CN103555913A - 一种提高轴承钢盘条塑性的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高轴承钢盘条塑性的控制方法，属于轴承钢轧钢工艺控制领域。该方法采用控温开轧+低温精轧+两段交替控制水冷+低温吐丝+风冷控制的方法，在通过在奥氏体单相再结晶区820℃-850℃进行低温精轧，使轴承钢原始盘条95%的网状碳化物级别小规格网碳降低至1级以下、抗拉强度为1180-1460Mpa，断面收缩率提高至20-25%；大规格盘条90%的网碳级别降低在1.0级以下，抗拉强度为1200-1350Mpa、断面收缩率提高至15-20%。本发明降低轴承钢网状碳化物、提高轴承钢面缩率，可提高轴承钢盘条使用寿命、增加钢的耐磨性、大幅度降低轴承钢发生脆断的概率，提高产品成材率。
Description
技术领域
本发明涉及一种改善轴承钢盘条综合性能的控制方法，属于轴承钢轧钢工艺控制领域。适用于降低轴承钢网状碳化物级别与提高轴承钢塑性性能，特别适用于改善轴承钢综合力学性能的生产工艺控制。
背景技术
轴承钢线材是用于制造轴承滚动体和各类轴承件的主要材料，轴承钢的力学性能包括网状碳化物与面缩率等塑性指标的好坏直接影响滚动体与各类轴承的耐磨性、疲劳周期等使用寿命。
网状碳化物的控制一直是技术人员至今努力探索的难题，网状碳化物的形成一般沿着原始奥氏体晶界析出，呈网状分布，其析出的形态、析出多少直接影响后续退火热处理能否将轧制过程中的碳化物完全溶解的关键所在。一般网碳的主要形成温度区间在700℃-900℃，在中间有碳化物强烈析出的温度区间，针对网碳的控制手段主要在该温度区间。
高碳钢特别是高碳轴承钢的普遍存在的问题是在轧后或时效一段时间内发生脆断，其原因是因为普通热轧工艺的生产的轴承钢的断面收缩率一般在0%-5%，断裂基本上为脆断。提高高碳钢塑性指标的其中一个行之有效的方法为细化原始奥氏体晶粒、降低珠光体球团尺寸、改善珠光体片层形貌等。
现有技术中，获得高碳轴承钢盘条碳化物及性能控制的方法的专利文献申请号01113948.X，名称为《直接拉拔用高碳铬轴承钢线材及制造方法》，优势在于在传统的控制轧制工艺上，通过控轧控冷工艺（780℃-810℃）使得热轧轴承钢线材轧后获得细化晶粒、改善珠光体和索氏体组织，线材轧后的抗拉强度为1250-1450Mpa之间、面缩率在20-35%之间、碳化物级别在1.0级-2.0级，相对提高轴承钢的使用寿命。该方法对精轧机组的轧机能力要求较高，轧机应该具备超低温轧制的能力。申请号200910062664.X，名称为《降低轴承钢盘条碳化物网状级别的方法》是通过单独的控冷方式采用抑制网碳析出的方法，使得网碳级别大部分降到1.0级左右。
以上两种方法都不同程度改善了轴承钢的使用寿命，降低了轴承钢的碳化物级别，但不足之处在于第一种方法对于设备轧机能力要求较高，需要设备具有超低温轧制的能力，第二种方法对轴承钢的网碳的贡献较大，但塑性指标并未提及。国内目前普通高线占有相当的比例，在普通高线上实现提高轴承钢综合力学性能的改善，是钢厂迫切解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能提高高碳高铬轴承钢盘条塑性的控制方法，该方法利用特殊的控制轧制与控制冷却方式，适合于企业大规模生产综合性能优良的轴承钢。
为实现上述目的，本发明采用转炉冶炼连铸成的方坯进行加热炉的加热保温后采用控温开轧+低温精轧+两段交替控制水冷+低温吐丝+风冷控制的方法，主要包括：
加热炉均热段控制温度为1130℃-1170℃、出加热炉开轧温度为1000℃-1050℃、粗轧四道次采用脱头无张力轧制、脱头后轧机入口温度为970-990℃、预精轧温度为950-970℃；预精轧后采用水冷-回复-水冷-回复进行降温处理，轧材总体冷速控制在30-100℃/s；精轧入口温度为820℃-850℃，轧后采用水冷箱-回复段-水冷交替冷却，轧材从预精轧出口至吐丝前，冷速控制在100℃-250℃/s，保证心部冷速在15℃/s-50℃/s；吐丝温度控制在750℃-800℃，吐丝后小规格开启首架风机，开口度为30%-50%、保证670℃-700℃进保温罩温度缓冷处理，经过stelmer线缓冷至450℃以下进行集卷、打包、入库。
优选的预精轧后、精轧后心部冷速在30℃/s-50℃/s。
优选的精轧入口温度控制在820-830℃轧制。
所述的轧材从预精轧出口至吐丝前，Φ5.5mm-9mm小规格冷速控制在100℃-200℃/s；Φ9mm-16mm大规格冷速控制在150℃/s -250℃/s。
所述的小规格盘条入保温罩温度在680-700℃、大规格入保温罩温度在670-690℃。
1）本发明采用820℃-850℃低温轧制的优势之一为轧制温度区间为再结晶区下限及单相区轧制，原始奥氏体晶粒充分再结晶、晶界比较均匀细小，优势之二为将精轧前碳化物在晶界上的聚集通过轧制细化晶粒的方式使得碳化物形态改变为断续状，有利于碳化物在后续热处理过程中的溶解。2）本发明采用两段交替水冷+低温吐丝+670-700℃缓冷的冷却方式，前段有效的抑制了网碳碳化物在原始奥氏体晶界上的析出，后段低温吐丝+适当温度缓冷的方式控制形成均匀析出片层状珠光体+索氏体，改善其综合性能。
本发明的有益效果： 1）通过本方法，大幅度提高了轴承钢的综合力学性能，使轴承钢原始盘条95%的网状碳化物级别小规格网碳降低至1级以下、抗拉强度为1180-1460Mpa，断面收缩率提高至20-25%；大规格盘条90%的网碳级别降低在1.0级以下，抗拉强度为1200-1350Mpa、断面收缩率提高至15-20%。2）利用该方法使得原始奥氏体晶粒均匀细小、组织改善，塑性提高。3）该方法适用于普通高线上的大规模生产，以提高轴承钢的综合力学性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明：
实施例1：轴承钢原始盘条规格为Φ6.5mm
轧制工艺：加热炉加热温度为1140℃，开轧温度1020℃、粗轧前四道采用脱头无张力轧制、脱头后轧机入口温度970℃、预精轧机入口温度950℃、预精轧与精轧机间水冷段冷却速度30℃/s、精轧温度为850℃、精轧后水冷段冷速为100℃/s、吐丝温度为800℃、第一个风机开口度为30%、开启第五个保温罩至第18个保温罩、集卷温度440℃以下打包入库。
采用该控冷工艺生产的试验样品取五个金相实验样品、2圈力学性能进行检测，检测结果显示断面收缩率均值为21%、网状碳化物级别均小于1.0级。实施例1的检测结果见表1、表2。
实施例2：轴承钢原始盘条规格为Φ9.5mm
轧制工艺：加热炉加热温度为1150℃，开轧温度1030℃、粗轧前四道采用脱头无张力轧制、脱头后轧机入口温度980℃、预精轧机入口温度960℃、预精轧与精轧前水冷段冷却速度40℃/s、精轧温度为840℃、精轧后吐丝前水冷段冷速为190℃/s、吐丝温度为790℃、第一个风机开口度为50%、开启第五个保温罩至第18个保温罩、集卷温度440℃以下打包入库。
采用该控冷工艺生产的试验样品取五个金相实验样品、2圈力学性能进行检测，检测结果显示断面收缩率均值为18%、网状碳化物级别均小于1.0级。实施例2的检测结果见表3、表4。
实施例3：轴承钢原始盘条规格为Φ10.5mm
轧制工艺：加热炉加热温度为1160℃，开轧温度1050℃、粗轧前四道采用脱头无张力轧制、脱头后轧机入口温度990℃、预精轧机入口温度970℃、预精轧与精轧前水冷段冷却速度60℃/s、精轧温度为830℃、精轧后吐丝前水冷段冷速为180℃/s、吐丝温度为780℃、第一个风机开口度为50%、开启第五个保温罩至第18个保温罩、集卷温度445℃以下打包入库。
采用该控冷工艺生产的试验样品取五个金相实验样品、2圈力学性能进行检测，检测结果显示断面收缩率均值为17%、网状碳化物级别均小于1.0级。
表1： 实施例1中产品力学性能测试结果
按照网碳碳化物检测、评级标准GB/T18254-2002进行热处理后网碳的评级见表2：
表2 ：实施例1产品网碳级别测试结果
| 编号 | 规格 | 试样1 | 试样2 | 试样3 | 试样4 | 试样5 |
| 第一圈 | 5.5mm | 0.5 | 0.5 | 1.0 | 0.5 | 1.0 |
| 第二圈 | 5.5mm | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
表3： 实施例2中产品力学性能测试结果
按照网碳碳化物检测、评级标准GB/T18254-2002进行热处理后网碳的评级见表4：
表4：实施例2产品网碳级别测试结果
| 编号 | 规格 | 试样1 | 试样2 | 试样3 | 试样4 | 试样5 |
| 第一圈 | 5.5mm | 1.0 | 0.5 | 1.0 | 0.5 | 0.5 |
| 第二圈 | 5.5mm | 0.5 | 1.0 | 0.5 | 1.0 | 0.5 |
虽然描述了本发明实施方式，但是本领域的普通技术人员可以在所述权利要求的范围内作出各种组合或修改。
Claims (5)
1.一种提高轴承钢盘条塑性的控制方法，采用转炉冶炼连铸成的方坯在加热炉进行加热保温后控制轧制与控制冷却，其特征在于：
1）加热炉均热段控制温度为1130℃-1170℃、出加热炉开轧温度为1000℃-1050℃、粗轧四道次采用脱头无张力轧制、脱头后轧机入口温度为970-990℃、预精轧温度为950-970℃；
2）预精轧后采用水冷-回复-水冷-回复进行降温处理，轧材总体冷速控制在30-100℃/s；精轧入口温度为820℃-850℃，轧后采用水冷箱-回复段-水冷交替冷却，轧材从预精轧出口至吐丝前，冷速控制在100℃-250℃/s，保证心部冷速在15℃/s-50℃/s；
3）吐丝温度控制在750℃-800℃，吐丝后开启风机，开口度为30%-50%、保证670℃-700℃进保温罩温度缓冷处理，经过冷却线缓冷至450℃以下进行集卷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：优选的预精轧后、精轧后心部冷速在30℃/s-50℃/s。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：优选的精轧入口温度控制在820-830℃轧制。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的轧材从预精轧出口至吐丝前，Φ5.5mm-9mm小规格冷速控制在100℃-200℃/s；Φ9mm-16mm大规格冷速控制在150℃/s -250℃/s。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：Φ5.5mm-9mm小规格盘条入保温罩温度在680-700℃、Φ9mm-16mm大规格入保温罩温度在670-690℃。
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