轴承钢棒线材轻拉工艺研究 轴随钢棒线材是上海五钢公司银亮钢厂的主要产品，一般都是以退火状态交货。企业标准要求棒材交货硬度为179-207HB，线材抗拉强度为590-710MPa。随着高速冷镦机在滚动体行业的不断推广应用，对轴承钢的交货条件提出了新的要求。轻拉轴随钢表面形成的轻微硬化层，可保证下料时不出现粘连，从而更好的满足高速冷墩的需要，因此许多用户都提出了轴承钢棒线材轻拉交货的要求。一般￠9mm以上规格要求以棒材形式交货，轻拉后的硬度大多要求控制在240HB以下；￠9mm以下规格要求以盘条形式交货。 1 大规格轴承钢棒材的生产工艺 1.1 传统工艺 轴承钢棒材的传统生产工艺；热轧棒材→球化退火→冷拔→再结晶退火→检验入库。 传统工艺中原材料为棒材，用户开始要求轻拉态交货时，原有的轻拉工艺只是对上述工艺相应修改，即取消成品再结晶退火，适当减少冷拔变形量，以控制拉拔后成品硬度。 轴随钢棒材的传统球化退火在连续炉中进行（工艺一）。主传动速度为2-2.5m/h，棒材平铺进炉（质量按500kg/m控制），第2－11段温度偏差±10℃。第1－11段对应的温度依次为730℃,780℃,800℃，780℃,750℃,730℃,720℃,720℃,720℃,710℃,640℃。 1.2 新工艺 轴承钢棒材的轻拉新工艺：热轧盘条坯断→球化退火→连续拉拔成棒材→检验入库。 新工艺中原材料为轴承钢大规格盘条，球化退火在强对流罩式炉中进行，主要参数如下。 最高退火温度：850℃； 基座最大负荷：34t； 退火有效空间：直径3.0m，高度3.7m； 内罩内部尺寸：直径3.5m，高度5.4m； 加热罩尺寸：直径4.8m，高度5.5m； 保护气类型：N2和AX（≤75%H2，其余为N2）； 基座环流风机功率：55kW。 轴承钢盘条在强对流炉中球化退火工艺（工艺二）：加热到（780±5）℃后保温4-7h，以≤20℃/h的速度带加热罩冷却，至（720±5）℃保温2－4h，然后以≤30℃/h冷却速度带加热罩冷却至650-600℃，再带冷却罩冷却到140℃或以下温度出炉。 1.3 采取不同工艺生产轻拉棒材后硬度比较 连续炉球化退火的棒材及强对流罩式炉球化退火的盘条硬度测试情况见表1。两种不同工艺生产的轴承钢轻拉棒材的硬化曲线。 表1 不同退火方式球化退火后棒线材的硬度
轴承钢棒材经过连续炉球化退火后，变形量在16%左右已不能满足棒足棒材硬度不大于240HB要求，而经过强对流罩式炉球化退火的盘条，变形量达到20%时仍能满足一般用户所要求的轻拉硬度要求。从表1可以看来，经过强对流炉球化退火后的轴承钢盘条，比连续炉球化退火后的轴承钢棒材的冷加工硬化率明显低。 2 小规格轴承钢线材的生产工艺 2.1 轻拉工艺流程 ￠9mm以下规格要求冷却状态交货的情况较为普遍，抗拉强度为700-900MPa均有用户订货。盘条轻拉工艺：热轧坯料→球化退火→拉拔→再结晶退火→拉拔到成品→检验入库。 2.2 再结晶退火工艺的确定 在生产过程中，由于盘条坯料规格偏大，而成品可以小到￠2mm以下，需要多道次的拉拔和再结晶退火后，最终再轻拉至成品。原先的轴承钢冷拉盘条再结晶退火是在井式炉、罩式炉或抽底式煤气炉中进行，盘卷直径一般为0.5m，0.6m，装炉量为1-4t。根据热处理设备特点及退火盘条的规格和变形量，分别使用9套从610-740℃的不同热处理工艺。由于盘条的合同订货量一般较少，在强对流炉再结晶退火时经常进行冷拉盘条的拼炉处理，因此，再结晶退火工艺制定很重要。采用适当的再结晶退火工艺，使不同状态的盘条退火后均能获得比较一致的性能，以便于用户根据强度要求计算出相应的变形量，进而有效控制拉拔后成品盘条的强度值。经过试验，最终选定轴承钢盘条在强对流罩式炉再结晶退火工艺（工艺三）：加热到（780±5）℃后保温4-7h，带冷却罩冷却到140℃或以下温度出炉。不同变形量拉拔的各种规格盘条，退火后的强度为610-660MPa，平均值为640MPa，为选择最终的冷拉变形量提供了理想的条件。 2.3 再结晶退火后轻拉的强度情况 直径小于￠9mm的盘条再结晶退火后，对不同变形量拉拔的盘条强度值进行整理，最终得出其强化曲线。 3 分析讨论 3.1 轴承钢棒材两种轻拉工艺比较 采用原有轻拉工艺生产时棒材球化退火在连续炉中进行，由于炉内主要的传热方式是辐射，炉温波动为±10℃，退火时间一般为16-19h。盘条强对流炉球化退火时采用辐射加热方法，并通过采用功率为55kW的基座环流风机（1500r/min）进行强制对流，炉温温差达到±5℃，且有效的退火时间约为20h，均温时间相对较长，因此退火后硬度较低，偏差也较小，对于以后轻拉硬度的控制更有利。 新工艺对于轻拉材的坯料选择余地放宽了，成品的表面质量也可以得到更好的保证。如生产￠9mm的轻拉棒材，可用￠10mm盘条坯料经强对流炉球化退火后进行连续拉拔而成，变形量为19%左右，表面质量也比较好，可以满足硬度小于240HB的要求。如果选用￠10mm棒材坯料经连续炉球化退火，则轻拉后硬度超标的几率很高，而选用￠9.5mm的热轧棒材坯料，则其表面缺陷通过小变形量拉拔后又难以完全消除，生产难度相当大。 从生产效率上比较，原轻拉工艺生产周期较长，成材率在94%左右。采用轻拉新工艺生产的主要工序只有2道，即退火和连续拉拔。连续拉拔采用新型的联合拉拔机组，集轧尖、喷丸、拉拔、矫直、抛光、在线检测、定尺剪切等功能于一体，具有生产效率高、废品率低、产品质量好等优点，连拔材的成材率可以达到97%以上。 3.2 轴承钢盘条轻拉的工艺分析 轴承钢盘条轻拉生产时，要获得所需要的成品性能，关键要选择适当的再结晶退火工艺和末道变形量。 首先，再结晶退火工艺要求通用性强，能够适合不同规格盘条的半成品和成品退火拼炉生产要求。从试验和生产结果看，选用的再结晶退火工艺三是相当理想的。一般企业标准要求交货时的抗拉强度为590-710MPa，按工艺三退火后盘条的强度为610-660MPa，同时又符合继续拉拔要求，对于装炉量可达11t的强对流炉而言，拼炉生产的余地增大，生产效率得到充分发挥。 其次，当规格和变形量差异较大时，再结晶退火过程中的软化速率差异会很明显，如不同状态的冷拉盘条选用同一再结晶工艺拼炉退火后，强度值差异可能会很大。再结晶退火工艺能否将不同状态的冷拉盘条适当软化到比较一致的强度水平也是相当关键的。只有这样，在工艺制定时才可以忽略规格和中间拉拔过程的因素，只要选择适应的末道冷拔变形量，就可以获得所需要的强度值。生产实践证实，再结晶退火工艺三完全可以满足上述要求。根据制定轻拉盘条的工艺，尤其是末道变形量的选择具有很好的指导作用。 4 结论 （1）强对流炉球化退火的轴承钢轻拉棒材，其冷加工硬化率比连续炉球化退火的轴承钢轻拉材有明显的降低，变形量达到20%时仍能满足一般用户所要求的轻拉硬度要求。轻拉材的坯球选择余地放宽，成品的表面质量良好。 （2）从生产效率上比较，采用轻拉新工艺生产只需要球化退火和连续拉拔2道主要工序，生产效率大大提高，产品精度从h11级提高到h10级以上，平均成材率从94%提高到97%以上，可满足轴承钢高精度冷拔材的需要。 （3）选用退火工艺三可将不同状态的冷拉盘条适当软化到比较一致的强度水平。 异硫氰酸酯 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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