CN111926163A - 一种轴承钢盘条的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种轴承钢盘条的生产方法,属于轴承钢热轧线材领域。其生产工艺流程为大方坯高温扩散加热、开坯、热轧坯修磨、钢坯加热、控制轧制、控制冷却,所述钢坯加热工序,在加热炉内加热,首先将钢坯升温至840-860℃,升温时间≤70min;然后将钢坯升温至1050~1080℃,升温时间15-25min;钢坯在加热炉内总加热时间为1.2~1.5小时,加热炉内采用弱氧化气氛,炉内残氧量≤2%,加热炉采用微正压控制,炉内压力5~40Pa,控制轧制工序,进精轧温度900~920℃,吐丝温度780~810℃,控制冷却工序,吐丝后使盘条快速冷却至650-700℃,再缓冷。成品盘条总脱碳层厚度≤0.8%D,无全脱碳层。
Description
技术领域
本发明属于轴承钢热轧线材领域,涉及一种轴承钢盘条的生产方法。
背景技术
轴承工业是重要的基础工业之一,是一个国家工业技术水平的重要标志。轴承钢要求材料有高的接触疲劳强度、硬度和纯净度,并且有良好的耐磨性、组织稳定性和冲击韧性。轴承钢表面脱碳是重要指标之一,如果脱碳严重,将引起轴承表面出现软点,会导致早期疲劳失效的发生。为避免脱碳严重,轴承钢生产厂家一般在高温扩散后,对钢坯进行修磨或火焰清理,来消除掉严重的脱碳层,但这造成生产成本的大幅增加。滚动体生产企业为了消除软点,也只能增加研磨量,造成生产成本高、生产效率低下。因此,如何通过轴承钢生产工艺来优化轴承钢脱碳,同时并不显著的增加生产成本,就显得非常必要。
目前市场上有二火轴承钢和一火轴承钢,二火轴承钢又称二火材轴承钢,即进行高温扩散来降低偏析的中高端轴承钢;一火轴承钢即连铸后不经过高温扩散直接轧制成盘条,这种轴承钢无法有效的控制碳化物液析、带状等指标,是一种低端轴承钢。
二火轴承钢盘条生产过程中造成脱碳的环节有:①连铸坯生产出来后,高温冷却过程导致脱碳;②连铸坯放置于扩散炉中重新加热,进行高温扩散过程导致脱碳;③高温扩散后的连铸坯冷却过程中造成脱碳;④钢坯放置于轧钢加热炉中重新加热导致脱碳;⑤轧制成产品后冷却过程中导致脱碳。如何通过工艺控制减少这几个环节的脱碳,而不增加严重提高成本的火焰清理、面部全修磨、涂料等工序,是轴承钢盘条生产中需要解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种轴承钢盘条的生产方法,通过工艺控制减少轴承钢线材表面脱碳、获得良好脱碳层。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:生产工艺流程为大方坯高温扩散加热、开坯、热轧坯修磨、钢坯加热、控制轧制、控制冷却,其特征在于,所述钢坯加热工序,轴承钢钢坯在加热炉内进行加热,加热过程首先将钢坯升温至840-860℃,升温时间≤70min;然后将钢坯升温至1050~1080℃,升温时间15-25min;钢坯在加热炉内的总加热时间为1.2~1.5小时,加热炉内采用弱氧化气氛,调整空燃比使炉内残氧量≤2%,加热炉采用微正压控制,炉内压力5~40Pa。
GCr15钢的Ac1温度为760℃,Acm温度为900℃,因此在760~900℃之间的两相区保温会导致出现全脱碳层;900℃以上温度多出现半脱碳层;超过1100℃以上将由于温度过高而出现大量脱碳(包括全脱碳层与半脱碳层)。采用热轧坯样块(经过铣磨,表面无脱碳)在不同温度下保温加热60min后脱碳情况进行了实验,附图1-3为试验结果照片。GCr15轧制成盘条后,需要经过球化退火,再冷镦成轴承零件,而全脱碳层的存在会导致球化退火后出现显著的铁素体层,严重影响轴承零件的疲劳寿命。因此,轴承钢盘条在轧制过程中的脱碳控制,主要有2个方面:一是控制总脱碳深度,避免加热温度过高、时间过长导致总脱碳严重;二是控制全脱碳深度,避免出现显著的全脱碳,导致最终零件容易疲劳失效。
钢坯经过了高温扩散与开坯工序,组织致密,晶粒细小,可以采用较快的升温速率至840-860℃。从840-860℃升温至1050~1080℃需要用较长时间,主要考虑到温度的均匀性问题,要保证钢坯角部、面部与心部,以及钢坯头尾的温度相差较小,以利于轧制,防止因温度不均匀而导致的表面缺陷及尺寸波动。轧制加热炉加热温度1050~1080℃,此时脱碳反应为主反应,氧化反应较弱,因此应严格控制残氧至2.0%以内。加热炉采用微正压控制,炉内压力5~40Pa,避免炉外空气进入炉内。
优选的,钢坯加热工序升温过程均匀,避免瞬时升温速度>50℃/min。
避免瞬时升温速度>50℃/min,目的是避免出现火焰直接喷射到钢坯上,出现这种情况后钢坯容易出现表面缺陷,影响盘条的表面质量。
优选的,钢坯加热工序加热炉内钢坯的装钢方式为一步一空。
加热炉内钢坯的装钢方式为一步一空,保证对加热温度、加热时间的控制。
优选的,所述控制轧制工序,进精轧温度控制在900~920℃,吐丝温度控制在780~810℃。
优选的,所述控制冷却工序,吐丝后使盘条快速冷却至650-700℃,再进行缓冷。
优选的,吐丝后,开启前3架风机和保温罩,辊道速度控制在0.6m/s以上。
轧制过程和冷却过程尽量使盘条在760~900℃温度区间时间短,以减少盘条全脱碳层。将进精轧温度控制在900~920℃,吐丝温度控制在780~810℃,吐丝后使盘条快速冷却至650-700℃,再进行缓冷,吐丝后,开启前3架风机和保温罩,辊道速度控制在0.60-0.76m/s以上,目的是减少盘条脱碳,同时兼顾轧机的负载能力、盘条显微组织和氧化铁皮结构。
优选的,所述轴承钢钢坯化学成分及其重量百分含量为:C 0.95~1.05%,Si0.15~0.35%,Mn 0.25~0.45%,Cr 1.40-1.65%,P≤0.025%,S≤0.020%,Ni≤0.25%,Cu≤0.25%,O≤0.0012%,Mo≤0.10%,其余为Fe和不可避免的杂质。
采用上述制备方法所产生的有益效果在于:
本发明轴承钢盘条生产方法,获得的盘条为均匀的珠光体组织和少量网状碳化物,盘条总脱碳层厚度≤0.8%D,无全脱碳层。本发明仅通过工艺控制就能获得良好脱碳层的轴承钢线材生产方法,与其它方法相比,本发明方法显著降低了生产成本。
附图说明
图1为轴承钢热轧坯试样800℃保温60min后的表面脱碳金相照片;
图2为轴承钢热轧坯试样1000℃保温60min后的表面脱碳金相照片;
图3为轴承钢热轧坯试样1150℃保温60min后的表面脱碳金相照片。
具体实施方式
本发明一种轴承钢盘条的生产方法,优选的钢坯化学成分及其重量百分含量为:C0.95~1.05%,Si 0.15~0.35%,Mn 0.25~0.45%,Cr 1.40-1.65%,P≤0.025%,S≤0.020%,Ni≤0.25%,Cu≤0.25%,O≤0.0012%,Mo≤0.10%,其余为Fe和不可避免的杂质,生产工艺流程为大方坯高温扩散加热、开坯、热轧坯修磨、钢坯加热、控制轧制、控制冷却,钢坯加热工序,轴承钢钢坯在加热炉内进行加热,加热过程首先将钢坯升温至840-860℃,升温时间≤70min;然后将钢坯升温至1050~1080℃,升温时间15-25min;钢坯在加热炉内的总加热时间为1.2~1.5小时,加热炉内采用弱氧化气氛,调整空燃比使炉内残氧量≤2%,加热炉采用微正压控制,炉内压力5~40Pa,升温过程均匀,避免瞬时升温速度>50℃/min,加热炉内钢坯的装钢方式为一步一空。加热后钢坯进行轧制,进精轧温度控制在900~920℃,吐丝温度控制在780~810℃,吐丝后使盘条快速冷却至650-700℃,再进行缓冷,吐丝后,开启前3架风机和保温罩,辊道速度控制在0.60-0.76m/s以上。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。
表1
实施例1
实施例1钢的化学成分及其重量百分含量列于表1中,生产工艺流程为大方坯高温扩散加热、开坯、热轧坯修磨、钢坯加热、控制轧制、控制冷却,钢坯加热工序,轴承钢钢坯在加热炉内进行加热,加热过程首先将钢坯升温至850℃,升温时间60min,然后将钢坯升温至1071,升温时间20min,钢坯在加热炉内的总加热时间为1.3小时,升温过程均匀,瞬时升温速度不超过50℃/min,加热炉内采用弱氧化气氛,调整空燃比使炉内残氧量1.5%,加热炉采用微正压控制,炉内压力19Pa,加热炉内钢坯的装钢方式为一步一空。加热后钢坯进行轧制,进精轧温度控制在906℃,吐丝温度控制在792℃,吐丝后使盘条快速冷却至700℃,再进行缓冷,吐丝后,开启前3架风机和保温罩,辊道速度控制在0.70m/s以上。
实施例2
实施例2钢的化学成分及其重量百分含量列于表1中,生产工艺流程为大方坯高温扩散加热、开坯、热轧坯修磨、钢坯加热、控制轧制、控制冷却,钢坯加热工序,轴承钢钢坯在加热炉内进行加热,加热过程首先将钢坯升温至840℃,升温时间54min,然后将钢坯升温至1050,升温时间25min,钢坯在加热炉内的总加热时间为1.2小时,升温过程均匀,瞬时升温速度不超过47℃/min,加热炉内采用弱氧化气氛,调整空燃比使炉内残氧量2.0%,加热炉采用微正压控制,炉内压力5Pa,加热炉内钢坯的装钢方式为一步一空,加热后钢坯进行轧制,进精轧温度控制在900℃,吐丝温度控制在780℃,吐丝后使盘条快速冷却至689℃,再进行缓冷,吐丝后,开启前3架风机和保温罩,辊道速度控制在0.62m/s以上。
实施例3
实施例3钢的化学成分及其重量百分含量列于表1中,生产工艺流程为大方坯高温扩散加热、开坯、热轧坯修磨、钢坯加热、控制轧制、控制冷却,钢坯加热工序,轴承钢钢坯在加热炉内进行加热,加热过程首先将钢坯升温至860℃,升温时间70min,然后将钢坯升温至1080,升温时间15min,钢坯在加热炉内的总加热时间为1.5小时,升温过程均匀,瞬时升温速度不超过44℃/min,加热炉内采用弱氧化气氛,调整空燃比使炉内残氧量1.9%,加热炉采用微正压控制,炉内压力40Pa,加热炉内钢坯的装钢方式为一步一空,加热后钢坯进行轧制,进精轧温度控制在920℃,吐丝温度控制在810℃,吐丝后使盘条快速冷却至681℃,再进行缓冷,吐丝后,开启前3架风机和保温罩,辊道速度控制在0.69m/s以上。
实施例4
实施例4钢的化学成分及其重量百分含量列于表1中,生产工艺流程为大方坯高温扩散加热、开坯、热轧坯修磨、钢坯加热、控制轧制、控制冷却,钢坯加热工序,轴承钢钢坯在加热炉内进行加热,加热过程首先将钢坯升温至844℃,升温时间58min,然后将钢坯升温至1061,升温时间19min,钢坯在加热炉内的总加热时间为1.4小时,升温过程均匀,瞬时升温速度不超过42℃/min,加热炉内采用弱氧化气氛,调整空燃比使炉内残氧量1.8%,加热炉采用微正压控制,炉内压力13Pa,加热炉内钢坯的装钢方式为一步一空,加热后钢坯进行轧制,进精轧温度控制在903℃,吐丝温度控制在786℃,吐丝后使盘条快速冷却至673℃,再进行缓冷,吐丝后,开启前3架风机和保温罩,辊道速度控制在0.60m/s以上。
实施例5
实施例5钢的化学成分及其重量百分含量列于表1中,生产工艺流程为大方坯高温扩散加热、开坯、热轧坯修磨、钢坯加热、控制轧制、控制冷却,钢坯加热工序,轴承钢钢坯在加热炉内进行加热,加热过程首先将钢坯升温至848℃,升温时间62min,然后将钢坯升温至1056,升温时间21min,钢坯在加热炉内的总加热时间为1.3小时,升温过程均匀,瞬时升温速度不超过39℃/min,加热炉内采用弱氧化气氛,调整空燃比使炉内残氧量1.7%,加热炉采用微正压控制,炉内压力26Pa,加热炉内钢坯的装钢方式为一步一空,加热后钢坯进行轧制,进精轧温度控制在909℃,吐丝温度控制在791℃,吐丝后使盘条快速冷却至667℃,再进行缓冷,吐丝后,开启前3架风机和保温罩,辊道速度控制在0.72m/s以上。
实施例6
实施例6钢的化学成分及其重量百分含量列于表1中,生产工艺流程为大方坯高温扩散加热、开坯、热轧坯修磨、钢坯加热、控制轧制、控制冷却,钢坯加热工序,轴承钢钢坯在加热炉内进行加热,加热过程首先将钢坯升温至852℃,升温时间66min,然后将钢坯升温至1068,升温时间17min,钢坯在加热炉内的总加热时间为1.4小时,升温过程均匀,瞬时升温速度不超过36℃/min,加热炉内采用弱氧化气氛,调整空燃比使炉内残氧量1.6%,加热炉采用微正压控制,炉内压力34Pa,加热炉内钢坯的装钢方式为一步一空,加热后钢坯进行轧制,进精轧温度控制在912℃,吐丝温度控制在797℃,吐丝后使盘条快速冷却至658℃,再进行缓冷,吐丝后,开启前3架风机和保温罩,辊道速度控制在0.65m/s以上。
对比例1
对比例1钢的化学成分及其重量百分含量同于实施例1,生产工艺流程为大方坯高温扩散加热、开坯、热轧坯修磨、钢坯加热、控制轧制、控制冷却,钢坯加热工序,轴承钢钢坯在加热炉内进行加热,加热过程首先将钢坯升温至857℃,升温时间59min,然后将钢坯升温至1074,升温时间23min,钢坯在加热炉内的总加热时间为2.5小时,升温过程均匀,瞬时升温速度不超过33℃/min,加热炉内采用弱氧化气氛,调整空燃比使炉内残氧量1.4%,加热炉采用微正压控制,炉内压力30Pa,加热炉内钢坯的装钢方式为一步一空,加热后钢坯进行轧制,进精轧温度控制在917℃,吐丝温度控制在803℃,吐丝后使盘条快速冷却至650℃,再进行缓冷,吐丝后,开启前3架风机和保温罩,辊道速度控制在0.76m/s以上。
实施例1-6、对比例1修磨后的热轧坯轧制成盘条,利用光学显微镜对盘条脱碳层进行检验,检验结果列于表2,脱碳百分比为盘条每边总脱碳层深度均值与盘条公称直径的比值。
表2
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案,尽管参照上述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:依然可以对本发明进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种轴承钢盘条的生产方法,生产工艺流程为大方坯高温扩散加热、开坯、热轧坯修磨、钢坯加热、控制轧制、控制冷却,其特征在于,所述钢坯加热工序,轴承钢钢坯在加热炉内进行加热,加热过程首先将钢坯升温至840-860℃,升温时间≤70min;然后将钢坯升温至1050~1080℃,升温时间15-25min;钢坯在加热炉内的总加热时间为1.2~1.5小时,加热炉内采用弱氧化气氛,调整空燃比使炉内残氧量≤2%,加热炉采用微正压控制,炉内压力5~40Pa。
2.根据权利要求1所述的一种轴承钢盘条的生产方法,其特征在于,钢坯加热工序升温过程均匀,避免瞬时升温速度>50℃/min。
3.根据权利要求1所述的一种轴承钢盘条的生产方法,其特征在于,钢坯加热工序加热炉内钢坯的装钢方式为一步一空。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种轴承钢盘条的生产方法,其特征在于,所述控制轧制工序,进精轧温度控制在900~920℃,吐丝温度控制在780~810℃。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种轴承钢盘条的生产方法,其特征在于,所述控制冷却工序,吐丝后使盘条快速冷却至650-700℃,再进行缓冷。
6.根据权利要求5所述的一种轴承钢盘条的生产方法,其特征在于,吐丝后,开启前3架风机和保温罩,辊道速度控制在0.60-0.76m/s以上。
7.根据权利要求1-3、6任一项所述的一种轴承钢盘条的生产方法,其特征在于,所述轴承钢钢坯化学成分及其重量百分含量为:C 0.95~1.05%,Si 0.15~0.35%,Mn 0.25~0.45%,Cr1.40-1.65%,P≤0.025%,S≤0.020%,Ni≤0.25%,Cu≤0.25%,O≤0.0012%,Mo≤0.10%,其余为Fe和不可避免的杂质。
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- 2020-07-03 CN CN202010631084.4A patent/CN111926163A/zh active Pending
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