大断面轴承钢超快速冷却工业化试验

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针对国内某钢厂大断面轴承钢棒材连铸连轧后（棒材直径Φ≥60mm）先共析碳化物网状等级超标问题，科研人员通过对前期的研究工作归纳总结并安装新型圆环喷射式冷却系统，对冷却过程中工艺参数进…

针对国内某钢厂大断面轴承钢棒材连铸连轧后（棒材直径Φ≥60mm）先共析碳化物网状等级超标问题，科研人员通过对前期的研究工作归纳总结并安装新型圆环喷射式冷却系统，对冷却过程中工艺参数进行精细控制，既要保证连铸连轧生产线的正常运转，又要实现降低碳化物的网状等级并得到均匀片层珠光体的目标，从而满足用户加工使用要求，提高生产质量和效率。

试验钢为国内某特殊钢厂生产的GCr15棒材，该棒材的生产流程为：电炉炼钢→精炼→真空脱气→连铸→连轧→冷却，试验中为提高在线冷却速率，在其连轧机组后设置新型冷却系统进行超快速冷却（UFC）。新型冷却系统为3段冷却器，采用多组圆环喷射式管路进行水冷，通过调节冷却系统参数可以控制棒材冷却速率，其表面瞬时冷却速率可高达400℃/s。根据整体生产线要求3段冷却器之间间距分别为8、7、5m，冷却器之间留有一定距离避免冷却强度过大。连铸连轧设备上安装有测温仪器可以直接显示连铸连轧过程中的温度，超快速冷却过程中温度测量采用便携式红外测温仪测量表面温度，多次测量并取其温度平均值，GCr15轴承钢棒材（Φ60mm）超快速冷却工业试验中的工艺参数如表1所示。

表1 超快速冷却工艺参数

编号	轧制前温度/℃	轧制速率/（m·s^-1）	终轧温度/℃	水冷前温度/℃	水冷后温度/℃	表面返温温度/℃
A	1130	1.5	996	970	235	614
B	1150	1.5	998	975	358	689

A组超快速冷却试验中，3段冷却器全部打开进行水冷，棒材最终出冷却器时表面温度为235℃，由于温度过低，因此需要调整工艺参数；B组试验中对冷却工艺参数进行调整，水冷过程中打开1号和3号冷却器，适当延长超快冷过程中棒材返温时间，棒材出最后一段冷却器后其表面温度达到358℃。随后的返温阶段其表面最高返温温度为689℃。检验冷却到室温后棒材微观组织性能和先共析碳化物网状等级。结果表明：

（1）通过高温终轧后设定合理的超快速冷却工艺参数可以显著提高棒材表层以及芯部的冷却速率，抑制强碳化物形成元素的晶界处偏析。

（2）超快冷后棒材的室温微观组织均为片层珠光体。晶界处先共析碳化物的网状析出得到消除，仅在棒材芯部有少量碳化物呈弥散分布，碳化物网状等级符合行业标准。

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