大斷面軸承鋼超快速冷卻工業(yè)化試驗(yàn)

針對(duì)國(guó)內(nèi)某鋼廠大斷面軸承鋼棒材連鑄連軋后（棒材直徑Φ≥60 mm）先共析碳化物網(wǎng)狀等級(jí)超標(biāo)問(wèn)題，科研人員通過(guò)對(duì)前期的研究工作歸納總結(jié)并安裝新型圓環(huán)噴射式冷卻系統(tǒng)，對(duì)冷卻過(guò)程中工藝參數(shù)進(jìn)行精細(xì)控制，既要保證連鑄連軋生產(chǎn)線的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，又要實(shí)現(xiàn)降低碳化物的網(wǎng)狀等級(jí)并得到均勻片層珠光體的目標(biāo)，從而滿足用戶加工使用要求，提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

試驗(yàn)鋼為國(guó)內(nèi)某特殊鋼廠生產(chǎn)的GCr15棒材，該棒材的生產(chǎn)流程為：電爐煉鋼→精煉→真空脫氣→連鑄→連軋→冷卻，試驗(yàn)中為提高在線冷卻速率，在其連軋機(jī)組后設(shè)置新型冷卻系統(tǒng)進(jìn)行超快速冷卻（UFC）。新型冷卻系統(tǒng)為3段冷卻器，采用多組圓環(huán)噴射式管路進(jìn)行水冷，通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)參數(shù)可以控制棒材冷卻速率，其表面瞬時(shí)冷卻速率可高達(dá)400 ℃/s。根據(jù)整體生產(chǎn)線要求3段冷卻器之間間距分別為8、7、5 m，冷卻器之間留有一定距離避免冷卻強(qiáng)度過(guò)大。連鑄連軋?jiān)O(shè)備上安裝有測(cè)溫儀器可以直接顯示連鑄連軋過(guò)程中的溫度，超快速冷卻過(guò)程中溫度測(cè)量采用便攜式紅外測(cè)溫儀測(cè)量表面溫度，多次測(cè)量并取其溫度平均值，GCr15軸承鋼棒材（Φ60 mm）超快速冷卻工業(yè)試驗(yàn)中的工藝參數(shù)如表1所示。

A組超快速冷卻試驗(yàn)中，3段冷卻器全部打開(kāi)進(jìn)行水冷，棒材最終出冷卻器時(shí)表面溫度為235 ℃，由于溫度過(guò)低，因此需要調(diào)整工藝參數(shù)；B組試驗(yàn)中對(duì)冷卻工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，水冷過(guò)程中打開(kāi)1號(hào)和3號(hào)冷卻器，適當(dāng)延長(zhǎng)超快冷過(guò)程中棒材返溫時(shí)間，棒材出最后一段冷卻器后其表面溫度達(dá)到358 ℃。隨后的返溫階段其表面最高返溫溫度為689 ℃。檢驗(yàn)冷卻到室溫后棒材微觀組織性能和先共析碳化物網(wǎng)狀等級(jí)。結(jié)果表明：

1) 通過(guò)高溫終軋后設(shè)定合理的超快速冷卻工藝參數(shù)可以顯著提高棒材表層以及芯部的冷卻速率，抑制強(qiáng)碳化物形成元素的晶界處偏析。

2) 超快冷后棒材的室溫微觀組織均為片層珠光體。晶界處先共析碳化物的網(wǎng)狀析出得到消除，僅在棒材芯部有少量碳化物呈彌散分布，碳化物網(wǎng)狀等級(jí)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。