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

一种轴承钢盘条的生产方法
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
Figure DEST_PATH_IMAGE002
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
Figure DEST_PATH_IMAGE004
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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