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GCr15轴承钢盘条高线工艺开发刘学森【摘要】为满足使用要求,通过研究加热、控轧控冷工艺、重新设定工艺参数、控制表面质量等措施,使用150mm×150 mm的连铸坯开发出轴承钢GCr15盘条.该盘条的金相组织、表面脱碳层、碳化物不均匀性及表面质量等各项指标良好,可满足国家标准要求,且能够保证产品的加热质量,实现安全生产.【期刊名称】《天津冶金》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】4页(P35-38)【关键词】轴承钢;盘条;高线;碳化物;工艺【作者】刘学森【作者单位】天津钢铁集团有限公司,天津300301【正文语种】中文轴承钢GCr15盘条一般用于轴承滚针、滚珠的生产。
为了满足强韧性能、抗疲劳性能和耐磨性能的要求，对内在质量要求较高。
轴承钢含碳量高，在连铸过程中会不同程度地析出碳化物。
有研究表明这种碳化物的不均匀性对轴承的使用寿命有很大影响。
为了消除上述缺陷，在轴承钢轧制前需要较高的加热温度和较长的保温时间，以达到消除碳化物不均匀性的目的。
目前，我国大部分钢铁企业所生产的轴承钢盘条都是采用两火成材的生产方法（坯料为280mm×380mm），通过高温长时间加热及大的压缩比来达到降低碳化物不均匀的目的。
但该方法增加一道加热开坯工序，电力、燃气等消耗增大，生产效率低，烧损大。
而小坯料直接生产轴承钢，一般选用150 mm×150 mm的小方坯，采用高效、节能的蓄热式步进梁式加热炉，该类型加热炉炉子燃料消耗量低，可节能25%～30%。
但加热时间过长，加热方式为蓄热式烧嘴和换向系统组成的两端加热，存在炉内两端温度高于炉内中间的情况，使得坯头温度过高，导致在加热时坯头下弯，难以出钢，从而引发生产事故。
而加热温度较低时又会引起碳化物不均匀难以消除的问题。
为此，通过加热、控轧控冷工艺研究，工艺参数重新设定，表面质量控制，研制出以150mm×150mm的连铸坯生产轴承钢GCr15盘条。
钢绞线钢绞线一般分1×2 1×3 1×7钢绞线，常用的是1×7钢绞线规格有1×7×9.50、1×7×12.7、1×7×15.20、1×7×17.8。
力学参数：强度级别为：860、1960、2000MPa。
预应力钢绞线标准正式名称为：预应力混凝土用钢绞线Steel Strand for Prestressed Concrete实际常用“预应力钢绞线”这种简称Prestressing steel strand, PC Strand定义预应力钢绞线是由2、3、7或19根高强度钢丝构成的绞合钢缆，并经消除应力处理（稳定化处理），适合预应力混凝土或类似用途。
分类按照一根钢绞线中的钢丝数量可以分为2丝钢绞线、3丝钢绞线、7丝钢绞线及19丝钢绞线。
按照表面形态可以分为光面钢绞线、刻痕钢绞线、模拔钢绞线(compact)、镀锌钢绞线、涂环氧树脂钢绞线等。
还可以按照直径、或强度级别、或标准分类。
规格含义在说明和清单表中我们经看到，有15-7Φ5、12-7Φ5、9-7Φ5等型号规格的预应力钢绞线。
以15-7Φ5为例，5表示公称直径5.0mm的钢丝，7Φ5表示7条这种钢丝组成一根钢绞线，而15表示15根这种钢绞线组成一束钢筋，总的含义就是“一束由15根7丝（每丝直径5mm）钢绞线组成的钢筋”。
制造方法采用高碳钢盘条，经过表面处理后冷拔成钢丝，然后按钢绞线结构将一定数量的钢丝绞合成股，再经过消除应力的稳定化处理过程而成。
为延长耐久性，钢丝上可以有金属或非金属的镀层或涂层，如镀锌、涂环氧树脂等。
为增加与混凝土的握裹力，表面可以有刻痕等。
模拔的预应力钢绞线在绞合后经过一次模具压缩过程，结构更加密实，表层更加适合锚具抓握。
制作无粘结预应力钢绞线(unbonded steel strand)采用普通的预应力钢绞线，涂防腐油脂或石蜡后包高密度聚乙烯（HDPE）就成。
第４７卷 第１期金 属 制 品２０２１年２月 Ｖｏｌ ４７ Ｎｏ １ＭｅｔａｌＰｒｏｄｕｃｔｓＦｅｂｒｕａｒｙ２０２１ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－４２２６．２０２１．０１．００８ＹＬ８２Ｂ高碳钢盘条网状渗碳体改进措施张华东， 李伟涛， 范德国（潍坊特钢集团有限公司， 山东 潍坊 ２６１２０１）摘要： １２．５ｍｍＹＬ８２Ｂ盘条心部网状渗碳体级别不合格。
为了提高ＹＬ８２Ｂ一检合格率，减少盘条在加工使用过程中的异常断丝现象，对形成盘条心部网状渗碳体的原因进行分析并制定相应的措施。
通过降低连铸坯中心偏析、合理制定加热制度、加大轧后风冷冷却强度等一系列措施的实施，有效抑制了盘条心部网状渗碳体的析出。
改进后 １２．５ｍｍＹＬ８２Ｂ盘条心部网状渗碳体一检合格率大于９９．９％，珠光体片层间距最小处约１２５ｎｍ。
铸坯平均碳偏析指数由１．１１～１．１３降至１．０８～１．０。
关键词：盘条；杯锥状断口；网状渗碳体；中心偏析；控制冷却中图分类号：ＴＧ３５６．４＋５ 文献标识码：ＡＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＹＬ８２ＢｈｉｇｈｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌｗｉｒｅｒｏｄｎｅｔｗｏｒｋｃｅｍｅｎｔｉｔｅＺｈａｎｇＨｕａｄｏｎｇ，ＬｉＷｅｉｔａｏ，ＦａｎＤｅｇｕｏ（ＷｅｉｆａｎｇＳｐｅｃｉａｌＳｔｅｅｌＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｅｉｆａｎｇ２６１２０１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｅｎｔｒａｌｃｅｍｅｎｔｉｔｅｇｒａｄｅｏｆｄｉａｍｅｔｅｒ１２．５ｍｍＹＬ８２Ｂｗｉｒｅｒｏｄｉｓｂｅｌｏｗｓｔａｎｄａｒｄ．ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｉｒｓｔｐａｓｓｒａｔｅｏｆＹＬ８２Ｂｗｉｒｅｒｏｄ，ｒｅｄｕｃｅａｂｎｏｒｍａｌｂｒｏｋｅｎｗｉｒｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆｗｉｒｅｒｏｄｉｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｕｓｅ，Ｔｈｅｃａｕｓｅｓｏｆｆｏｒｍｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋｃｅｍｅｎｔｉｔｅｉｎｃｅｎｔｅｒｏｆｗｉｒｅｒｏｄａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｓａｒｅｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ．Ａｓｅｒｉｅｓｏｆｍｅａｓｕｒｅｓａｒｅｔａｋｅｎｂｙｒｅｄｕｃｉｎｇｃｅｎｔｒａｌｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｓｌａｂ，ｍａｋｉｎｇｒｅａｓｏｎａｂｌｅｈｅａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｉｎ ｃｒｅａｓｉｎｇａｉｒｃｏｏｌｉｎｇａｆｔｅｒｒｏｌｌｉｎｇ，ｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｆｎｅｔｗｏｒｋｃｅｍｅｎｔｉｔｅｉｎｃｏｒｅｏｆｗｉｒｅｒｏｄｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｓｔｒａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｆｉｒｓｔｐａｓｓｒａｔｅｏｆｄｉａｍｅｔｅｒ１２．５ｍｍＹＬ８２Ｂｗｉｒｅｒｏｄａｆｔｅｒｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｉｓｍｏｒｅｔｈａｎ９９．９％，ｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｖａｌｕｅｏｆｐｅａｒｌｉｔｅｌａｍｅｌｌａｓｐａｃｉｎｇｉｓａｂｏｕｔ１２５ｎｍ，ａｖｅｒａｇｅｃａｒｂｏｎｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｏｆｃａｓｔｉｎｇｓｌａｂｉｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ１．１１～１．１３ｔｏ１．０８～１．０．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｒｏｄ；ｃｕｐｃｏｎｅｆｒａｃｔｕｒｅ；ｎｅｔｗｏｒｋｃｅｍｅｎｔｉｔｅ；ｃｅｎｔｒａｌｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ；ｃｏｎｔｒｏｌｃｏｏｌｉｎｇ 预应力钢丝及钢绞线广泛应用于公路、桥梁、矿山、大坝等建筑领域，其中以 １２．５ｍｍＹＬ８２Ｂ盘条为原材料制作的 １５．２ｍｍ１８６０ＭＰａ级的钢绞线产品用量最大，其特有的拉拔、捻股加工过程和低松弛高强度的成品性能要求材料必须有较高的纯净度、均匀性和稳定性［１］。
本申请介绍了一种高碳钢盘条的生产工艺，采用控制加热温度和在炉时间解决了细规格高碳钢盘条组织均匀性和脱碳等技术问题；采用26+4道次对5.0和4.5mm盘条进行轧制，通过温度和冷却制度的参数设计，可以得到组织性能优良的高碳钢盘条，能够减少客户拉拔道次，减少钢丝拉拔过程中的中间热处理工序；尽可能减少下游客户二次加工的工序，对于客户的后续生产属于环境友好型盘条，同时减少环境污染和能源损耗。
本申请的生产工艺具有很高的市场竞争优势。
技术要求1.一种高碳钢盘条的生产工艺，其特征在于：包括：钢坯加热-粗中轧及预精轧-第一段水冷-第二段水冷-精轧-第三段水冷-第四段水冷-吐丝-风冷，(1)钢坯加热工序：采用分段加热，均热段温度为1120-1170℃，在炉时间为80-100min；(2)轧制工序：粗轧6道次，道次延伸系数为1.25-1.70，粗轧最后一道次的孔型尺寸为62.0-67.0mm，中轧6道次，道次延伸系数为1.25-1.38，中轧最后一道次的孔型尺寸为25.0-31.0mm，预精轧4道次，道次延伸系数为1.23-1.50，预精轧最后一道次的孔型尺寸为15.0-17.0mm，精轧10道次，道次延伸系数为1.20-1.30，精轧最后一道次的孔型尺寸为5.0-5.3mm，(3)水冷工序：采用分段水冷，精轧前设置有第一段水冷和第二段水冷，第一段水冷水流量为1800～2200L/min，水压为2～4bar，第二段水冷水流量为500～2000L/min，水压为0.1～1.0bar；第三段水冷和第四段水冷水流量为500～2000L/min，水压为0.5～4.0bar；(4))吐丝工序：吐丝温度为935～950℃，入口段辊道速度为0.90～1.0m/s，速比为0.85～1.15；(5)风冷工序：通过调整风机的开启程度来控制风冷，第1-7台风机开启，第1、2台风机开启70～80％，第3、4台风机开启60～70％，第5、6台风机开启50～60％，第7台风机开启20～30％，并且关闭第7台风机后的全部保温罩。
・５０・金属制品第３７卷
图１中高碳钢盘条表面处理生产线剖面图
Ｆｉｇ．１Ｐｒｏｆｉｌｅｏｆｈｉｇｈａｎｄｍｅｄｉｕｍｃａｒｂｏｎｗｉｒｅｒｏｄｓｕｒｆａｃｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｉｎｅ
人工打开盘卷，机械手挂起带盘条的Ｃ型钩进入酸理槽。
洗处理线。
酸洗线的盘条由上料小车交接给相应处理的Ｃ２工艺控制要点
型钩，机械手将挂有盘条的Ｃ型钩按程序在酸洗处２．１酸洗
理线上往复运行，整个酸洗作业以全自动方式进行酸洗是钢丝生产的关键工序，目的是去除盘条生产。
作业线设置了Ｃ型钩储存区，方便ｃ型钩的表面残留的氧化皮。
氧化皮的存在，不但会给拉拔空钩与上下卷ｃ型钩的交换。
机械手按不同的储带来困难，而且对产品性能和表面镀锌有极大危害。
存程序全自动操作，一旦盘条进入上卷位置，操作人酸洗是彻底去除氧化皮的有效方法旧１。
员可根据钢种选择程序号。
中高碳钢丝酸洗所使用的酸通常是硫酸或盐酸洗处理完成后，将挂有盘条的Ｃ型钩送至下酸。
盐酸和硫酸相比较，具有与氧化铁皮反应快、生卷处的下料框架上，同上卷一样，由叉车将盘条从下成的铁盐溶解度大等优点，因此，使用盐酸可加快酸料框架上运出。
洗的速度，提高生产效率。
自动控制系统的程序包括：选择处理槽、每个处为提高酸洗效率，酸洗时应注意以下几点。
理槽的处理时间、选择振动、选择振动时间、运行装２．１．１打开盘条酸洗
置实际程序的预选择、操作方式选择等。
尽量使盘条松散，以便彻底洗净盘条间的氧化铁为了防止酸洗段腐蚀性气体的外泄，作业线上皮，对于锈蚀严重的盘条要先用水冲洗或带卷振动后的所有处理槽全部密封在隧道内；酸洗槽、磷化槽和再酸洗，同时注意酸雾抑制剂的添加量，抑制剂主要热水槽产生的外溢气体，经吸收塔洗涤，通过烟囱排用于控制盐酸蒸发对环境、人体造成伤害。
酸洗初人大气。
隧道内保持低气压，保持环境清洁，空气新期，抑制剂投入量应为酸洗液质量的２．５％一３．Ｏ％。
鲜，设备不易受腐蚀性气氛侵蚀。
隧道两端装有升２．１．２采用逆工序溢流酸洗
降门，以便控制处理腐蚀性气体的散发，机械门的关以盐酸酸洗为例，如果酸洗线产量较大，可把酸闭装置是由中心控制系统自动控制。
槽分成４个小酸洗槽，如图２所示。
第１个槽使用所有酸洗槽配备排放阀、溢流管式液位计、温度第２个槽溢流过来的回收酸液，酸液中含大量的自动控制和自动调节装置、自动控制的事故出１３阀Ｆｅ２＋，训（ＨＣ］）约为１０％。
回收酸对铁基体侵蚀能和通向事故坑管道。
所有酸洗槽的槽底处还配备喷力大大降低，但去除氧化皮及铁锈的能力可基本满管系统，以防止淤泥沉积。
足作业需求，所以可先在此槽中除锈和氧化皮。
各槽液体的加热都通过外接的石墨热交换器，Ｆｅ２＋达到饱和时析出绿色ＦｅＣｌ：。
４Ｈｚ０晶体，对酸由泵进行外循环。
外接泵使酸液循环，既可使酸液洗盘条不会造成影响。
第２个槽使用第３个槽溢流更好地渗入盘条内部，又可更大程度地避免盘条内过来的回收酸液，埘（ＨＣ］）控制在１２％～１５％。
同局部大量的热产生和结聚，从而避免过酸洗。
样第３个槽使用第４个槽溢流过来的回收酸液，第作业系统是由多个单独传动和自动控制的运输４个槽是酸浓度更高的酸洗槽，埘（ＨＣ］）约为２０％。
装置组成，根据预定的程序，全自动化操作。
盘条自．－－－］－根据化验结果添加新酸调节盐酸浓度，多余的酸动下降至不同的处理槽，振动、提升并送至下一个处液可以溢流到第３个槽，第３个槽内彬（ＨＣ１）为
第１期陈晓娟：中高碳钢盘条表面处理生产线・５１・
图２逆工序溢流酸洗
Ｆｉｇ．２Ａｎｔｉ－ｐｒｏｃｅｓｓｏｖｅｒｆｌｏｗｐｉｃｋｌｉｎｇ
１５％～２０％。
２．１．３控制Ｆｅ２＋的含量
盐酸酸洗中所含的铁盐主要是氯化亚铁，Ｆｅ２＋对酸洗有活性作用，能加快酸洗速度。
酸液中Ｆｅ２＋含量要控制在一定范围内，其质量浓度一般不超过１５０ｇ／Ｌ。
在更换盐酸溶液时，池内要放些废酸，以保持一定的Ｆｅ２＋含量。
２．１．４循环换热系统
酸洗槽配备换热的循环系统，酸洗溶液可由换热器间接进行加热，提高酸洗效率，酸液温度对酸洗时间的影响见表２，温度越高酸洗速度越快，但同时盐酸的挥发越快。
表２酸液温度与酸洗时间的关系
Ｔａｂｌｅ２Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎａｃｉｄ
ｌｉｑｕｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｉｃｋｌｉｎｇｔｉｍｅ
２．１．５酸液涡流系统
采用酸液涡流系统，循环泵与槽内的喷嘴相连可产生高强涡流，从而达到良好的酸洗效果，同时避免固体颗粒和淤泥在槽底部沉积。
２．１．６配备振动装置
为提高酸洗效果，配备了振动装置，即Ｃ型钩下降到振动架上，振动架位于酸洗处理槽侧边，盘条在酸处理液中振动，可强化酸处理液渗入盘条内部的效果，使盘条的内外部都可得到均匀酸洗，并加快处理效果，避免点缺陷，缩短处理时间，还可防止盘卷外部过酸洗，提高表面处理质量＂Ｊ。
２．２高压水冲洗
高压水的ｐＨ为７～８，应采用地下水做循环水，由于我国大中城市不同程度存在地下水污染，水质偏碱性，因此在水质ｐＨ异常时，应在备用池中进行必要的中和。
高压冲洗期间间断运行振动器，提供不同幅度和频率的振动。
在振动期间，盘条在钩子上往返运动，这样的冲击能够提高盘条冲洗的质量。
２．３磷化
磷化质量的好坏将直接影响钢丝拉拔质量、产量和成本，要求盘条表面生成的磷化膜有一定的厚度、良好附着力、表面相对粗糙，以便在后续拉拔时吸附润滑剂，形成润滑膜ＨＪ。
磷化的种类很多，中高碳钢丝采用中温（６５～８０℃）锌盐磷化，磷化时间４～７ｒａｉｎ，具有溶液稳定，磷化膜牢且厚的特点。
２．３．１磷化工艺
磷化液有３个主要指标：总酸度、游离酸度和酸比【５］。
总酸度是磷酸盐、硝酸盐和游离酸度的总和。
总酸度过高，产生的沉渣和粉末附着物多。
游离酸度是指磷化液中游离磷酸的含量。
酸度过高或过低，都不利于磷化成膜。
酸比是总酸度和游离酸度的比值。
一般控制酸比为５～８。
总酸度沉积性强，游离酸度浸蚀性强，控制好酸比能够控制总酸度和游离酸度的相互关系。
磷化液工艺参数见表３。
表３磷化液工艺参数
Ｔａｂｌｅ３Ｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｐｈｏｓｐｈａｔｉｎｇｌｉｑｕｉｄ
２．３．２磷化膜
磷化膜是盘条基体与磷化液间化学反应的产物，具有耐高温、耐高压、可塑性和吸附润滑等特性。
这种具有微孔结构的磷化膜富有延展性，可作为高。
