CN111020149B - 一种轴承钢棒材轧制工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冶金行业特殊钢加工领域，更具体地说，它涉及一种轴承钢棒材轧制工艺，其技术方案要点是：包括连铸坯放入加热炉加热，加热分为四段加热，依次为预热段、加热一段、加热二段和均热段，预热段的温度为400‑650℃，加热一段温度为800～1000℃，加热二段的温度为1190～1250℃，均热段的温度为1200～1240℃，四段总加热时间≥400分钟；加热后的连铸坯进行轧制，包括粗轧、中轧和预精轧，粗轧的开轧温度为1050～1100℃；预精轧的终轧温度为880～950℃；轧件依次经过第一段穿水冷却、第二段穿水冷却和第三段穿水冷却处理后，在冷床上进行空冷返红，返红温度为600～700℃。本发明具有使降低轴承钢的网状碳化物等级，降低钢的脆性，提高轴承钢的疲劳寿命的优点。

Description

一种轴承钢棒材轧制工艺
技术领域
本发明涉及冶金行业特殊钢加工领域，更具体地说，它涉及一种轴承钢棒材轧制工艺。
背景技术
轴承钢广泛应用于矿山机械、精密机床、冶金设备、重型装备与高档轿车等重大装备领域和风力发电、高铁动车及航空航天等新兴产业领域。
由于轴承钢中碳化物分布不均匀，尤其是网状碳化物的存在，增加了钢的脆性，大幅度降低轴承的疲劳寿命，制约我国轴承钢品质向高端晋级，成为我国钢铁行业一直关注的焦点问题。
目前《GB/T18254-2016高碳铬轴承钢》标准中对轴承钢网状级别有明确规定：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，此要求使得国内大部分特钢企业生产的轴承钢都无法满足，因此现有的轴承钢都需要经过工艺处理，使轴承钢网状满足国家标准要求。
上述方案存在缺陷：现有的降低轴承钢盘条碳化物网状级别的方法不适用于小规格棒材连续生产特点和产量要求。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种轴承钢棒材轧制工艺，具有使降低轴承钢的网状碳化物等级，降低钢的脆性，提高轴承钢的疲劳寿命的优点。
一种轴承钢棒材轧制工艺，包括:
连铸坯放入加热炉加热，加热分为四段加热，依次为预热段、加热一段、加热二段和均热段，预热段的温度为400-650℃，加热一段温度为800～1000℃，加热二段的温度为1190～1250℃，均热段的温度为1200～1240℃，四段总加热时间≥400分钟；
加热后的连铸坯进行轧制，包括粗轧、中轧和预精轧，粗轧的开轧温度为1050～1100℃；预精轧的终轧温度为880～950℃；
轧件依次经过第一段穿水冷却、第二段穿水冷却和第三段穿水冷却处理后，在冷床上进行空冷返红，返红温度为600～700℃，空冷至室温获得最终的成品棒材。
在一个实施例中，在连铸坯放入加热炉加热步骤后，还包括：
对加热后的连铸坯进行高压水除磷，除磷的压力≥20MPa。
在一个实施例中，所述预热段和加热一段保温时间要求≥190分钟，加热二段和均热段保温时间为210～270分钟。
在一个实施例中，所述粗轧的总道次为6道次，中轧的总道次为6道次，预精轧的总道次为4道次。
在一个实施例中，所述第一段穿水冷却工序中，水冷速度为50-120℃/s；水冷速度是由冷却水的压力和流量决定，压力和流量越大，冷却速度越快；第一次穿水冷的压力为0.3-0.6MPa，流量为60-120m3/h。
在一个实施例中，所述第二段穿水冷却工序中，水冷速度为40-120℃/s；第二次穿水冷的压力为0.4-1.2MPa，流量为80-250m3/h。
在一个实施例中，所述第三段穿水冷却工序中，水冷速度为10-60℃/s；第三次穿水冷的压力为0.3-0.8MPa，流量为60-180m3/h。
在一个实施例中，所述第一段穿水冷却、第二段穿水冷却和第三段穿水冷却均采用多段间歇冷却方式，每个穿水冷却过程中各设置2-9个水箱，且相邻的两个水箱之间间隔距离为4-8m，每个水箱的水流量和压力单独控制。
在一个实施例中，在第一段穿水冷却的步骤后，还包括：
对轧件进行精轧轧制处理，轧制后轧件温度为820～870℃。
在一个实施例中，在第二段穿水冷却的步骤后，还包括
对轧件进行减定径轧制，所述减定径轧制的压下量根据轧件的规格设置，压下量为20％-30％。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
首先将轴承钢经过高温充分加热，控制网状碳化物充分固溶于奥氏体中，然后分规格段选择不同的穿水工艺进行轧制，从而细化晶粒并破碎网状碳化物；采用多段间歇冷却方式有利于防止温度降过快和在低温段时间过长而形成马氏体或贝氏体，全程避开网状碳化物高析出温度带，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
图1是本实施例一种轴承钢棒材轧制工艺的流程示意图；
图2是本实施例中Φ30规格GCr15热轧态网状碳化物金相图；
图3是本实施例中Φ30规格GCr15球化退火态网状碳化物金相图；
图4是本实施例中Φ50规格GCr15热轧态网状碳化物金相图；
图5是本实施例中Φ50规格GCr15球化退火态网状碳化物金相图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
如图1所示，一种轴承钢棒材轧制工艺，包括:
步骤101：连铸坯放入加热炉加热，加热分为四段加热，依次为预热段、加热一段、加热二段和均热段，预热段的温度为400-650℃，加热一段温度为800～1000℃，加热二段的温度为1190～1250℃，均热段的温度为1200～1240℃，四段总加热时间≥400分钟。
步骤102：加热后的连铸坯进行轧制，包括粗轧、中轧和预精轧，粗轧的开轧温度为1050～1100℃；预精轧的终轧温度为880～950℃。
步骤103：轧件依次经过第一段穿水冷却、第二段穿水冷却和第三段穿水冷却处理后，在冷床上进行空冷返红，返红温度为600～700℃，空冷至室温获得最终的成品棒材。
首先将轴承钢经过高温充分加热，控制网状碳化物充分固溶于奥氏体中，然后分规格段选择不同的穿水工艺进行轧制，从而细化晶粒并破碎网状碳化物；采用多段间歇冷却方式有利于防止温度降过快和在低温段时间过长而形成马氏体或贝氏体，全程避开网状碳化物高析出温度带，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。
在一个实施例中，在连铸坯放入加热炉加热步骤后，还包括：
对加热后的连铸坯进行高压水除磷，除磷的压力≥20MPa。
钢铁在高温状态下被氧化，在其表面形成一层致密的氧化磷皮，在轧制前需要将这层氧化铁皮除去，避免在轧制过程中它们会被轧辊压入到带钢表面，影响其表面质量。
在一个实施例中，所述预热段和加热一段保温时间要求≥190分钟，加热二段和均热段保温时间为210～270分钟。
采用分段式加热并保温的方式，保证网状碳化物充分溶于奥氏体中。
在一个实施例中，所述粗轧的总道次为6道次，中轧的总道次为6道次，预精轧的总道次为4道次。
经过多次轧制，细化轧件内部的晶粒使组织更加紧密。
在一个实施例中，所述第一段穿水冷却工序中，水冷速度为50-120℃/s；水冷速度是由冷却水的压力和流量决定，压力和流量越大，冷却速度越快；以φ20-φ40和φ40-φ60的规格为例，第一次穿水冷的压力为0.3-0.6MPa，流量为60-120m3/h。
φ40-φ60规格的轧件经过第一次穿水冷却返红后，温度为800～850℃，以便进行后续的第二段穿水冷却。
在一个实施例中，所述第二段穿水冷却工序中，水冷速度为40-120℃/s；第二次穿水冷的压力为0.4-1.2MPa，流量为80-250m3/h。
φ40-φ60规格的轧件经过第二段穿水冷却返红后，温度为700～750℃，以便进行后续的第三段穿水冷却。
在一个实施例中，所述第三段穿水冷却工序中，水冷速度为10-60℃/s；第三次穿水冷的压力为0.3-0.8MPa，流量为60-180m3/h。
φ40-φ60规格的轧件经过第三段穿水冷却返红后，温度为600～680℃，如图4和图5所示，图4、图5分别是本实施例Φ50mmGCr15轴承钢的网状碳化物轧态和球化退火态照片，评定网状级别均为2.0级。
在一个实施例中，所述第一段穿水冷却、第二段穿水冷却和第三段穿水冷却均采用多段间歇冷却方式，每个穿水冷却过程中各设置2-9个水箱，且相邻的两个水箱之间间隔距离为4-8m，每个水箱的水流量和压力单独控制。
采用多段间歇冷却方式，两个水箱之间间距距离为4-8m，有利于防止温降过快和在低温时间过长而形成马氏体和贝氏体。
在一个实施例中，φ20-φ40的轧件在第一段穿水冷却的步骤后，还包括：
对轧件进行精轧轧制处理，轧制后轧件温度为820～870℃。
通过强化轧制充分地细化奥氏体晶粒度，以此提高钢材的综合性能，如图2和图3所示，图2、图3分别是本实施例Φ30mmGCr15轴承钢的网状碳化物轧态和球化退火态照片，评定网状级别均为2.0级。
在一个实施例中，φ20-φ40的轧件在第二段穿水冷却的步骤后，还包括：
对轧件进行减定径轧制，所述减定径轧制的压下量根据轧件的规格设置，压下量为20％-30％。
通过对轧件进行减定径轧制有利于破碎轧件网状碳化物。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种轴承钢棒材轧制工艺，其特征在于：包括:
连铸坯放入加热炉加热，加热分为四段加热，依次为预热段、加热一段、加热二段和均热段，预热段的温度为400-650℃，加热一段温度为800～1000℃，加热二段的温度为1190～1250℃，均热段的温度为1200～1240℃，四段总加热时间≥400分钟；
加热后的连铸坯进行轧制，包括粗轧、中轧和预精轧，粗轧的开轧温度为1050～1100℃；预精轧的终轧温度为880～950℃；
轧件依次经过第一段穿水冷却、第二段穿水冷却和第三段穿水冷却处理后，在冷床上进行空冷返红，返红温度为600～700℃，空冷至室温获得最终的成品棒材；
其中，所述第一段穿水冷却工序中，水冷速度为50-120℃/s；水冷速度是由冷却水的压力和流量决定，压力和流量越大，冷却速度越快；第一次穿水冷的压力为0.3-0.6MPa，流量为60-120m3/h；
所述第二段穿水冷却工序中，水冷速度为40-120℃/s；第二次穿水冷的压力为0.4-1.2MPa，流量为80-250m3/h；
所述第三段穿水冷却工序中，水冷速度为10-60℃/s；第三次穿水冷的压力为0.3-0.8MPa，流量为60-180m3/h。
2.根据权利要求1所述的一种轴承钢棒材轧制工艺，其特征在于：在连铸坯放入加热炉加热步骤后，还包括：
对加热后的连铸坯进行高压水除磷，除磷的压力≥20MPa。
3.根据权利要求1所述的一种轴承钢棒材轧制工艺，其特征在于：所述预热段和加热一段保温时间要求≥190分钟，加热二段和均热段保温时间为210～270分钟。
4.根据权利要求1所述的一种轴承钢棒材轧制工艺，其特征在于：所述粗轧的总道次为6道次，中轧的总道次为6道次，预精轧的总道次为4道次。
5.根据权利要求1所述的一种轴承钢棒材轧制工艺，其特征在于：所述第一段穿水冷却、第二段穿水冷却和第三段穿水冷却均采用多段间歇冷却方式，每个穿水冷却过程中各设置2-9个水箱，且相邻的两个水箱之间间隔距离为4-8m，每个水箱的水流量和压力单独控制。
6.根据权利要求1所述的一种轴承钢棒材轧制工艺，其特征在于，在第一段穿水冷却的步骤后，还包括：
对轧件进行精轧轧制处理，轧制后轧件温度为820～870℃。
7.根据权利要求1所述的一种轴承钢棒材轧制工艺，其特征在于，在第二段穿水冷却的步骤后，还包括
对轧件进行减定径轧制，所述减定径轧制的压下量根据轧件的规格设置，压下量为20％-30％。
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