CN109266826B - 低碳化物网状级别GCr15轴承圆钢的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低碳化物网状级别GCr15轴承圆钢的生产方法，其方法工艺为：（1）连铸坯入炉加热，加热过程中在1200℃及以上高温段加热时间为5～7h；然后将连铸坯轧制成压缩比≥4.5的开方坯；（2）所述开方坯入炉加热，加热过程中在1200℃及以上高温段加热时间为2～3h；然后轧制成圆钢；（3）所述圆钢轧后进行快速冷却，冷却后返红最高温度≤550℃。本方法将连铸坯轧制成开方坯，消除铸坯中心缺陷；采用两次加热工艺以保证碳化物充分熔解、扩散；通过快速冷却以抑制网状碳化物的析出；从而达到有效地降低碳化物网状级别的目的；具有工艺简单、效果好的特点，能有效地降低产品碳化物网状级别，提升产品质量、提高所制成的轴承的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种圆钢的生产方法，尤其是一种低碳化物网状级别GCr15轴承圆钢的生产方法。
背景技术
轴承是机械设备中一种举足轻重的零部件，它的主要功能是支撑旋转轴或其它运动体，引导转动或移动运动并承受由轴或轴上零件传递而来的载荷。轴承在国际上素有“工业的心脏”的说法，是机械设备必不可少的“关节”， 在国民经济建设中发挥了重要作用。
轴承滚动体和套圈滚道之间的接触面积很小，使得接触压应力可高达3000～5000MPa，循环力次数每分钟可达数万次，因此轴承的工作条件极其苛刻。滚珠在转动时还受到离心力引起的附加载荷，它随转数增加而加大；同时，轴承滚珠和内外套圈之间还会产生滑动摩擦。因此，作为制造轴承的材料，轴承钢的机械性能必须达到极高的水平，才能满足工业制造的要求。轴承钢是特殊钢中最具代表性的钢种，其质量很大程度上决定了机械产品的精度、性能、寿命与运行的可靠性，轴承钢的质量水平也成为一个国家钢铁冶炼水平的标志之一。
GCr15轴承钢属于过共析钢，碳含量较高，在热加工生产过程中如果相关工艺控制不当，则冷却过程中碳化物开始从奥氏体中析出并沿奥氏体晶界长大，最终往往在奥氏体边界形成网状碳化物，影响钢的性能。随着网状碳化物级别的升高，热处理后钢的脆性提高，冲击韧性、抗拉强度和抗弯强度显著下降，接触疲劳强度也会显著降低。相关研究表明，网状碳化物升高1级，可使轴承寿命降低三分之一。
目前《GB/T18254-2016高碳铬轴承钢》标准中对网状级别有明确规定。热轧态交货的轴承钢网状级别比较松，φ60mm及以下规格球化退火态交货的轴承钢，其网状要求不大于2.5级，要求相对比较严格。
目前国内生产轴承钢的大型钢铁企业，均采用弧形连铸机生产连铸坯，其铸坯中心部位都存在疏松、缩孔等连铸缺陷，铸坯加热过程中其中心部位碳化物不能充分的熔解、扩散，轧制成圆钢（规格≤φ30mm）后其中心部位的碳化物网状容易超标。因此很有必要开发一种新的生产工艺制度，使轴承钢中心部位的网状满足国家标准要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种效果好的低碳化物网状级别GCr15轴承圆钢的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
（1）连铸坯入炉加热，加热过程中在1200℃及以上高温段加热时间为5～7h；然后将连铸坯轧制成压缩比≥4.5的开方坯；
（2）所述开方坯入炉加热，加热过程中在1200℃及以上高温段加热时间为2～3h；然后轧制成圆钢；
（3）所述圆钢轧后进行快速冷却，冷却后返红最高温度≤550℃。
本发明所述步骤（1）中，连铸坯的入炉温度为500～550℃。
本发明所述步骤（2）中，开方坯空冷后入炉。所述步骤（2）中，轧制圆钢的压缩比≥30。所述步骤（2）中，圆钢的终轧温度控制在900～950℃。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明将连铸坯轧制成开方坯，消除铸坯中心缺陷；采用两次加热工艺以保证碳化物充分熔解、扩散；通过快速冷却以抑制网状碳化物的析出；从而达到有效地降低碳化物网状级别的目的。本发明尤其适用于φ30mm及以下规格GCr15轴承钢，具有工艺简单、效果好的特点，能有效地降低产品碳化物网状级别和碳化物带状级别，提升产品质量、提高所制成的轴承的寿命。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为实施例1所得GCr15轴承钢横截面的网状高倍图片；
图2为实施例2所得GCr15轴承钢纵截面的网状高倍图片；
图3为实施例3所得GCr15轴承钢横截面的网状高倍图片；
图4为实施例4所得GCr15轴承钢纵截面的网状高倍图片；
图5为实施例5所得GCr15轴承钢横截面的网状高倍图片。
具体实施方式
本低碳化物网状级别GCr15轴承圆钢的生产方法采用下述工艺：
（1）采用步进式加热炉对GCr15钢连铸坯进行加热，为节约能源及保证加热效果，连铸坯热送入炉，入炉温度控制在500～550℃，连铸坯在加热炉高温段加热5～7小时，高温段加热温度为1200℃及以上，以保证碳化物熔解、扩散。
（2）将连铸坯轧制成较小断面的开方坯，压缩比不低于4.5（轧制前断面面积/轧制后断面面积），以消除铸坯中心部位的疏松、缩孔缺陷。
（3）开方坯在避风处空冷至常温后再次入步进式加热炉加热，在加热炉高温段加热2～3小时，高温段加热温度为1200℃及以上，以保证中心部位碳化物熔解、扩散。
（3）将开方坯轧制成圆钢，轧制的压缩比不小于30，终轧温度控制在900～950℃。
（4）GCr15轴承钢轧后冷却过程中析出网状碳化物的温度范围在900～700℃，大量析出网状碳化物的温度在850～700℃。为抑制网状碳化物的析出，本方法轧制完毕后进行穿水快速冷却，以缩短钢材在850～700℃温度范围内的时间，进而抑制网状碳化物的析出，穿水过程中水压1.3～1.7MPa；穿水后返红后最高温度不超过550℃，返红温度最好为500～550℃。
实施例1：本低碳化物网状级别GCr15轴承圆钢的生产方法具体如下所述。
所述连铸坯断面尺寸300mm*360mm，采用保温车热送入炉，入炉温度500℃，采用步进式加热炉进行加热，1250℃高温段加热时间5小时。将连铸坯轧制成150mm*142mm断面开方坯，压缩比5.1，开方坯缓冷至室温后再次进入加热炉进行加热，加热过程中1250℃高温段加热时间2.5小时。轧制φ30mm规格钢材，压缩比30，终轧温度920℃；轧后在线进行穿水快冷，穿水过程中水压1.5MPa，穿水后返红最高温度550℃。采用该工艺生产的GCr15轴承钢，图1所示，其纵截面、横截面网状级别均为2级，满足《GB/T18254-2016高碳铬轴承钢》相关要求。
实施例2：本低碳化物网状级别GCr15轴承圆钢的生产方法具体如下所述。
所述连铸坯采用弧形连铸机生产，铸坯断面尺寸300mm*360mm，采用保温车热送入炉，入炉温度520℃，采用步进式加热炉进行加热，1220℃高温段加热时间6小时。将连铸坯轧制成150mm*150mm断面开方坯，压缩比4.8，开方坯缓冷至室温后再次进入加热炉进行加热，加热过程中1230℃高温段加热时间3小时。轧制φ28mm规格钢材，压缩比36.5，终轧温度930℃；轧后在线进行穿水快冷，穿水过程中水压1.6MPa，穿水后返红最高温度540℃。采用该工艺生产的GCr15轴承钢，图2所示，其纵截面、横截面网状级别分别均为2级，满足《GB/T18254-2016高碳铬轴承钢》相关要求。
实施例3：本低碳化物网状级别GCr15轴承圆钢的生产方法具体如下所述。
所述连铸坯采用弧形连铸机生产，铸坯断面尺寸300mm*360mm，采用保温车热送入炉，入炉温度530℃，采用步进式加热炉进行加热，1200℃高温段加热时间6小时。将连铸坯轧制成150mm*160mm断面开方坯，压缩比4.5，开方坯缓冷至室温后再次进入加热炉进行加热，加热过程中1220℃高温段加热时间2小时。轧制φ25mm规格钢材，压缩比48.9，终轧温度900℃；轧后在线进行穿水快冷，穿水过程中水压1.4MPa，穿水后返红最高温度520℃。采用该工艺生产的GCr15轴承钢，图3所示，其纵截面、横截面网状级别分别为2级和2.5级，满足《GB/T18254-2016高碳铬轴承钢》相关要求。
实施例4：本低碳化物网状级别GCr15轴承圆钢的生产方法具体如下所述。
所述连铸坯采用弧形连铸机生产，铸坯断面尺寸300mm*360mm，采用保温车热送入炉，入炉温度540℃，采用步进式加热炉进行加热，1240℃高温段加热时间6.5小时。将连铸坯轧制成150mm*130mm断面开方坯，压缩比5.5，开方坯缓冷至室温后再次进入加热炉进行加热，加热过程中1240℃高温段加热时间2.5小时。轧制φ24mm规格钢材，压缩比43.1，终轧温度940℃；轧后在线进行穿水快冷，穿水过程中水压1.7MPa，穿水后返红最高温度520℃。采用该工艺生产的GCr15轴承钢，图4所示，其纵截面、横截面网状级别均为2级，满足《GB/T18254-2016高碳铬轴承钢》相关要求。
实施例5：本低碳化物网状级别GCr15轴承圆钢的生产方法具体如下所述。
所述连铸坯采用弧形连铸机生产，铸坯断面尺寸300mm*360mm，采用保温车热送入炉，入炉温度550℃，采用步进式加热炉进行加热，1230℃高温段加热时间7小时。将连铸坯轧制成150mm*130mm断面开方坯，压缩比5.5，开方坯缓冷至室温后再次进入加热炉进行加热，加热过程中1200℃高温段加热时间2.5小时。轧制φ22mm规格钢材，压缩比51.3，终轧温度925℃；轧后在线进行穿水快冷，穿水过程中水压1.5MPa，穿水后返红最高温度510℃。采用该工艺生产的GCr15轴承钢，图5所示，其纵截面、横截面网状级别分别为2级和2.5级，满足《GB/T18254-2016高碳铬轴承钢》相关要求。
实施例6：本低碳化物网状级别GCr15轴承圆钢的生产方法具体如下所述。
所述连铸坯采用弧形连铸机生产，铸坯断面尺寸300mm*360mm，采用保温车热送入炉，入炉温度550℃，采用步进式加热炉进行加热，1280℃高温段加热时间6小时。将连铸坯轧制成150mm*150mm断面开方坯，压缩比4.8，开方坯缓冷至室温后再次进入加热炉进行加热，加热过程中1250℃高温段加热时间3小时。轧制φ20mm规格钢材，压缩比71.6，终轧温度950℃；轧后在线进行穿水快冷，穿水过程中水压1.3MPa，穿水后返红最高温度500℃。采用该工艺生产的GCr15轴承钢，其纵截面、横截面网状级别分别为1级和2级，满足《GB/T18254-2016高碳铬轴承钢》相关要求。
实施例7：本低碳化物网状级别GCr15轴承圆钢的生产方法具体如下所述。
所述连铸坯采用弧形连铸机生产，铸坯断面尺寸300mm*360mm，采用保温车热送入炉，入炉温度550℃，采用步进式加热炉进行加热，1210℃高温段加热时间7小时。将连铸坯轧制成150mm*130mm断面开方坯，压缩比5.5，开方坯缓冷至室温后再次进入加热炉进行加热，加热过程中1280℃高温段加热时间3小时。轧制φ18mm规格钢材，压缩比76.6，终轧温度910℃；轧后在线进行穿水快冷，穿水过程中水压1.4MPa，穿水后返红最高温度500℃。采用该工艺生产的GCr15轴承钢，其纵截面、横截面网状级别均为2级，满足《GB/T18254-2016高碳铬轴承钢》相关要求。
生产案例统计：某大型钢铁公司，采用150mm*150mm、150mm *130mm断面连铸坯轧制φ30mm及以下规格轴承钢，加热过程中1200℃以上高温段加热时间控制在2.5小时，轧制完毕后钢材在冷床空冷，其钢材网状超过2.5级的比例在80%以上。采用300mm*360mm断面连铸坯热送入炉，1200℃以上高温段加热时间控制在5～7小时，轧制成150mm*150mm、150mm *130mm断面开方坯；开方坯冷却至室温后再次入炉加热，1200℃以上高温段加热时间控制在2～3小时，轧制φ18mm～φ30mm规格轴承钢，轧后在线进行穿水快冷，钢材穿水后返红最高温度510～550℃，采用该工艺生产的钢材网状均不超过2.5级，满足高端用户的要求。
Claims (4)
1.一种低碳化物网状级别GCr15轴承圆钢的生产方法，其特征在于，其方法工艺为：（1）连铸坯热送入炉加热，加热过程中在1200℃及以上高温段加热时间为5～7h；然后将连铸坯轧制成压缩比≥4.5的开方坯；
（2）所述开方坯入炉加热，加热过程中在1200℃及以上高温段加热时间为2～3h；然后轧制成圆钢；所述圆钢的终轧温度控制在900～950℃；所述圆钢规格为φ30mm及以下；
（3）所述圆钢轧后进行快速冷却，冷却后返红最高温度≤550℃。
2.根据权利要求1所述的低碳化物网状级别GCr15轴承圆钢的生产方法，其特征在于：所述步骤（1）中，连铸坯的入炉温度为500～550℃。
3.根据权利要求1所述的低碳化物网状级别GCr15轴承圆钢的生产方法，其特征在于：所述步骤（2）中，开方坯空冷后入炉。
4.根据权利要求1、2或3所述的低碳化物网状级别GCr15轴承圆钢的生产方法，其特征在于：所述步骤（2）中，轧制圆钢的压缩比≥30。
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