大斷面軸承鋼控軋控冷工藝研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以GCr15為代表的高碳鉻軸承鋼市場增長強(qiáng)勁，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求也不斷提高。我國新頒布的軸承鋼檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB/T18254-2002中，對軸承鋼中的網(wǎng)狀碳化物要求更加嚴(yán)格，這使大斷面軸承圓鋼的質(zhì)量面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。 本文以大連金牛股份初軋廠目前的生產(chǎn)條件為依托，系統(tǒng)研究了采用控溫軋制和控制冷卻技術(shù)相結(jié)合來降低大斷面軸承鋼碳化物網(wǎng)狀級別的生產(chǎn)工藝，并在現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)中取得了明顯成效。研究取得如下結(jié)果： (1)針對

2、大斷面軸承鋼生產(chǎn)線連軋機(jī)組的特點(diǎn)，提出了采用機(jī)架間冷卻、降低終軋溫度、縮小變形奧氏體到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間的控溫軋制工藝，并完成了900℃和850℃為終了變形溫度的軸承鋼CCT曲線測定及熱模擬工藝實(shí)驗(yàn)。通過組織觀測，研究了在該工藝條件下，大斷面軸承鋼心部獲得索氏體組織的臨界冷卻速度，即900℃變形和850℃變形后應(yīng)大于3℃/s?？焖賹④埡筝S承鋼冷卻到700～550℃溫度范圍內(nèi)完成珠光體轉(zhuǎn)變，可抑制碳化物的析出，降低網(wǎng)狀級別。 (2

3、)利用高溫拉伸實(shí)驗(yàn)，得到了軸承鋼變形抗力隨溫度和變形速率變化的數(shù)學(xué)模型，驗(yàn)證了軸承鋼在控溫軋制條件下仍然具有良好的熱加工性能。借助商業(yè)有限元軟件MSC.MARC，建立了大斷面軸承鋼多道次軋制的熱力耦合三維大變形彈塑性有限元分析模型和熱力學(xué)邊界條件，分析了控溫軋制工藝對現(xiàn)場設(shè)備能力的影響。結(jié)果表明，采用900℃控溫軋制，軋機(jī)負(fù)荷在安全許可范圍內(nèi)。 (3)針對大斷面軸承鋼熱容大、傳熱慢等特點(diǎn)，為加快心部溫降速度，同時又能保證表面不因

4、溫度過低而出現(xiàn)淬火組織，提出軋后采用間歇式多段水冷工藝，以心部平均冷速達(dá)到臨界冷速作為判斷獲得理想組織的標(biāo)準(zhǔn)，對冷卻過程進(jìn)行了優(yōu)化模擬仿真。為了使模擬結(jié)果更真實(shí)的反映控冷過程溫度變化規(guī)律，以子程序的方式調(diào)用軋后的橫斷面溫度場作為初始溫度場，考慮了相變潛熱的釋放對大斷面軸承圓鋼冷卻過程溫度場的影響。結(jié)果表明，采用900℃終軋，配合適宜的多段間歇式水冷工藝，可以滿足Φ42～80mm大斷面圓鋼控制碳化物級別的冷速要求。模擬結(jié)果與實(shí)測溫度場吻合

5、較好。 (4)高效率的水冷器是實(shí)現(xiàn)軸承鋼快速溫降的關(guān)鍵。利用ANSYS有限元軟件，模擬分析了湍流式水冷器入口噴射角度、水冷管長度等設(shè)計參數(shù)對冷卻效率的影響。以Φ60mm為例，給出了大斷面軸承鋼在線控制冷卻系統(tǒng)設(shè)計方案，解決了現(xiàn)場安裝冷卻系統(tǒng)空間有限的問題。 (5)通過現(xiàn)場控溫軋制和控制冷卻相結(jié)合生產(chǎn)大斷面軸承鋼的實(shí)驗(yàn)表明，本文提出的碳化物網(wǎng)狀級別控制措施取得了明顯的成效。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18254-2002，產(chǎn)品合格