轴承钢棒材超快冷却 四大运用研究

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针对生产轴承钢棒材产品出现的网状碳化物问题，以国内某厂棒材连轧生产线为依据，对GCr15轴承钢轧后进行快速控制冷却的温度场进行模拟研究，并运用于实际生产中，取得了较好的效果。结合现场条件所能采用的各种冷却工艺，利用计算机模拟方法，对冷却工艺进行了优化分析，使得GCr15轴承钢φ20～60的产品的网状级别≤2.0级，解决了中小规格棒材轴承钢网状碳化物达不到标准要求的问题。

    轴承钢在冷却过程中抑制网状碳化物的析出，是改善和提高GCr15轴承钢性能的必要条件。网状碳化物的级别高会降低轴承的疲劳寿命，导致在轴承加工的研磨过程中产生磨裂(龟裂)；网状碳化物严重，不但球化退火不能消除，甚至在以后的淬火过程中仍有保留，并易产生淬火裂纹或成为疲劳裂纹的发源地之一，作为轴承钢棒材生产线，对轴承钢网状的控制显得极其重要。

    1、轧制设备与工艺

    某轧制棒材车间共有22架轧机，粗、中、预精轧各6架（共18架），精轧4架，其主要生产规格为φ20～90；在线水箱有4套，每个水箱有3条不同内径的管道，根据不同的生产规格可分别运用或组合运用。水箱采用高压喷嘴水冷却方式，1＃、2＃、水箱各长7m，有9个喷嘴组成（其中6个正吹，2个反吹，一个气吹）；3A、3B水箱各长5m（其中4个正吹，2个反吹，一个气吹）。水压1.5～1.8MPa，每小时最大耗水量1180L。

    2、轴承钢轧后超快速冷却分析和建模

    2.1轧后快速冷却分析

    轧后控冷工艺的传热过程大体包括以下两个阶段：第一阶段为急冷段，钢材离开精轧机组在终轧温度下，尽快进入快速冷却装置，进行快速冷却。这个阶段的传热按受迫对流沸腾鱼湍流受迫对流传热两种方式进行。钢进入冷却器后，由于钢表面温度大大高于水的饱和温度，水温剧增至沸点并气化，在钢壁上形成动态蒸汽膜。此时射流水以≥1.0MPa压力冲击钢表面，全面打碎蒸汽膜，钢外壁的移动又促进了沸腾过程的进行，这种传热过程具有很高的热流量，使传热系数激增。第二阶段为缓冷阶段，钢通过快速冷却装置后，在空气中自然对流冷却，这个阶段钢断面上的热量重新分布。这两个过程都属于轧件与外部环境之间进行的热交换（相变热除外）。对于轧件内部，不论轧件处于哪一阶段，它们之间进行的都是导热过程。也就是说，金属内部的热量通过导热传到金属表面，再由金属表面通过辐射和对流的方式传递给周围的介质，从而引起轧件内各处温度的变化