[发明专利]一种轴承钢连铸坯的冷装加热方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热处理领域，特别是涉及一种轴承钢连铸坯的冷装加热方法。

背景技术

连铸坯在轧制前需要在加热炉中加热到合适的轧制温度，然后轧制成材。轴承钢由于高疲劳寿命、高冲击载荷等要求，对钢中化学成分均匀性、碳化物均匀性、表面质量等均有严格要求。轴承钢室温下的组织为P+Fe₃C，轴承钢连铸坯加热过程实际上是P向A的转变、碳化物扩散和溶解以及奥氏体均匀化的过程。连铸坯加热工艺对改善或消除轴承钢碳化物不均匀性有至关重要的作用，如果加热工艺不合理将导致轴承钢轧材的碳化物超标、表面裂纹等缺陷，不能满足标准要求，

采用Φ650mm大直径轴承钢连铸坯轧制成Φ160mm～Φ280mm的钢材，由于Φ650mm断面尺寸大，铸坯必然存在碳化物分布不均匀的特点，这就需要在连铸坯的加热、轧制和轧后冷却过程中采用合理的工艺来消除或降低碳化物偏析，同时不能出现铸坯过烧或表面裂纹缺陷。因此，如何采用合理的加热工艺，使碳化物分布均匀、防止出现过烧、避免出现表面裂纹，成为本领域工程技术人员需要解决的课题。

中国专利CN101177728“一种连铸轴承钢大方坯的加热方法”指出连铸轴承钢大方坯在预热段炉温≥800℃、时间不低于1小时，加热段炉温在1220～1280℃、时间不低于2小时，均热段炉温在1200～1260℃，时间不低于3小时。但研究的是280mm×380mm大方坯的加热工艺曲线，未给出预热段升温速度，给出的预热段和加热段温度过高，不适合Φ650mm大直径连铸轴承钢的加热要求。

采用Φ650mm超大直径连铸坯轧制成材，由于Φ650mm轴承钢连铸坯断面尺寸大，受加热时热应力和组织应力的作用，对加热速度较为敏感，900℃前仍处于第三脆性区，900℃前快速加热则会导致表面裂纹缺陷。理论上，钢的加热温度是固相线，实际上由于钢中偏析及非金属夹杂物的存在，加热还不到固相线温度就可能在晶界出现熔化后氧化，晶粒间失去塑性，形成过烧等缺陷，因此，轴承钢的加热温度则必须考虑合金元素及形成碳化物的影响，要参考相图，根据塑性图、变形抗力曲线和金相组织来综合确定。加热温度和保温时间愈长，奥氏体成分愈均匀，但晶粒也会越粗大，所以需要适当的加热温度和加热时间才能保证铸坯中心富集的碳进行有效扩散。因此，如果参照上述文献中的温度则会导致Φ650mm轴承钢连铸坯在预热段加热速度过快，在加热段存在高温下长时间加热，势必会造成脱碳严重、晶粒粗大、表面裂纹等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种轴承钢连铸坯的冷装加热方法，该方法有效解决超大直径轴承钢铸坯因加热产生表面裂纹的技术问题，改善或消除了轴承钢碳化物的不均匀性。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种轴承钢连铸坯的冷装加热方法，所述方法包括预热Ⅰ段、预热Ⅱ段、加热Ⅰ段、加热Ⅱ段和均热段，具体步骤包括：

1)预热Ⅰ段：轴承钢连铸坯在预热Ⅰ段加热，预热Ⅰ段炉温≤600℃，加热时间≥4h，加热速度≤150℃/h；预热Ⅰ段加热后以≤150℃/h的加热速度升温到预热Ⅱ段；

2)预热Ⅱ段：轴承钢连铸坯在预热Ⅱ段加热，预热Ⅱ段炉温≤900℃，加热时间≥2h，加热速度100℃/h～200℃/h；预热Ⅱ段加热后以≤200℃/h的加热速度升温到加热Ⅰ段；

3)加热Ⅰ段：轴承钢连铸坯在加热Ⅰ段加热，加热Ⅰ段炉温≤1050℃，加热时间≥1h，加热速度100℃/h～200℃/h；加热Ⅰ段加热后以≤200℃/h的加热速度升温到加热Ⅱ段；

4)加热Ⅱ段：轴承钢连铸坯在加热Ⅱ段加热，加热Ⅱ段炉温≤1220℃，加热时间≥4h，加热速度100℃/h～200℃/h，其中高温扩散时间≥3h；加热Ⅱ段加热后进入均热段；

5)均热段：轴承钢连铸坯在均热段加热时，均热段炉温≤1200℃，高温扩散时间≥2h。

优选地，步骤1)中，轴承钢连铸坯在预热Ⅰ段加热时，预热Ⅰ段炉温600℃，加热时间4h，加热速度150℃/h。

优选地，步骤1)中，从预热Ⅰ段升温到预热Ⅱ段时的加热速度150℃/h。

优选地，步骤2)中，在预热Ⅱ段加热时，预热Ⅱ段炉温900℃，加热时间2h，加热速度150℃/h。

优选地，步骤2)中，从预热Ⅱ段升温到加热Ⅰ段时的加热速度150℃/h。

优选地，步骤3)中，在加热Ⅰ段加热时，加热Ⅰ段炉温1050℃，加热时间1h；加热速度150℃/h。