修磨，修磨量0.5-2mm；
（3）将热轧方坯在加热炉中加热，炉内采取微正压控制，炉内压力5-40Pa，炉内气氛采用弱氧化性气氛，通过调整空燃比使炉内残氧量≤2%；
（4）吐丝温度控制在800～850℃，吐丝后以5～10℃/s速率冷却到500～600℃后缓冷，得到热轧盘条。
2.根据权利要求1所述的一种减轻高碳铬轴承钢线材表面脱碳层的方法，其特征在于，所述步骤（3）中加热条件为：加热炉炉温分三段呈阶梯式升高，预热段炉温为700～900℃，加热段炉温为1000～1050℃，均热段炉温为1050～1100℃，在炉时间80～130min。
3.根据权利要求1或2所述的一种减轻高碳铬轴承钢线材表面脱碳层的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的轴承钢连铸大方坯轧制前，通过高温扩散加热，温度为1200～1250℃。
4.根据权利要求1或2所述的一种减轻高碳铬轴承钢线材表面脱碳层的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的轴承钢连铸大方坯断面的规格为300～325mm×280～300mm。
5.根据权利要求1所述的一种减轻高碳铬轴承钢线材表面脱碳层的方法，其特征在于，所述步骤（4）中的热轧盘条直径为φ5.5～20mm。
6.根据权利要求1所述的一种减轻高碳铬轴承钢线材表面脱碳层的方法，其特征在于，所述步骤（4）中的热轧盘条半脱碳层厚度≤50μm，表面无全脱碳层。
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