CN110643798A - 一种连铸GCr15轴承钢盘条碳化物网状控制方法 - Google Patents

一种连铸GCr15轴承钢盘条碳化物网状控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种连铸GCr15轴承钢盘条碳化物网状控制方法，该控制方法通过对GCr15的化学成分进行设计优化；在钢坯投用前根据过热度和低倍对其进行评价分级，根据坯料分级明确投料规格，对加热工艺进行特殊控制，降级坯料适当延长炉温≥1150℃高温段时间，同时适当提高开轧温度，在长时间高温扩散条件下努力缓解铸坯偏析；对盘卷风冷工艺进行改进，盘卷在风冷冷却工艺根据规格大小进行调整，从吐丝温度快速冷却到700℃以下，且盘卷在630‑700℃左右维持一定时间后再进入罩盖，实现了碳化物网状的有效控制。

Description

一种连铸GCr15轴承钢盘条碳化物网状控制方法
技术领域
本发明涉及一种盘条碳化物均匀性控制方法，具体涉及一种连铸GCr15轴承钢盘条碳化物网状控制方法。
背景技术
高碳铬连铸轴承钢盘条GCr15主要用于制作各种轴承的滚珠、滚柱和套圈，对碳化物均匀性要求极为严格，特别是网状碳化物的存在，会增加钢的脆性，降低轴承的疲劳寿命。在轴承钢盘条生产过程中，如何降低轧材网状碳化物级别一直是我们持续研究的课题。
轴承钢盘条碳化物网状控制一般采用低温终轧+轧后快速冷却工艺，但渗碳体沿晶界析出问题并没有得到根本解决，特别是连铸轴承钢盘条心部和偏析带上的网一直存在。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种连铸GCr15轴承钢盘条碳化物网状控制方法，该方法实现了碳化物网状的有效控制，满足轴承钢用户的使用要求。
技术方案：本发明所述的一种连铸GCr15轴承钢盘条碳化物网状控制方法，包括：
(1)对元素组成中C、Cr、Mn的含量按照标准含量的中下限控制，其余元素按照标准含量控制；
(2)根据过热度和低倍将连铸坯分为Ⅰ类坯、Ⅱ类坯和Ⅲ类坯，且Ⅰ类坯、Ⅱ类坯、Ⅲ类坯依次降级；
(3)根据连铸坯评级，确定可投料规格大小、炉温≥1150℃高温段加热时间和开轧温度范围；Ⅰ类坯投用≤22mm规格，Ⅱ类坯投用≤15mm规格，Ⅲ类坯投用≤7mm规格；Ⅱ类坯和Ⅲ类坯的高温段加热时间较Ⅰ类坯的高温段加热时间延长15分钟，且开轧温度较Ⅰ类坯的开轧温度提高10度；
(4)对盘卷在风冷线上的冷却温度进行控制，在轧制温度、吐丝温度一致的情况下，根据投料规格大小，调整一段辊道速度、保温罩盖开启数量、风机数量，以保证盘卷从吐丝温度开始在10秒内快速冷却到700℃以下，且盘卷在630-700℃维持10-15秒后入罩盖，盘卷在罩盖内返红温度最高点不超过700℃；
(5)规范成品盘条取样：每个轧制号初检从6支不同盘条上取样，其中3支从吐丝头部取样，3支从吐丝尾部取样，每支盘条只取1支样用于碳化物网状检验。
其中，所述元素组成中C、Cr、Mn的质量百分比含量分别控制为C：0.95-1.01％，Cr：1.42-1.58％，Mn：0.26-0.38％。以对钢盘条的化学成分进行设计优化。
进一步的，所述元素组成中C、Cr、Mn的质量百分比含量分别控制为C：0.97-0.98％，Cr：1.44-1.45％，Mn：0.31-0.33％。
评价分级的要求为：所述Ⅰ类坯的过热度为15～25℃，低倍：中心疏松≤2.0，缩孔≤0.5，中心偏析≤2.0；所述Ⅱ类坯的过热度为25～35℃，低倍：中心疏松≤2.5，缩孔≤1.0，中心偏析≤2.5；所述Ⅲ类坯的过热度≤15℃或≥35℃，低倍：中心疏松≥3.0，缩孔≤1.5，中心偏析≥3.0；且Ⅰ类坯和Ⅱ类坯的低倍任意一项超出上限值，连铸坯的评级即降级。
所述Ⅰ类坯的投料规格为5.0-22.0mm，炉温≥1150℃高温段加热时间≥55min，开轧温度1110-1140℃；所述Ⅱ类坯的投料规格为5.0-15.0mm，炉温≥1150℃高温段加热时间≥70min，开轧温度1120-1150℃；所述Ⅲ类坯的投料规格为5.0-7.0mm，炉温≥1150℃高温段加热时间≥70min，开轧温度1120-1150℃。
当投料规格为15.5-22.0mm时，一段辊道速度为41-50rpm，保护罩开启1-12#，风机开启8-10台，入罩盖温度630-680℃；当投料规格为7.5-15.0mm时，一段辊道速度为51-60rpm，保护罩开启1-10#，风机开启5-7台，入罩盖温度640-690℃；当投料规格为5.0-7.0mm时，一段辊道速度为61-70rpm，保护罩开启1-8#，风机开启2-4台，入罩盖温度650-700℃。
具体的取样检验标准如下：
初检时，当6支样的碳化物网状都符合要求时，判定为合格。
初检时，如若6支样的其中1支样不合格，再从该轧制号剩余盘卷上随机抽2支盘条；若不合格样为头部，则取2个头部，若不合格样为尾部，则取2个尾部；复检的2支样都合格则判定为合格，否则判定为不合格。
初检时，如若6支样的其中2支样不合格，再从该轧制号剩余盘卷上随机抽4支盘条；若不合格样为头部，则每支对应取2个头部，若不合格样为尾部，则每支对应取2个尾部；复检的4支样都合格则判定为合格，否则判定为不合格。
初检时，如若6支样的其中3支样不合格，则直接判定为不合格，不再复样。
有益效果：该控制方法通过对GCr15的化学成分进行设计优化；在钢坯投用前根据过热度和低倍对其进行评价分级，根据坯料分级明确投料规格，对加热工艺进行特殊控制，降级坯料适当延长炉温≥1150℃高温段时间，同时适当提高开轧温度，在长时间高温扩散条件下努力缓解铸坯偏析；对盘卷风冷工艺进行改进，盘卷在风冷冷却工艺根据规格大小进行调整，从吐丝温度开始在10秒内快速冷却到700℃以下，且盘卷在630-700℃维持10-15秒后入罩盖，盘卷在罩盖内返红温度最高点不超过700℃；实现了碳化物网状的有效控制。
具体实施方式
一种连铸GCr15轴承钢盘条碳化物网状控制方法，该方法首先对GCr15化学成分进行设计优化，根据过热度和低倍对钢坯进行评价分级，对投料规格、加热工艺等进行特殊控制，对盘卷风冷工艺进行改进，实现了碳化物网状的有效控制。具体要求如下：
(1)化学成分：碳、铬、锰实施点成分偏中下限控制，其余成分正常控制。其中，碳、铬、锰的控制以质量百分比计为碳0.98±0.03％，铬1.5±0.08％，锰0.32±0.06。
(2)连铸坯根据过热度和低倍按表1原则进行评价分级：
表1连铸坯分级原则
坯料分类 过热度 低倍(其中一项超出上限值评级就下降)
Ⅰ类坯 15-25℃ 中心疏松≤2.0，缩孔≤0.5，中心偏析≤2.0
Ⅱ类坯 25-35℃ 中心疏松≤2.5，缩孔≤1.0，中心偏析≤2.5
Ⅲ类坯 ≤15℃或≥35℃ 中心疏松≥3.0，缩孔≤1.5，中心偏析≥3.0
(3)连铸钢坯根据评级确定可投料规格大小、炉温≥1150℃高温段加热时间和开轧温度范围，Ⅰ类坯可投用所有生产规格，Ⅱ类坯只能投用≤15mm规格，Ⅲ类坯只能投用≤7mm规格，为保证连铸坯偏析能有效扩散，Ⅱ类坯和Ⅲ类坯高温段时间需延长15分钟，且开轧温度提高10度。具体见表2：
表2投料规格、高温段加热时间、开轧温度参数
坯料分级 投用规格 炉温≥1150℃时间 开轧温度
Ⅰ类坯 5.0-22.0mm ≥55min 1110-1140℃
Ⅱ类坯 5.0-15.0mm ≥70min 1120-1150℃
Ⅲ类坯 5.0-7.0mm ≥70min 1120-1150℃
(4)对盘卷在风冷线上的冷却温度进行控制，在轧制温度、吐丝温度基本一致的情况下，根据投料规格大小，调整一段辊道速度、保温罩盖开启数量、风机数量，以保证盘卷从吐丝温度开始在10秒内快速冷却到700℃以下，且盘卷在630-700℃维持10-15秒后入罩盖，盘卷在罩盖内返红温度最高点不超过700℃；具体要求如表3：
表3各投料规格盘卷在风冷线上的控制参数
生产规格 一段辊道速度 罩盖开启数量 风机开启数量 入罩盖温度
15.5-22.0mm 41-50rpm 1-12# 8-10台 630-680℃
7.5-15.0mm 51-60rpm 1-10# 5-7台 640-690℃
5.0-7.0mm 61-70rpm 1-8# 2-4台 650-700℃
(5)成品盘条取样规范：每个轧制号从6支不同盘条上取样，其中3支从吐丝头部取样，3支从吐丝尾部取样，每支盘条只取1支样，6支样的碳化物网状都不超过GB/T 18254-2016附录A第7评级图判定为合格。初检其中1支样不合格，再从该轧制号剩余盘卷上随机抽2卷，若不合格样为头部就取两个头，若不合格样为尾部就取两个尾，复检的2个样都合格判合格，否则判不合格。初检其中2支样不合格，再从该轧制号剩余盘卷上随机抽4卷，若不合格样为头部就加取两个头，若不合格样为尾部就加取两个尾，复检的4个样都合格判合格，否则判不合格。初检其中3支样不合格，直接判为不合格，不允许复样。
实施例1：某厂19704977炉号，其化学元素组成中碳为0.97％、铬1.45％、锰0.33％，其余成分正常控制。该炉号过热度23℃，中心疏松为1.5级，缩孔0.5级，中心偏析1.5级，评为Ⅰ类坯。其投料规格为22.0mm规格，炉温≥1150℃时间为58min，开轧温度为1110度。一段辊道速度为45rpm，罩盖开1-12#，风机开10台，入罩盖温度为680度。该炉号共45支钢，从前3支后3支合格品上取样，前3支取头后3支取尾，6支样的碳化物网状都不超过GB/T18254-2016附录A第7评级图，综合判定为合格。
实施例2：某厂19704272炉号，其化学元素组成中碳为0.98％、铬1.44％、锰0.31％，其余成分正常控制。该炉号过热度28℃，中心疏松为2.0级，缩孔0.5级，中心偏析2.0级，评为Ⅱ类坯。其投料规格为15.0mm规格，炉温≥1150℃时间为72min，开轧温度为1120度。一段辊道速度为55rpm，罩盖开1-10#，风机开7台，入罩盖温度为690度。该炉号共40支钢，从前3支后3支合格品上取样，前3支取头后3支取尾，6支样的碳化物网状都不超过GB/T 18254-2016附录A第7评级图，综合判定为合格。
实施例3：某厂19704286炉号，其化学元素组成中碳为0.98％、铬1.44％、锰0.31％，其余成分正常控制。该炉号过热度33℃，中心疏松为2.5级，缩孔1.5级，中心偏析2.5级，评为Ⅲ类坯。其投料规格为7.0mm规格，炉温≥1150℃时间为75min，开轧温度为1120度。一段辊道速度为65rpm，罩盖开1-8#，风机开4台，入罩盖温度为700度。该炉号共42支钢，从前3支后3支合格品上取样，前3支取头后3支取尾，6支样的碳化物网状都不超过GB/T18254-2016附录A第7评级图，综合判定为合格。
此外，还提供多组试验数据以证明本发明的控制效果。各实施例情况见表4和表5：
表4实施例4-10的评级情况
Figure BDA0002218006060000051
表5实施例4-10的参数
Figure BDA0002218006060000052
Figure BDA0002218006060000061
实施例4-10均按照本发明的成品盘条取样规范进行取样检测，其中实施例4-9初检6支均不超过GB/T 18254-2016附录A第7评级图，实施例10初检1支不符合，复样合格，综合判定为合格。
采用该控制方法在生产线上的控制合格率为100％。

Claims (10)

1.一种连铸GCr15轴承钢盘条碳化物网状控制方法，其特征在于，包括：
(1)对元素组成中C、Cr、Mn的含量按照标准含量的中下限控制，其余元素按照标准含量控制；
(2)根据过热度和低倍将连铸坯分为Ⅰ类坯、Ⅱ类坯和Ⅲ类坯，且Ⅰ类坯、Ⅱ类坯、Ⅲ类坯依次降级；
(3)根据连铸坯评级，确定可投料规格大小、炉温≥1150℃高温段加热时间和开轧温度范围；Ⅰ类坯投用≤22mm规格，Ⅱ类坯投用≤15mm规格，Ⅲ类坯投用≤7mm规格；Ⅱ类坯和Ⅲ类坯的高温段加热时间较Ⅰ类坯的高温段加热时间延长15分钟，且开轧温度较Ⅰ类坯的开轧温度提高10度；
(4)对盘卷在风冷线上的冷却温度进行控制，在轧制温度、吐丝温度一致的情况下，根据投料规格大小，调整一段辊道速度、保温罩盖开启数量、风机数量，以保证盘卷从吐丝温度开始在10秒内快速冷却到700℃以下，且盘卷在630-700℃维持10-15秒后入罩盖，盘卷在罩盖内返红温度最高点不超过700℃；
(5)规范成品盘条取样：每个轧制号初检从6支不同盘条上取样，其中3支从吐丝头部取样，3支从吐丝尾部取样，每支盘条只取1支样用于碳化物网状检验。
2.根据权利要求1所述的连铸GCr15轴承钢盘条碳化物网状控制方法，其特征在于，所述元素组成中C、Cr、Mn的质量百分比含量分别控制为C：0.95-1.01％，Cr：1.42-1.58％，Mn：0.26-0.38％。
3.根据权利要求2所述的连铸GCr15轴承钢盘条碳化物网状控制方法，其特征在于，所述元素组成中C、Cr、Mn的质量百分比含量分别控制为C：0.97-0.98％，Cr：1.44-1.45％，Mn：0.31-0.33％。
4.根据权利要求1所述的连铸GCr15轴承钢盘条碳化物网状控制方法，其特征在于，所述Ⅰ类坯的过热度为15～25℃，低倍：中心疏松≤2.0，缩孔≤0.5，中心偏析≤2.0；所述Ⅱ类坯的过热度为25～35℃，低倍：中心疏松≤2.5，缩孔≤1.0，中心偏析≤2.5；所述Ⅲ类坯的过热度≤15℃或≥35℃，低倍：中心疏松≥3.0，缩孔≤1.5，中心偏析≥3.0；且Ⅰ类坯和Ⅱ类坯的低倍任意一项超出上限值，连铸坯的评级即降级。
5.根据权利要求4所述的连铸GCr15轴承钢盘条碳化物网状控制方法，其特征在于，所述Ⅰ类坯的投料规格为5.0-22.0mm，炉温≥1150℃高温段加热时间≥55min，开轧温度1110-1140℃；所述Ⅱ类坯的投料规格为5.0-15.0mm，炉温≥1150℃高温段加热时间≥70min，开轧温度1120-1150℃；所述Ⅲ类坯的投料规格为5.0-7.0mm，炉温≥1150℃高温段加热时间≥70min，开轧温度1120-1150℃。
6.根据权利要求5所述的连铸GCr15轴承钢盘条碳化物网状控制方法，其特征在于，当投料规格为15.5-22.0mm时，一段辊道速度为41-50rpm，保护罩开启1-12#，风机开启8-10台，入罩盖温度630-680℃；当投料规格为7.5-15.0mm时，一段辊道速度为51-60rpm，保护罩开启1-10#，风机开启5-7台，入罩盖温度640-690℃；当投料规格为5.0-7.0mm时，一段辊道速度为61-70rpm，保护罩开启1-8#，风机开启2-4台，入罩盖温度650-700℃。
7.根据权利要求1所述的连铸GCr15轴承钢盘条碳化物网状控制方法，其特征在于，初检时，当6支样的碳化物网状都符合要求时，判定为合格。
8.根据权利要求1所述的连铸GCr15轴承钢盘条碳化物网状控制方法，其特征在于，初检时，如若6支样的其中1支样不合格，再从该轧制号剩余盘卷上随机抽2支盘条；若不合格样为头部，则取2个头部，若不合格样为尾部，则取2个尾部；复检的2支样都合格则判定为合格，否则判定为不合格。
9.根据权利要求1所述的连铸GCr15轴承钢盘条碳化物网状控制方法，其特征在于，初检时，如若6支样的其中2支样不合格，再从该轧制号剩余盘卷上随机抽4支盘条；若不合格样为头部，则每支对应取2个头部，若不合格样为尾部，则每支对应取2个尾部；复检的4支样都合格则判定为合格，否则判定为不合格。
10.根据权利要求1所述的连铸GCr15轴承钢盘条碳化物网状控制方法，其特征在于，初检时，如若6支样的其中3支样不合格，则直接判定为不合格，不再复样。
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