CN101612632B - 提高轴承钢盘条尺寸精度及表面质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高轴承钢盘条尺寸精度及表面质量的方法，包括以下步骤：首先对轴承钢连铸钢坯进行加热升温，并在1030～1130℃的高温再结晶区进行粗轧、中轧和预精轧处理；其次对轧件进行预水冷处理，最终使轧件温度控制在900～950℃范围；再对轧件进行4～10道次的精轧处理，精轧时调整除最后一道次圆孔型精轧机外的其他圆孔型精轧机的孔型尺寸使其由直径Φ₁的圆孔变为短轴Φ₂＝Φ₁、长轴Φ₃＝Φ₁+0.05～0.30mm的椭圆孔，对轧件进行精轧处理；最后对精轧获得的散卷进行风冷处理，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，即可制得高碳铬轴承钢热轧盘条。利用本发明制得的高碳铬轴承钢热轧盘条尺寸精度高、表面质量优良。

Description

提高轴承钢盘条尺寸精度及表面质量的方法

技术领域

本发明涉及钢材线材的生产加工领域，具体地指一种提高轴承钢盘条尺寸精度及表面质量的方法。

背景技术

高碳铬轴承钢盘条是用于制造轴承滚动体的重要材料，现在用户对冶金厂生产的轴承钢盘条尺寸精度及表面质量要求很严，特别是对盘条允许直径偏差以及盘条不圆度要求苛刻。如国家标准《热轧盘条尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T 14981-2004中对盘条尺寸精度规定为：Φ5～10mm盘条C级精度直径允许偏差±0.15mm、C级精度直径不圆度≤0.24mm(最严要求)，Φ10.5～15mm盘条C级精度直径允许偏差±0.20mm、C级精度直径不圆度≤0.32mm；对表面质量的规定为：表面应光滑，不得有裂纹、折叠、耳子、结巴、分层及夹杂，允许有压痕及局部的凸块、划痕、麻面，其深度或高度B、C级精度不得大于0.1mm，其他级精度不得大于0.2mm。

目前各钢铁冶炼企业里，轴承钢与碳素钢的生产共用一套轧制孔型系统，轧制工艺都采用先粗轧、中轧和预精轧再精轧处理；粗轧、中轧和预精轧步骤由系统中位置靠前的部分机架组处理，精轧工序由位置靠后的精轧机架组进行。考虑到轧制时轧件不同方向的形变影响，确保轧制工艺顺利进行，进行精轧工序的精轧机组(目前企业通用的有8架或10架轧机组成)均是由椭圆孔型、圆孔型轧机交替排列组成，椭圆孔型轧机与圆孔型轧机互成90°夹角，即通常说的平立交替。为了确保最后出机的钢材呈圆型，精轧机组的最后一架轧机必须为圆孔型轧机，倒数第二架为椭圆孔型轧机，倒数第三架为圆孔型轧机，依次交替排列。轧件产品的尺寸精度及表面质量主要是由精轧机机组来控制。精轧机的制备厂家在精轧机出厂时都提供了精轧机组各规格道次红坯尺寸，钢铁冶炼企业在进行轧制时对轧机的调整都遵照该规格表来调整各道次孔型尺寸。

例如阿希洛45°高速无扭精轧机各规格道次红坯尺寸见表1。

表1：

但是，由于高碳铬轴承钢中碳含量高，且还含有一定量的铬，铸坯中树枝晶之间有大量的硬度高共晶碳化物，因而该钢比普通的碳素钢硬。在高温时，轴承钢变形抗力比碳钢高5～17％，宽展系数约为低碳钢的1.2倍。经研究发现，因轴承钢宽展系数大，在圆孔型精轧机内受力压迫后，其向不同方向扩展有差异。轧制轴承钢时，轧件在圆孔型精轧机内不同方向处于过充满，而在椭圆孔型精轧机内未充满。(充满度δ＝b/b_k，所述b轧件宽度、b_k孔型宽度，δ＞0.95时属过充满，δ＜0.87时属未充满)，因而导致轧件在圆孔型内某一方向尺寸超大，引起轧件表面缺陷，如裂纹、折叠、结巴等。因此各钢铁冶炼企业在使用碳素钢的生产轧制孔型系统轧制轴承钢盘条时，生产的盘条尺寸精度、表面质量难以保证。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种提高轴承钢盘条尺寸精度及表面质量的方法，可保障制备的轧件产品的尺寸精度和表面质量。

为实现上述目的，本发明采用“精轧过盈控制”的新工艺，即通过调整除最后一道次圆孔型精轧机外的其他圆孔型精轧机的孔型尺寸，使其由圆孔型变为椭圆孔型，进而控制盘条轧件通过圆孔型轧机时的形状、尺寸，从而来提高轴承钢盘条尺寸精度及表面质量。

本发明方法的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，并在1030～1130℃的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n＝65～120倍；

2)其次对轧件进行预水冷处理，冷却速度控制在20～40℃/s，冷却时间控制在0.8～2.2s，最终使轧件温度控制在900～950℃范围；

3)再对轧件进行4～10道次的精轧处理，精轧时调整除最后一道次圆孔型精轧机外的其他圆孔型精轧机的孔型尺寸使其由直径Φ₁的圆孔变为短轴Φ₂＝Φ₁、长轴Φ₃＝Φ₁+0.05～0.30mm的椭圆孔；

4)最后对轧件进行风冷处理，风冷速度控制在2～10℃/s，轧件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，即可制得尺寸精度高、表面质量好的高碳铬轴承钢热轧盘条。

进一步改进，所述步骤3)中，针对轧件最终成型直径小于10mm的情况，调整除最后一道次圆孔型精轧机外的其他圆孔型精轧机的孔型尺寸，使其由直径Φ₁的圆孔变为短轴Φ₂＝Φ₁、长轴Φ₃＝Φ₁+0.05～0.20mm的椭圆孔；针对轧件最终成型直径大于或等于10mm的情况，调整除最后一道次圆孔型精轧机外的其他圆孔型精轧机的孔型尺寸，使其由直径为Φ₁的圆孔变为短轴Φ₂＝Φ₁、长轴Φ₃＝Φ₁+0.20～0.30mm的椭圆孔。

更进一步改进，所述步骤3)中，所说的长轴Φ₃与其相邻椭圆孔型精轧机上的椭圆孔的长轴平行。

下面对本发明方法的各步骤中工艺参数控制的作用机理分析如下：

高碳铬轴承钢在精轧时，适当将除最后一道次圆孔型精轧机外的其他圆孔型精轧机孔型尺寸进行调整，使其由直径为Φ₁的圆孔变为短轴Φ₂＝Φ₁、长轴Φ₃略微加长的椭圆孔。但长轴Φ₃如果调整幅度太大，轧件的不圆度难以保证。故本发明将精轧机组内部分圆孔型精轧机孔型尺寸进行调整，使其由直径为Φ₁的圆孔变为短轴Φ₂＝Φ₁、长轴Φ₃＝Φ₁+0.20～0.30mm的椭圆孔，从而达到控制轧件尺寸精度和表面质量，杜绝了裂纹、折叠、结巴等缺陷产生，使热轧盘条具有优良的表面质量。本发明操作方便、易于控制，高碳铬轴承钢热轧盘条尺寸精度及表面质量的提高，使拉拔生产过程中不容易脆断，能为下游用户省掉退火工序，节约成本、能耗，更能适应大规模、大批量生产的要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

实施例1：运用摩根45°高速无扭精轧机组(10机架)制备最终成型直径为14mm规格高碳铬轴承钢热轧盘条。

1)首先对轴承钢连铸钢坯进行加热升温，并在1030℃的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n＝68.2倍；

2)其次对轧件进行预水冷处理，冷却速度控制在40℃/s，冷却时间控制在0.8s，最终使轧件温度控制在900℃范围

3)进行4道次精轧，精轧开轧温度为900℃，调整精轧机组倒数第3道轧机的孔型尺寸，使其由直径Φ₁₃的圆孔变为短轴Φ₂₃＝Φ₁₃、长轴Φ₃₃＝Φ₁₃+0.25mm的椭圆孔；所述的长轴Φ₃₃与倒数第2道次的椭圆孔型精轧机上的椭圆孔的长轴平行。

4)最后对散卷进行风冷处理，风冷速度控制在10℃/s，散卷出风冷辊道的集卷温度控制在330℃，置于环境空气中冷却至常温。即可制得尺寸精度高、表面质量优良高碳铬轴承钢热轧盘条。

实施例2：运用阿希洛45°高速无扭精轧机组(10机架)制备最终成型直径为5.5mm规格高碳铬轴承钢热轧盘条。

1)首先对轴承钢连铸钢坯进行加热升温，并在1130℃的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n＝100倍；

2)其次对轧件进行预水冷处理，冷却速度控制在20℃/s，冷却时间控制在2.2s，最终使轧件温度控制在950℃范围

3)进行10道次精轧，精轧开轧温度为950℃，调整精轧机组倒数第3道轧机的孔型尺寸，使其由直径Φ₁₃的圆孔变为短轴Φ₂₃＝Φ₁₃、长轴Φ₃₃＝Φ₁₃+0.05mm的椭圆孔；调整精轧机组倒数第5道轧机的孔型尺寸，使其由直径Φ₁₅的圆孔变为短轴Φ₂₅＝Φ₁₅、长轴Φ₃₅＝Φ₁₅+0.10mm的椭圆孔；调整精轧机组倒数第7道轧机的孔型尺寸，使其由直径Φ₁₇的圆孔变为短轴Φ₂₇＝Φ₁₇、长轴Φ₃₇＝Φ₁₇+0.12mm的椭圆孔；调整精轧机组倒数第9道轧机的孔型尺寸，使其由直径Φ₁₉的圆孔变为短轴Φ₂₉＝Φ₁₉、长轴Φ₃₉＝Φ₁₉+0.15mm的椭圆孔

4)最后对散卷进行风冷处理，风冷速度控制在2℃/s，散卷出风冷辊道的集卷温度控制在450℃，置于环境空气中冷却至常温。即可制得尺寸精度高、表面质量优良高碳铬轴承钢热轧盘条。

实施例3：运用德马克15°/75°高速无扭精轧机组(8机架)制备最终成型直径为8mm规格高碳铬轴承钢热轧盘条。

1)首先对轴承钢连铸钢坯进行加热升温，并在1100℃的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n＝110倍；

2)其次对轧件进行预水冷处理，冷却速度控制在25℃/s，冷却时间控制在1.5s，最终使轧件温度控制在920℃范围；

3)进行6道次精轧，精轧开轧温度为920℃，调整精轧机组倒数第3道轧机的孔型尺寸，使其由直径Φ₁₃的圆孔变为短轴Φ₂₃＝Φ₁₃、长轴Φ₃₃＝Φ₁₃+0.10mm的椭圆孔；所说的长轴Φ₃与倒数第2道次的椭圆孔型精轧机上的椭圆孔的长轴平行；调整精轧机组倒数第5道轧机的孔型尺寸，使其由直径Φ₁₅的圆孔变为短轴Φ₂₅＝Φ₁₅、长轴Φ₃₅＝Φ₁₅+0.15mm的椭圆孔；所说的长轴Φ₃₅与倒数第4道次的椭圆孔型精轧机上的椭圆孔的长轴平行；

4)最后对散卷进行风冷处理，风冷速度控制在5℃/s，散卷出风冷辊道的集卷温度控制在400℃，置于环境空气中冷却至常温。即可制得尺寸精度高、表面质量优良高碳铬轴承钢热轧盘条。

实施例4：运用阿希洛45°高速无扭精轧机组(10机架)法制备最终成型直径为10mm规格高碳铬轴承钢热轧盘条。

1)首先对轴承钢连铸钢坯进行加热升温，并在1090℃的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n＝90.5倍；

2)其次对轧件进行预水冷处理，冷却速度控制在30℃/s，冷却时间控制在1.8s，最终使轧件温度控制在935℃范围

3)进行8道次精轧，精轧开轧温度为935℃，调整精轧机组倒数第3道轧机的孔型尺寸，使其由直径Φ₁₃的圆孔变为短轴Φ₂₃＝Φ₁₃、长轴Φ₃₃＝Φ₁₃+0.20mm的椭圆孔；调整精轧机组倒数第5道轧机的孔型尺寸，使其由直径Φ₁₃的圆孔变为短轴Φ₂₃＝Φ₁₃、长轴Φ₃₃＝Φ₁₃+0.23mm的椭圆孔；调整精轧机组倒数第7道轧机的孔型尺寸，使其由直径Φ₁₇的圆孔变为短轴Φ₂₇＝Φ₁₇、长轴Φ₃₇＝Φ₁₇+0.25mm的椭圆孔；

4)最后对散卷进行风冷处理，风冷速度控制在4℃/s，散卷出风冷辊道的集卷温度控制在380℃，置于环境空气中冷却至常温。即可制得尺寸精度高、表面质量优良高碳铬轴承钢热轧盘条。

对上述实施例1～4的产品各取两组进行表面质量、直径偏差、不圆度等性能按照国家标准《热轧盘条尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T14981-2004的规定测试，结果见表2：

表2：

从表2的结果表明，本发明在生产过程中能精确控制轧件尺寸波动，对Φ5～15mm的盘条能控制92％盘条的直径允许偏差和不圆度能达到国标GB/T 14981-2004规定的C级精度。可见，本发明的生产加工采用“精轧过盈控制”轧制的工艺方法，生产的钢材线材具有优良的尺寸精度和表面质量。

Claims (2)

1.一种提高轴承钢盘条尺寸精度及表面质量的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)首先对轴承钢连铸钢坯进行加热升温，并在1030～1130℃的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n＝65～120倍；

2)其次对轧件进行预水冷处理，冷却速度控制在20～40℃/s，冷却时间控制在0.8～2.2s，最终使轧件温度控制在900～950℃的范围；

3)再对轧件进行4～10道次的精轧处理，精轧时调整除最后一道次圆孔型精轧机外的其他圆孔型精轧机的孔型尺寸，使其由直径Φ₁的圆孔变为短轴Φ₂＝Φ₁、长轴Φ₃＝Φ₁+0.05～0.30mm的椭圆孔，所说的长轴Φ₃与其相邻椭圆孔型精轧机上的椭圆孔的长轴平行；

4)最后对轧件进行风冷处理，风冷速度控制在2～10℃/s，轧件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。

2.根据权利要求1所述的提高轴承钢盘条尺寸精度及表面质量的方法，其特征在于：所述步骤3)中，针对轧件最终成型直径小于10mm的情况，调整除最后一道次圆孔型精轧机外的其他圆孔型精轧机的孔型尺寸，使其由直径Φ₁的圆孔变为短轴Φ₂＝Φ₁、长轴Φ₃＝Φ₁+0.05～0.20mm的椭圆孔；针对轧件最终成型直径大于或等于10mm的情况，调整除最后一道次圆孔型精轧机外的其他圆孔型精轧机的孔型尺寸，使其由直径为Φ₁的圆孔变为短轴Φ₂＝Φ₁、长轴Φ₃＝Φ₁+0.20～0.30mm的椭圆孔。