CN105648170B - 轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法以及轴承钢 - Google Patents
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Abstract
本发明的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法以及轴承钢，控制轴承钢热轧时精轧道次的温度，使其在830‑870℃范围内，避免碳化物大量析出，然后利用冷却设备对终轧后的棒材进行水冷，使其快速通过700‑850℃温度范围，强烈抑制碳化物的析出，增加珠光体中渗碳体的比例。同时，水冷后棒材温度控制在600℃‑650℃之间，避免生成贝氏体或马氏体组织，经生产验证，该方法对减少轴承钢网状碳化物和带状碳化物的形成效果显著，使得轴承钢中网状碳化物的评级从GB/T18254中的3级以上降至2级或3级，碳化物的金相形态为半网状或质点状；轴承钢带状碳化物的评级达到GB/T18254中的1级。
Description
技术领域
本发明一种轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，属于轴承钢生产制造技术领域。
背景技术
碳化物是轴承钢的重要组成相，晶粒细小的碳化物具有耐磨、能够抑制晶粒长大的作用，并且其能够吸收合金元素使轴承钢热处理后获得优良的力学性能，但是在现实生产中，受到生产工艺水平的限制，生产厂家往往无法很好的抑制碳化物的偏析和长大，造成粗大的网状碳化物和带状碳化物在轴承钢中大量分布，使轴承零件在热处理过程中产生淬火裂纹，并且在使用过程中因处于表皮的碳化物的剥落而降低了耐磨性。因此，碳化物的控制已经成为高标准轴承生产企业（例斯凯孚、恩斯克、人本）对下游供应商认证和原料采购的重要指标之一。
现有轴承钢的生产工艺中，轴承钢轧制的过程温度通常不加以控制，并且轧后采取自然空冷的模式。在此缓慢冷却的过程中，随着温度的不断降低，溶解在单向奥氏体区的二次渗碳体开始从奥氏体中析出，由于晶界处所需能量较小，渗碳体一般沿着奥氏体晶界长大而呈网状分布，而在轧制方向上，碳化物会受到挤压而形成条带状。
因此，在轴承钢的生产中，如何抑制温度，降低过程中二次渗碳体的析出量，从而控制轴承钢中网状碳化物和带状碳化物的分布情况，是现有技术中还没有解决的技术难题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有轴承钢生产工艺导致轴承钢易于产生裂纹且耐磨性下降的技术问题，从而提供一种可以降低轴承钢的裂纹且提高其耐磨性的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法。
为此，本发明提供一种轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，包括
控制终轧温度在830℃-870℃范围内；控制水冷时间以及水冷后钢坯温度，使得钢坯3-7秒内通过700℃-850℃的温度区间，并将钢坯水冷后温度控制在600-650℃之间。
根据钢坯直径，采用强弱交替的多段穿水冷却工艺控制冷却时间以及冷却后钢坯的温度。
钢坯直径在≥70mm且＜90mm时，至少经过三段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷，第三段穿水冷却的强度弱于第一段穿水冷却的强度。
钢坯直径在≥90mm且＜110mm时，至少经过三段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷，第三段穿水冷却的强度与第一段穿水冷却的强度相同。
钢坯直径在≥110mm且＜140mm时，至少经过四段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用中强冷，第四段穿水冷却采用强冷，其中，第四段穿水冷却的强度与第一段穿水冷却的强度相同，第三段穿水冷却的强度弱于第四段穿水冷却的强度。
相对而言，直径大的钢坯的第一段穿水冷却的强度大于直径小的钢坯的第一段穿水冷却的强度。
通过控制穿水冷却装置的阀门开启程度控制穿水冷却的强弱。
对水冷后钢坯的进一步冷却方式进行控制，水冷后待钢坯回温后采用喷雾冷却的方式对所述钢坯进行降温冷却。
在所述降温冷却后，将所述钢坯分散放置到冷床上进行10～12分钟的空冷。
在所述空冷后，将所述钢坯叠放后进行罩冷。
控制终轧之前的开轧温度在1060-1120℃范围内。
控制开轧之前的加热炉中各工艺段的温度，其中，控制预热段的温度≤850℃，控制加热段的温度在1105-1155℃范围内，控制均热段的温度在1180-1220℃范围内。
本发明还提供一种轴承钢，生产过程中，采用上述任一项所述的控制方法控制网状碳化物，其中，轴承钢中网状碳化物的评级达到GB/T18254评级中3级以下。
本发明还提供一种轴承钢，生产过程中，采用上述任一项所述的控制方法控制带状碳化物，其中，轴承钢中带状碳化物的评级达到GB/T18254评级中2级以下。
本发明提供的轴承钢网状碳化物和带状的控制方法，具有以下优点：
1.本发明的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，控制轴承钢热轧时精轧道次的温度，使其在830-870℃范围内，避免碳化物大量析出，然后利用冷却设备对终轧后的棒材进行水冷，使其快速通过700-850℃温度范围，强烈抑制碳化物的析出，增加珠光体中渗碳体的比例。同时，水冷后棒材温度控制在600-650℃之间，避免生成贝氏体或马氏体组织，经生产验证，该方法对减少轴承钢网状碳化物和带状碳化物的形成效果显著，使得轴承钢中网状碳化物的评级达到GB/T18254评级中的3级以下，轴承钢中碳化物的金相形态为半网状或质点状；轴承钢中带状碳化物的评级达到GB/T18254评级中的2级以下。
2.本发明的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，改变以往在精轧之前进行冷却的方式，在精轧后设置冷却步骤，并且冷却方式一改现有技术中采用单一水冷或者空冷的冷却方式，将强冷和弱冷交替进行，强冷可以保证钢坯表面温度迅速减低，弱冷可以使得钢坯芯部的温度逐渐扩散到表面，随后再进行强冷，使得热量快速散出，根据实际需要，强冷和弱冷可以交替进行多次，强弱冷相结合的穿水冷却方式使得在较短的时间内钢坯芯部的温度和表面的温度即趋于一致，从而确保了钢坯力学性能的均匀性，且提高了生产效率。
3.本发明的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，根据钢坯直径，采用不同段数和不同强度的穿水冷却方式，直径在110mm以下的钢坯，经过三段穿水冷却，直径大于110mm而小于140mm的钢坯，经过四段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷。精轧之后的钢坯温度较高，在第一段穿水冷却时采用强冷的方式，使得钢坯的表面温度迅速降低，由于热量的传递作用，表面温度降低之后，芯部热量逐渐向表面传递，为了使得芯部热量尽可能多的传递到表面，在第二段穿水冷却中采用弱冷的方式，弱冷之后，热传递使得表面温度有所升高，再次通过强冷方式快速冷却表面，从而使得表面热量被迅速带走，此时，热传递使得表面温度和芯部温度趋于一致，从而确保了力学性能的均匀性。
4.本发明的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，通过控制阀门开启程度可以控制水流量，进而控制穿水冷却的强弱程度，该种控制方式非常简便，在阀门开启一定长度后，将钢坯穿入水中进行穿水处理，钢坯在穿水过程中，其表面被全方位冷却，确保了表面冷却的均匀性。
5.本发明的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，在所述冷却步骤中，待钢坯回温后采用喷雾冷却的方式对所述钢坯进行降温冷却。喷雾冷却的方式是对穿水冷却的有利补充，通过喷雾冷却可以使得芯部的热量进一步扩散到表面，更加确保了芯部与表面温度的一致性。
6.本发明的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，在所述降温冷却后，将所述钢坯分散放置到冷床上进行10～12分钟的空冷。在喷雾冷却后，将钢坯分散放置到冷床上进行空冷，可以进一步补充喷雾冷却，使得表面热量进一步散失。
7.本发明的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，所述空冷后，将所述钢坯叠放后进行罩冷。罩冷是环冷的一种方式，为了避免上述冷却过程过快而对钢坯组织性能造成的不利影响，将所述钢坯叠放后进行罩冷，在经过穿水冷却、喷雾冷却以及空冷等冷却方式后，钢坯表面温度与芯部温度已经达到一致，此时，采用罩冷的方式，将冷却速度降下来，有利于改善钢坯的组织性能。
8.本发明的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，控制终轧温度在830℃-870℃范围内；控制水冷时间以及水冷后钢坯温度，使得钢坯3-7秒内通过700℃-850℃的温度区间，并将钢坯水冷后温度控制在600-650℃之间，显著降低了网状碳化物和带状碳化物的生成，并且，在冷却过程中，钢坯表面和心部的组织和性能大体一致，从而提高了轴承钢的品质 。
需要说明的是，本发明中穿水冷却是指以一定的运行速度，将钢坯插入水流中，钢坯运行方向与水流方向基本平行，在此，基本平行是指钢坯运行方向与水流方向形成的夹角在-5度到5度之间。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是采用本发明实施例1中所述的控制方法生产的轴承钢在放大500倍下的网状碳化物的金相图片；
图2是采用本发明实施例2中所述的控制方法生产的轴承钢在放大500倍下的网状碳化物的金相图片；
图3是采用本发明实施例3中所述的控制方法生产的轴承钢在放大500倍下的网状碳化物的金相图片；
图4是采用本发明实施例1中所述的控制方法生产的轴承钢在放大500倍下的带状碳化物的金相图片；
图5是采用本发明实施例2中所述的控制方法生产的轴承钢在放大500倍下的带状碳化物的金相图片；
图6是采用本发明实施例3中所述的控制方法生产的轴承钢在放大500倍下的带状碳化物的金相图片；
图7是采用现有生产方法生产的轴承钢在放大500倍下的网状碳化物的金相图片；
图8是采用现有生产方法生产的轴承钢在放大500倍下的带状碳化物的金相图片。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种钢坯直径为70mm的轴承钢网状碳化物的控制方法，包括：
步骤A.控制加热炉中各工艺段的温度，其中，控制预热段的温度为820℃，控制加热段的温度为1105℃，控制均热段的温度为1180℃；
步骤B.控制开轧温度为1060℃；
步骤C.控制终轧温度在830℃；
步骤D.控制水冷时间以及水冷后钢坯温度，使得钢坯5秒内通过700℃-850℃的温度区间，并将钢坯水冷后温度控制在600-650℃之间。
本实施例的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，控制轴承钢热轧时精轧道次的温度，使其在830-870℃范围内，避免碳化物大量析出，然后利用冷却设备对终轧后的棒材进行水冷，使其快速通过700-850℃温度范围，强烈抑制碳化物的析出，增加珠光体中渗碳体的比例。同时，水冷后棒材温度控制在650℃-750℃之间，避免生成贝氏体或马氏体组织，经生产验证，该方法对减少轴承钢网状碳化物和带状碳化物的形成效果显著，使得轴承钢中网状碳化物的评级达到GB/T18254中3级以下，轴承钢中碳化物的金相形态为半网状或质点状，如图1所示，轴承钢中带状碳化物的评级达到GB/T18254评级中的1级，如图4所示。
在所述步骤C中，通过专业可控的穿水冷却设备对钢材进行三段穿水冷却，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷, 每道穿水冷却中，钢坯运行方向与水流方向形成的夹角为-5度。
在此，需要说明的是，控制穿水冷却强弱的方式有很多，在本实施例中，通过控制穿水冷却装置的阀门开启程度来控制水流量，以此来控制冷却强弱的目的，具体地，第一段阀门开度为40%，第二段阀门开度为10%，第三段阀门开度为20%，每段水流量都控制在90-150m3/（h·m）。可确保5s内降低棒材表面温度100℃～200℃，之后待棒材回温后采用喷雾冷却的方式将棒材温度降至50℃～200℃，使其热量快速散出，然后将棒材分散开来放置到冷床上采用空冷方式冷却10分钟，最后下冷床将棒材叠加罩冷。
本实施例的轴承钢的网状碳化物和带状碳化物的控制方法，使所述棒材经过三段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷。精轧之后的棒材温度较高，在第一段穿水冷却时采用强冷的方式，使得棒材的表面温度迅速降低，由于热量的传递作用，表面温度降低之后，芯部热量逐渐向表面传递，为了使得芯部热量尽可能多的传递到表面，在第二段穿水冷却中采用弱冷方式，以使得冷却过程中预留较多的时间给芯部进行热传递，弱冷之后，热传递使得表面温度有所升高，再次通过强冷方式快速冷却表面，从而使得表面热量被迅速带走，此时，热传递使得表面温度和芯部温度趋于一致，从而确保了力学性能的均匀性。
实施例2
本实施例提供一种钢坯直径为80mm的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，包括：
步骤A．控制加热炉中各工艺段的温度，其中，控制预热段的温度为810℃，控制加热段的温度为1125℃，控制均热段的温度为1200℃；
步骤B.控制开轧温度在1100℃；
步骤C.控制终轧温度为850℃；
步骤D.控制水冷时间以及水冷后钢坯温度，使得钢坯4秒内通过750℃-850℃的温度区间，并将钢坯水冷后温度控制在600-650℃之间。
本实施例的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，控制轴承钢热轧时精轧道次的温度，使其在830-870℃范围内，避免碳化物大量析出，然后利用冷却设备对终轧后的棒材进行水冷，使其快速通过700-850℃温度范围，强烈抑制碳化物的析出，增加珠光体中渗碳体的比例。同时，水冷后棒材温度控制在600-650℃之间，避免生成贝氏体或马氏体组织，经生产验证，该方法对减少轴承钢网状碳化物和带状碳化物的形成效果显著，使得轴承钢中网状碳化物的评级达到GB/T18254评级中的3级，轴承钢中碳化物的金相形态为半网状或质点状，如图2所示，轴承钢中带状碳化物的评级达到GB/T18254评级中的1级，如图5所示。
在所述步骤C中，通过专业可控的穿水冷却设备对钢材进行三段穿水冷却，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷，每道穿水冷却中，钢坯运行方向与水流方向形成的夹角为5度。
在此，需要说明的是，控制穿水冷却强弱的方式有很多，在本实施例中，通过控制穿水冷却装置的阀门开启程度来控制水流量，以此来控制冷却强弱的目的，具体地，第一段阀门开度为40%，第二段阀门开度为10%，第三段阀门开度为20%，且保证每段水流量都控制在90-150m3/（h·m）。可确保4s内降低棒材表面温度100℃～200℃，之后待棒材回温后采用喷雾冷却的方式将棒材温度降至50℃～200℃，使其热量快速散出，然后将棒材分散开来放置到冷床上采用空冷方式冷却12分钟，最后下冷床将棒材叠加罩冷。
本实施例的轴承钢的生产方法，使所述棒材经过三段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷，其中，第三段穿水冷却的强度弱于第一段穿水冷却的强度。精轧之后的棒材温度较高，在第一段穿水冷却时采用强冷的方式，使得棒材的表面温度迅速降低，由于热量的传递作用，表面温度降低之后，芯部热量逐渐向表面传递，为了使得芯部热量尽可能多的传递到表面，在第二段穿水冷却中采用弱冷方式，以使得冷却过程中预留较多的时间给芯部进行热传递，弱冷之后，热传递使得表面温度有所升高，再次通过强冷方式快速冷却表面，从而使得表面热量被迅速带走，此时，热传递使得表面温度和芯部温度趋于一致，从而确保了力学性能的均匀性。
实施例3
本实施例提供一种钢坯直径为90mm的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，包括：
步骤A．控制加热炉中各工艺段的温度，其中，控制预热段的温度为830℃，控制加热段的温度为1155℃，控制均热段的温度为1220℃；
步骤B.控制开轧温度为1120℃；
步骤C.控制终轧温度为870℃；
步骤D.控制水冷时间以及水冷后钢坯温度，使得钢坯3秒内通过750℃-850℃的温度区间，并将钢坯水冷后温度控制在600-650℃之间。
本实施例的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，控制轴承钢热轧时精轧道次的温度，使其在830-870℃范围内，避免碳化物大量析出，然后利用冷却设备对终轧后的棒材进行水冷，使其快速通过700-850℃温度范围，强烈抑制碳化物的析出，增加珠光体中渗碳体的比例。同时，水冷后棒材温度控制在600-650℃之间，避免生成贝氏体或马氏体组织，经生产验证，该方法对减少轴承钢网状碳化物和带状碳化物的形成效果显著，使得轴承钢中网状碳化物的评级达到GB/T18254评级中的3级，轴承钢中碳化物的金相形态为半网状或质点状，如图3所示，轴承钢中带状碳化物的评级达到GB/T18254评级中的1级，如图6所示。
在所述步骤C中，通过专业可控的穿水冷却设备对钢材进行三段穿水冷却，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷，每道穿水冷却中，钢坯运行方向与水流方向形成的夹角为-3度。
在此，需要说明的是，控制穿水冷却强弱的方式有很多，在本实施例中，通过控制穿水冷却装置的阀门开启程度来控制水流量，以此来控制冷却强弱的目的，具体地，第一段阀门开度为40%，第二段阀门开度为30%，第三段阀门开度为40%，且保证每段水流量都控制在90-150m3/（h·m），可确保3s内降低棒材表面温度100℃～200℃，之后待棒材回温后采用喷雾冷却的方式将棒材温度降至50℃～200℃，使其热量快速散出，然后将棒材分散开来放置到冷床上采用空冷方式冷却10分钟，最后下冷床将棒材叠加罩冷。
本实施例的轴承钢的生产方法，使所述棒材经过三段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷，第一段穿水冷却的强度与第三段穿水冷却的强度相同。精轧之后的棒材温度较高，在第一段穿水冷却时采用强冷的方式，使得棒材的表面温度迅速降低，由于热量的传递作用，表面温度降低之后，芯部热量逐渐向表面传递，为了使得芯部热量尽可能多的传递到表面，在第二段穿水冷却中采用弱冷方式，以使得冷却过程中预留较多的时间给芯部进行热传递，弱冷之后，热传递使得表面温度有所升高，再次通过强冷方式快速冷却表面，从而使得表面热量被迅速带走，此时，热传递使得表面温度和芯部温度趋于一致，从而确保了力学性能的均匀性。
实施例4
本实施例提供一种钢坯直径为100mm的轴承钢网状碳化物的控制方法，包括：
步骤A．控制加热炉中各工艺段的温度，其中，控制预热段的温度为840℃，控制加热段的温度为1135℃，控制均热段的温度为1190℃；
步骤B.控制开轧温度为1110℃；
步骤C.控制终轧温度为860℃；
步骤D.控制水冷时间以及水冷后钢坯温度，使得钢坯6秒内通过750℃-850℃的温度区间，并将钢坯水冷后温度控制在600-650℃之间。
本实施例的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，控制轴承钢热轧时精轧道次的温度，使其在830-870℃范围内，避免碳化物大量析出，然后利用冷却设备对终轧后的棒材进行水冷，使其快速通过700-850℃温度范围，强烈抑制碳化物的析出，增加珠光体中渗碳体的比例。同时，水冷后棒材温度控制在600-650℃之间，避免生成贝氏体或马氏体组织，经生产验证，该方法对减少轴承钢网状碳化物和带状碳化物的形成效果显著，使得轴承钢中网状碳化物的评级达到GB/T18254评级中的3级，轴承钢中碳化物的金相形态为半网状或质点状；轴承钢中带状碳化物的评级达到GB/T18254评级中的1级。
在所述步骤C中，通过专业可控的穿水冷却设备对钢材进行三段穿水冷却，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷。
在此，需要说明的是，控制穿水冷却强弱的方式有很多，在本实施例中，通过控制穿水冷却装置的阀门开启程度来控制水流量，以此来控制冷却强弱的目的，具体地，第一段阀门开度为40%，第二段阀门开度为30%，第三段阀门开度为40%，且保证每段水流量都控制在90-150m3/（h·m），可确保5s内降低棒材表面温度100℃～200℃，之后待棒材回温后采用喷雾冷却的方式将棒材温度降至50℃～200℃，使其热量快速散出，然后将棒材分散开来放置到冷床上采用空冷方式冷却12分钟，最后下冷床将棒材叠加罩冷。
本实施例的轴承钢的生产方法，使所述棒材经过三段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷，每道穿水冷却中，钢坯运行方向与水流方向形成的夹角为3度。精轧之后的棒材温度较高，在第一段穿水冷却时采用强冷的方式，使得棒材的表面温度迅速降低，由于热量的传递作用，表面温度降低之后，芯部热量逐渐向表面传递，为了使得芯部热量尽可能多的传递到表面，在第二段穿水冷却中采用弱冷方式，以使得冷却过程中预留较多的时间给芯部进行热传递，弱冷之后，热传递使得表面温度有所升高，再次通过强冷方式快速冷却表面，从而使得表面热量被迅速带走，此时，热传递使得表面温度和芯部温度趋于一致，从而确保了力学性能的均匀性。
实施例5
本实施例提供一种钢坯直径为120mm的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，包括：
步骤A．控制加热炉中各工艺段的温度，其中，控制预热段的温度为850℃，控制加热段的温度为1155℃，控制均热段的温度为1220℃；
步骤B.控制开轧温度为1120℃；
步骤C.控制终轧温度为870℃；
步骤D.控制水冷时间以及水冷后钢坯温度，使得钢坯7秒内通过750℃-850℃的温度区间，并将钢坯水冷后温度控制在600-650℃之间。
本实施例的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，控制轴承钢热轧时精轧道次的温度，使其在830-870℃范围内，避免碳化物大量析出，然后利用冷却设备对终轧后的棒材进行水冷，使其快速通过700-850℃温度范围，强烈抑制碳化物的析出，增加珠光体中渗碳体的比例。同时，水冷后棒材温度控制在600-650℃之间，避免生成贝氏体或马氏体组织，经生产验证，该方法对减少轴承钢网状碳化物和带状碳化物的形成效果显著，使得轴承钢中网状碳化物的评级达到GB/T18254评级中的3级，轴承钢中碳化物的金相形态为半网状或质点状；轴承钢中带状碳化物的评级达到GB/T18254评级中的1级。
在所述步骤C中，通过专业可控的穿水冷却设备对钢材进行四段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用中强冷，第四段穿水冷却采用强冷，其中，第四段穿水冷却的强度与第一段穿水冷却的强度相同，第三段穿水冷却的强度弱于第四段穿水冷却的强度，每道穿水冷却中，钢坯运行方向与水流方向形成的夹角为-3度。
在此，需要说明的是，控制穿水冷却强弱的方式有很多，在本实施例中，通过控制穿水冷却装置的阀门开启程度来控制水流量，以此来控制冷却强弱的目的，具体地，第一段阀门开度为50%，第二段阀门开度为20%，第三段阀门开度为30%，第四段阀门开度为50%，且保证每段水流量都控制在90-150m3/（h·m），这样可确保7s内降低棒材表面温度100℃～200℃，之后待棒材回温后采用喷雾冷却的方式将棒材温度降至50℃～200℃，使其热量快速散出，然后将棒材分散开来放置到冷床上采用空冷方式冷却11分钟，最后下冷床将棒材叠加罩冷。
本实施例的轴承钢的网状碳化物和带状碳化物的控制方法，使所述棒材经过四段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用中强冷，第四段穿水冷却采用强冷，并且，第三段穿水冷却的强度弱于第四段穿水冷却的强度。精轧之后的棒材温度较高，在第一段穿水冷却时采用强冷的方式，使得棒材的表面温度迅速降低，由于热量的传递作用，表面温度降低之后，芯部热量逐渐向表面传递，为了使得芯部热量尽可能多的传递到表面，在第二段穿水冷却中采用弱冷方式，以使得冷却过程中预留较多的时间给芯部进行热传递，弱冷之后，热传递使得表面温度有所升高，再次通过强冷方式快速冷却表面，从而使得表面热量被迅速带走，此时，热传递使得表面温度和芯部温度趋于一致，从而确保了力学性能的均匀性。
实施例6
本实施例提供一种钢坯直径为140mm的轴承钢网状碳化物的控制方法，包括：
步骤A.控制加热炉中各工艺段的温度，其中，控制预热段的温度830℃，控制加热段的温度为1145℃，控制均热段的温度为1220℃；
步骤B.控制开轧温度为1080℃；
步骤C.控制终轧温度为860℃；
步骤D.控制水冷时间以及水冷后钢坯温度，使得钢坯5秒内通过750℃-850℃的温度区间，并将钢坯水冷后温度控制在600-650℃之间。
本实施例的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，控制轴承钢热轧时精轧道次的温度，使其在830-870℃范围内，避免碳化物大量析出，然后利用冷却设备对终轧后的棒材进行水冷，使其快速通过700-850℃温度范围，强烈抑制碳化物的析出，增加珠光体中渗碳体的比例。同时，水冷后棒材温度控制在600-650℃之间，避免生成贝氏体或马氏体组织，经生产验证，该方法对减少轴承钢网状碳化物和带状碳化物的形成效果显著，使得轴承钢中网状碳化物的评级达到GB/T18254评级中的2级，轴承钢中碳化物的金相形态为半网状或质点状；轴承钢中带状碳化物的评级达到GB/T18254评级中的1级。
在所述步骤C中，通过专业可控的穿水冷却设备对钢材进行四段穿水冷却，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用中强冷，第四段穿水冷却采用强冷，其中，第三段穿水冷却的强度弱于第四段穿水冷却的强度。每道穿水冷却中，钢坯运行方向与水流方向形成的夹角为2度。
在此，需要说明的是，控制穿水冷却强弱的方式有很多，在本实施例中，通过控制穿水冷却装置的阀门开启程度来控制水流量，以此来控制冷却强弱的目的，具体地，第一段阀门开度为50%，第二段阀门开度为20%，第三段阀门开度为30%，第四段阀门开度为50%，且保证每段水流量都控制在90-150m3/（h·m）可确保5s内降低棒材表面温度100℃～200℃，之后待棒材回温后采用喷雾冷却的方式将棒材温度降至50℃～200℃，使其热量快速散出，然后将棒材分散开来放置到冷床上采用空冷方式冷却10分钟，最后下冷床将棒材叠加罩冷。
本实施例的轴承钢的网状碳化物和带状碳化物的控制方法，使所述棒材经过四段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用中强冷，第四段穿水冷却采用强冷。精轧之后的棒材温度较高，在第一段穿水冷却时采用强冷的方式，使得棒材的表面温度迅速降低，由于热量的传递作用，表面温度降低之后，芯部热量逐渐向表面传递，为了使得芯部热量尽可能多的传递到表面，在第二段穿水冷却中采用弱冷方式，以使得冷却过程中预留较多的时间给芯部进行热传递，弱冷之后，热传递使得表面温度有所升高，再次通过强冷方式快速冷却表面，从而使得表面热量被迅速带走，此时，热传递使得表面温度和芯部温度趋于一致，从而确保了力学性能的均匀性。
如图1-8所示，上述实施例1-6中的轴承钢在500倍下的金相组织均为铁素体和珠光体，没有生成贝氏体或马氏体组织，经生产验证，该方法对减少轴承钢网状碳化物和带状碳化物的形成效果显著，使得轴承钢中网状碳化物的评级达到GB/T18254评级中的3级以下，轴承钢中碳化物的金相形态为半网状或质点状；轴承钢中带状碳化物的评级达到GB/T18254评级中的2级以下，并且带状碳化物的带宽相比于现有技术明显降低。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，其特征在于：包括
控制终轧温度在830℃-870℃范围内；
控制水冷时间以及水冷后钢坯温度，使得钢坯3-7秒内通过700℃-850℃的温度区间，并将钢坯水冷后温度控制在600℃-650℃之间；
根据钢坯直径，采用强弱交替的多段穿水冷却工艺控制冷却时间以及冷却后钢坯的温度。
2.根据权利要求1所述的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，其特征在于：
钢坯直径在≥70mm且＜90mm时，至少经过三段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷，第三段穿水冷却的强度弱于第一段穿水冷却的强度。
3.根据权利要求1所述的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，其特征在于：
钢坯直径在≥90mm且＜110mm时，至少经过三段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用强冷，第三段穿水冷却的强度与第一段穿水冷却的强度相同。
4.根据权利要求1所述的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，其特征在于：
钢坯直径在≥110mm且＜140mm时，至少经过四段穿水冷却，其中，第一段穿水冷却采用强冷，第二段穿水冷却采用弱冷，第三段穿水冷却采用中强冷，第四段穿水冷却采用强冷，其中，第四段穿水冷却的强度与第一段穿水冷却的强度相同，第三段穿水冷却的强度弱于第四段穿水冷却的强度。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，其特征在于：相对而言，直径大的钢坯的第一段穿水冷却的强度大于直径小的钢坯的第一段穿水冷却的强度。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，其特征在于：通过控制穿水冷却装置的阀门开启程度控制穿水冷却的强弱。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，其特征在于：控制终轧之前的开轧温度在1060-1120℃范围内。
8.根据权利要求7所述的轴承钢网状碳化物和带状碳化物的控制方法，其特征在于：控制开轧之前的加热炉中各工艺段的温度，其中，控制预热段的温度≤850℃，控制加热段的温度在1105-1155℃范围内，控制均热段的温度在1180-1220℃范围内。
9.一种轴承钢，生产过程中，采用权利要求1-8中任一项所述的控制方法控制网状碳化物，其特征在于：轴承钢中网状碳化物的评级达到GB/T18254评级中3级以下。
10.一种轴承钢，生产过程中，采用权利要求1-8中任一项所述的控制方法控制带状碳化物，其特征在于：轴承钢中带状碳化物的评级达到GB/T18254评级中的2级以下。
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