[发明专利]轴承钢棒材连铸系统及工艺

说明书

本发明公开一种轴承钢棒材连铸系统及工艺。所述的系统至少包括按工艺要求顺序连接的多流连铸机、铸坯液压剪切装置、切后辊道、具有保温的快速热送辊道、加热炉；在轧钢生产线热送辊道入口设置第一高温检测仪；其中，铸坯液压剪切装置切割多流连铸机输出的高温连铸坯料；切割后高温连铸坯料经切后辊道输送到热送辊道入口；所述的第一高温检测仪，用以获取热送辊道处连铸钢坯温度信息并传递到加热炉中；加热炉根据得到的连铸钢坯温度，实时制定升温加热—均热高温扩散退火—降温的最优加热曲线；使连铸钢坯达到预定参数。

技术领域

本发明涉及领域为直径小于φ60mm棒材的轴承钢连铸系统及工艺。

背景技术

轴承钢因具有高而均匀的硬度、耐磨性、弹性极限，被用于制造各类滚动轴承套圈和滚动体(滚柱、滚针、钢球等)，广泛用于航空、航天、汽车、海洋船舶、矿山机械等领域。轴承钢一般包含高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢等，其中高碳铬轴承钢GCr15为典型代表。高质量GCr15对化学成分、冶金质量、热处理工艺等都有严格要求，GCr15传统的典型生产过程，一般包含冶炼-—模铸(连铸)—加热炉—锻(轧)加工—正火—球化退火—机械加工—淬火回火—磨加工，具有生产流程多、工序繁杂、工艺质量要求高的特点。为从轴承钢制造的全流程生产链上增加生产效率，减低成本，提高经济效益，电炉冶炼、以轧代锻、以及控轧控冷工艺(低温轧制、超快冷冷却)等技术先后得以推广应用，取得了良好效果。

这其中以低温轧制(LTR)为代表的棒材轧制工艺，因在GCr15全生产流程中作为中间工序而占据重要地位。在传统GCr15锻造(轧)工艺中，成品温度比较高，冷却速度慢，会在微观组织结构晶界处析出形成难以在球化退火中消除的网状碳化物缺陷，必须用正火处理消除。LTR工艺中，在向轧线供给合格连铸坯下(成分、低倍组织、非金属夹杂数量及等级、表面质量等)，钢坯在轧制生产线上的流程一般为，室温钢坯被加热炉加热均温——除磷——6机架粗轧机组——飞剪切头——6机架中轧机组——飞剪切头——1#水箱组——6机架精轧机组——飞剪切头——2#水箱组——4机架三辊减定机组——3#水箱组——倍尺飞剪——冷床——定尺剪切(锯切)——打捆——运输。

相较传统控轧控冷工艺，LTR工艺通过精轧机组前后两组水箱，起到将进入三辊减定经机组的轧件温度降低(一般750℃左右)作用，GCr15轧件在减定径机组中经奥氏体+铁素体两相区轧制，基于形变诱导析出机制细化晶粒组织，随后再借助减定机组后的3#水箱组，保证轧件上冷床温度在725℃左右，由此得到的成品轧件晶粒尺寸小而均匀，横断面及心部网状碳化物级别低，能够简化甚至免去后续的正火工艺。LTR生产GCr15虽提高了成品力学性能，且减少了后续热处理，然而由于棒材轧线采用连轧工艺，6机架中轧和6机架精轧后轧件温度一般在1000℃以上，要达到低温轧制所要求的低轧件温度对水箱冷却能力有较高要求，尤其是轧件横断面温差及通条温差上难以控制。此外，GCr15成分中Cr(1.5％)、C(1％)元素含量高，属过共析钢，连铸凝固时碳元素与铬元素会偏析，造成树枝晶间最后剩余的残液内C、Cr富集程度很高达到共晶点形成碳化物，枝晶偏析还会在各枝之间和晶体二次轴间发生，富集C和合金元素引起的成分和组织不均匀在轧制中被拉长，成品中形成由奥氏体析出的带状二次碳化物。要消除经凝固而在连铸钢坯里形成的液状态碳化物和带状碳化物，只能通过加热炉对钢坯进行高温(1200℃左右)长时(大于2小时)的扩散退火工艺实现。然而GCr15冷坯(或小于500℃)加热到高温时，因钢种导热系数较小，低温塑性差，250℃～400℃时有强度较低的蓝脆区，温度要达到600℃以上时，钢的塑性和强度才会提高，且钢坯在740℃以上逐渐发送相变，相变过程中不同区程度不一，相变不均匀，形成的相变应力与热应力叠加后，可导致钢的热缺陷，甚至演变成“鸟巢裂口”，造成在GCr15相变结束的900℃以前，钢坯加热速度要非常缓慢，一般可达2.5小时，占到整个钢坯加热工序一半时长以上。