[发明专利]降低轴承钢盘条碳化物网状级别的方法

说明书

技术领域

本发明属于钢材线材的生产加工领域，具体地指一种降低轴承钢盘条碳化物网状级别的方法。

背景技术

高碳铬轴承钢盘条主要是用于制造轴承滚动体的材料，高碳铬轴承钢的组织是在马氏体基体上分布着过剩的碳化物，这是因为高碳铬轴承钢中的碳含量高，且还含有一定量的铬，铸坯中有大量的共晶碳化物，这些碳化物在钢坯加热时，大部分回熔到奥氏体中，但有少量碳化物未熔，且已熔部分在轧制时或轧后冷却时再次析出，形成碳化物液析、碳化物带状、碳化物网状组织。轴承在使用过程中，会因表皮碳化物的剥落而降低其耐磨性，会因内部碳化物颗粒增强裂纹敏感性，会因疲劳裂纹的产生扩展而降低疲劳寿命。碳化物网状是在钢中沿奥氏体晶粒边界析出呈网络分布的过剩二次碳化物。实际生产中，轴承钢坯通过加热、轧制及冷却，虽可降低碳化物网状级别，但很难完全消除钢中碳化物网状。故国标《高碳铬轴承钢》GB/T18254-2002中规定：轴承钢盘条碳化物网状≤2.5级。

在本发明之前，获得控制高碳铬轴承钢盘条碳化物的方法有大连金牛股份有限公司的中国发明专利，其申请号为：01113948.X，申请日为2001年5月9日，发明名称为《直接拉拔用高碳铬轴承钢线材及制造方法》；以及韩国浦项钢铁公司的专利：Korea.No.KR100340542B，申请日为2002年5月31的《METHOD FOR PRODUCING BEARING STEEL ROD WIRE FORBALL HAVING EXCELLENT FATIGUE LIFE》，前一种制造方法主要体现在：改变GCr15成分配比，通过控制轧制、控制冷却新工艺，使热轧轴承钢线材轧后获得细化晶粒、均匀分布的细片状珠光体和索氏体组织，线材轧后抗拉强度σb＝1250～1500MPa、断面收缩率(ψ)20～35％，碳化物网状1.0级～2.0级，可提高所制造滚动体的使用寿命。后一种工艺方法所提供的是一种采用小方坯轧制、具有优异疲劳特性、缩小碳化铬尺寸、高硬度用于滚动体轴承钢线材的生产方法，包括加热、轧制、冷却、退火处理的工艺参数。

上述两种方法虽然一定程度上能控制轴承钢碳化物级别，但是他们的不足之处在于其产品碳化物网状级别依然只能维持在≥1.0级，使得轴承钢的耐摩性和使用寿命不能得到很好优化。对常规的高碳铬轴承钢线材轧制时如何的控制碳化物网状级别，确保工业化大批量生产的盘条中碳化物网状≤1.0级，是钢铁科研人员至今为止一直在努力探索的难题。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种降低轴承钢盘条碳化物网状级别的方法，以增加钢的耐磨性和使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用“精轧三段控冷”的新工艺，即通过在精轧过程中采用预水冷、水冷和风冷等措施，使轧件在不同温度段以不同的速度冷却，来控制盘条中碳化物网状级别。

其具体工艺依次包括如下步骤：

1)首先，对轴承钢连铸钢坯进行加热升温，在1030～1130℃高温再结晶区进行粗轧、中轧和预精轧处理，使轧件的累计延伸率n₁＝65～120倍；

2)其次，对轧件进行预水冷处理，冷却速度控制在10～40℃/s，冷却时间控制在0.8～2.2s；

3)然后，对轧件进行4～10道次的精轧处理，精轧的开轧温度控制在900～950℃，精轧的终轧温度控制在920～990℃；

4)再对轧件进行水冷处理，开始冷却温度控制在920～990℃，冷却速度控制在50～350℃/s，冷却结束后进行吐丝的温度控制在760～820℃，再制成散卷；

5)最后对散卷进行风冷处理，风冷速度控制在2～10℃/s，散卷出风冷辊道的集卷温度控制在330～450℃，置于环境空气中冷却至常温，即可制得碳化物网状级别低的轴承碳钢热轧盘条。

作为本发明的改进方案，在步骤2)中，冷却速度控制在15～25℃/s，冷却时间控制在1.0～2.0s。

作为本发明的进一步改进，步骤4)中对轧件进行水冷处理时的冷却速度在60～290℃/s

更进一步的，步骤4)中对轧件进行水冷处理时，冷却结束后按盘条直径不同分别控制吐丝的温度：直径Φ＜9.5mm的盘条温度控制在780～820℃；直径Φ≥9.5mm的盘条温度控制在760～810℃。

作为本发明的再改进方案，在步骤5)中对散卷进行风冷处理时的风冷速度控制在3～8℃/s，更好的可以控制在4～6℃。