專利名稱：Cr4Mo4V電渣鋼錠的軋制開坯生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金行業(yè)軸承鋼熱加工開坯的生產(chǎn)方法，尤其指高溫軸承鋼的熱加工開坯生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
軸承鋼是常見的合金鋼。按鋼的特性及應(yīng)用環(huán)境可以劃分為高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、高溫軸承鋼、不銹軸承鋼及專用的特種軸承材料。高溫軸承鋼是特殊的軸承鋼，適用于高溫、高速、高負(fù)荷等苛刻條件下工作的特種軸承用鋼，它是檢驗項目多、質(zhì)量要求嚴(yán)、生產(chǎn)難度大的鋼種之一。隨著我國航空工業(yè)的發(fā)展，高溫軸承鋼的需求快速增長。
Cr4Mo4V高溫軸承鋼(相當(dāng)于美國的M50鋼)，屬于萊氏體鋼，是航空發(fā)動機主軸軸承用材料，該鋼在350℃條件下服役，軸承部件仍保持高的硬度和耐磨性(YB688-76技術(shù)條件)。Cr4Mo4V鋼含有Cr、Mo、V等強碳化物形成元素，形成M6C、M23C6、MC、M2C、M7C3等類型碳化物，它們以共晶碳化物形式存在于鋼錠中，使鋼的基體脆性增加、塑性下降；且較高的共晶碳化物不均勻度，使鋼錠加熱時易過熱、過燒，造成鋼錠加熱速度、溫度、均熱時間的控制困難；同時，該鋼的合金含量比較高(含有4％左右的Cr、4.2％左右的Mo、1％左右的V，以及其它合金)，造成鋼的變形抗力比較大(也就是熱加工比較困難)。另外，由于Cr4Mo4V鋼合金含量高、導(dǎo)熱性差的特點，使鋼錠冷卻、熱加工時，易開裂。Cr4Mo4V鋼錠熱加工開坯時，變形不均勻易導(dǎo)致鋼的殘余應(yīng)力增加，且變形溫度低于950℃時，該鋼的塑性明顯下降，鋼坯表面極易開裂。因此，高溫軸承鋼Cr4Mo4V的固有特性是導(dǎo)熱性低，塑性差，變形抗力大，過熱較敏感，熱加工溫度范圍比較窄，且熱加工開坯控制不當(dāng)極易產(chǎn)生裂紋。
一般認(rèn)為對于萊氏體組織的軸承鋼鋼種，共晶碳化物粗大，分布不均，且變形抗力大，應(yīng)采用熱加工鍛造開坯工藝流程，以利于碳化物的破碎，降低共晶碳化物的不均勻度，也有利于控制鋼坯表面裂紋現(xiàn)象的發(fā)生。因此，目前高溫軸承鋼Cr4Mo4V熱加工開坯工藝均是依賴于鍛造完成，采用電渣鋼錠(≤2.0噸)→鍛壓機多火次的鍛壓開坯→100～140方mm鋼坯→退火處理。該生產(chǎn)工藝的不足是鍛造開坯的金屬位移小，鋼坯的碳化物不均勻度評級仍然較高，同時金屬消耗也比較大；更為嚴(yán)重的是熱加工鍛造開坯工藝的產(chǎn)能非常低，生產(chǎn)周期非常長，造成冶金制造成本居高不下。這種生產(chǎn)規(guī)模小、批量生產(chǎn)困難的“慢牛式”生產(chǎn)方式，已經(jīng)不能滿足Cr4Mo4V高溫軸承鋼的市場需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明開發(fā)一種Cr4Mo4V電渣鋼錠的軋制開坯生產(chǎn)方法，用初軋機替代鍛壓機進行熱加工開坯，軋制出內(nèi)材質(zhì)量穩(wěn)定、表面質(zhì)量良好的Cr4Mo4V鋼坯，實現(xiàn)了規(guī)模化的工業(yè)生產(chǎn)，極大地提高了生產(chǎn)效能，縮短生產(chǎn)周期，金屬原材料消耗小，大幅度地降低了冶金制造成本，滿足用戶和市場需要。
本發(fā)明提供的Cr4Mo4V電渣鋼錠的軋制開坯生產(chǎn)方法，其特征是采用均熱爐加熱電渣錠+初軋機(軋鋼機)一火軋制的熱加工開坯，生產(chǎn)Cr4Mo4V高溫軸承鋼鋼坯第一步，均熱爐加熱電渣鋼錠(1)電渣鋼錠單支重量1.5～2.0噸，斷面尺寸Φ460～Φ510×1700mm；(2)鋼錠裝入均熱爐，鋼錠的入爐溫度600～650℃，保溫90～120分鐘；(3)以60～80℃/h的速度加熱升溫至900～950℃，保溫60～90分鐘；(4)再以60～80℃/h的速度加熱升溫至1180～1200℃(溫度過低，不能保證鋼的高溫塑性；溫度過高，鋼的金相組織易粗化，甚至產(chǎn)生鋼錠過熱、過燒現(xiàn)象，導(dǎo)致軋制失敗)，保溫210～240分鐘，保溫期間，將鋼錠進行逐支翻身，使鋼錠溫度均勻；(5)鋼錠陰陽面溫度差≤20℃，鋼錠出均熱爐，進入初軋機熱加工軋制開坯；第二步，初軋機軋制開坯(1)軋制前，先關(guān)閉軋輥冷卻水，軸瓦的冷卻水適當(dāng)關(guān)小，且避免軸瓦的冷卻水飛濺到輥身，軋輥預(yù)熱至150～250℃溫度；(2)鋼錠的開軋溫度≥1130℃，終軋溫度≥1000℃(溫度＜1000℃，鋼的變形抗力俱增，鋼坯容易開裂)；(3)鋼錠的熱加工開坯是一火軋制，分二個階段共39～45個壓下道次完成第一階段，壓下道次15～24道，初軋機慢速軋制(破碎電渣鋼錠鑄態(tài)粗大的柱狀晶、碳化物，最大限度地降低軋輥對軋件的拉應(yīng)力)，軋輥速度控制在10～20轉(zhuǎn)/分，壓下量20～30mm(壓下量大，鋼錠鑄態(tài)粗大柱狀晶未有效改善，可能發(fā)生開裂現(xiàn)象)；第二階段，壓下量逐漸加大，壓下量30～50mm，且快速軋制(溫度過低，軋制開坯困難)；(4)軋坯熱剪切后，100～140方mm的成品鋼坯進退火爐，進行常規(guī)去應(yīng)力退火熱處理。成品鋼坯存在較大的殘余應(yīng)力，隨著溫度的降低，殘余應(yīng)力增加，這些應(yīng)力(熱應(yīng)力、組織應(yīng)力)一般以拉應(yīng)力形式存在，使鋼坯易產(chǎn)生開裂。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列優(yōu)點1.工藝簡便合理，可操作性強；2.生產(chǎn)周期大大縮短，生產(chǎn)組織便捷，滿足規(guī)?；a(chǎn)要求；3.金屬成坯率提高，質(zhì)量穩(wěn)定；4.冶金制造成本大大降低。
具體實施方案某鋼鐵公司實施本發(fā)明專利，采用均熱爐加熱Cr4Mo4V電渣鋼錠(錠重1.5～2.0噸，Φ510/Φ460×1700mm，以錠重1.7噸為例)+初軋機(Φ750軋機)一火軋制的熱加工開坯工藝，生產(chǎn)Cr4Mo4V高溫軸承鋼坯(成品鋼坯規(guī)格100～140方mm，以100×100mm為例)第一步，均熱爐加熱電渣鋼錠，(1)電渣鋼錠單支重量1.7噸；(2)鋼錠裝入近軋制線的均熱爐，鋼錠的入爐溫度630℃，保溫90分鐘；(3)以80℃/h的速度加熱升溫至900℃，保溫60分鐘；(4)再以80℃/h的速度加熱升溫至1190℃；(5)在1190℃，保溫120分鐘，然后打開爐蓋，將鋼錠逐支翻身；蓋上爐蓋后，鋼錠在1190℃繼續(xù)保溫90分鐘，使鋼錠溫度均勻；(6)鋼錠陰陽面差≤20℃，出均熱爐，進入初軋機熱加工軋制開坯；第二步，初軋機熱加工軋制開坯，(1)軋制前，先關(guān)閉軋輥冷卻水，軸瓦的冷卻水適當(dāng)關(guān)小，且避免軸瓦的冷卻水飛濺到輥身，先在關(guān)閉冷卻水的前提下，軋制其它鋼錠4～6支，將軋輥預(yù)熱至150～250℃溫度；(2)鋼錠的開軋溫度≥1130℃，終軋溫度≥1000℃；(3)鋼錠的熱加工開坯是一火軋制，分二個階段共45個壓下道次完成第一階段，壓下道次20道，初軋機慢速軋制，軋輥速度控制在10～20轉(zhuǎn)/分，壓下量20～30mm；第二階段，壓下量逐漸加大，壓下量30～50mm，且快速軋制；(4)軋坯剪切后，100～140方mm的成品鋼坯進退火爐進行常規(guī)去應(yīng)力退火熱處理。
實施本發(fā)明專利，對Cr4Mo4V電渣鋼錠進行熱加工開坯，具有工藝簡便，生產(chǎn)組織便捷，冶金制造成本低的特點，與“電渣鋼錠——鍛壓開坯”的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝相比，生產(chǎn)周期大大縮短，金屬成坯率提高1％以上(80.59％)，冶金制造成本降低2000元/噸以上，生產(chǎn)的100方mm成品鋼坯，表面質(zhì)量良好，內(nèi)材質(zhì)量穩(wěn)定，且碳化物不均勻度優(yōu)于鍛坯(見表1；碳化物不均勻度越小，以Cr4Mo4V鋼為原料生產(chǎn)的金屬制品壽命越長。)，符合標(biāo)準(zhǔn)之規(guī)定，經(jīng)濟效益顯著。
Cr4Mo4V鍛坯、軋坯的低倍組織和碳化物不均勻度對比表表1

● 鋼的低倍組織評級按YB9-59評定● 鋼的碳化物不均勻度按GB/T14979-1994評級
權(quán)利要求
1.Cr4Mo4V電渣鋼錠的軋制開坯生產(chǎn)方法，其特征是采用均熱爐加熱電渣錠+初軋機(軋鋼機)一火軋制的熱加工開坯，生產(chǎn)Cr4Mo4V高溫軸承鋼鋼坯第一步，均熱爐加熱電渣鋼錠(1)電渣鋼錠單支重量1.5～2.0噸，斷面尺寸Φ460～Φ510×1700mm；(2)鋼錠裝入均熱爐，鋼錠的入爐溫度600～650℃，保溫90～120分鐘；(3)以60～80℃/h的速度加熱升溫至900～950℃，保溫60～90分鐘；(4)再以60～80℃/h的速度加熱升溫至1180～1200℃，保溫210～240分鐘，保溫期間，將鋼錠進行逐支翻身，使鋼錠溫度均勻；(5)鋼錠陰陽面溫度差≤20℃，出均熱爐，進入初軋機熱加工軋制開坯；第二步，初軋機軋制開坯(1)軋制前，軋輥預(yù)熱至150～250℃溫度；(2)鋼錠的開軋溫度≥1130℃，終軋溫度≥1000℃；(3)鋼錠的熱加工開坯是一火軋制，分二個階段共39～45個壓下道次完成第一階段，壓下道次15～24道，初軋機慢速軋制，軋輥速度控制在10～20轉(zhuǎn)/分，壓下量20～30mm；第二階段，壓下量逐漸加大，壓下量30～50mm，且快速軋制；(4)軋坯熱剪切后，100～140方mm的成品鋼坯進退火爐，進行常規(guī)去應(yīng)力退火熱處理。
全文摘要
Cr4Mo4V電渣鋼錠的軋制開坯生產(chǎn)方法，其特征是采用均熱爐加熱+初軋機開坯，生產(chǎn)100mm方鋼坯。(1)鋼錠加熱(A)鋼錠單重≤1.7噸(B)入爐溫度630℃保溫90min(C)升溫(80℃/h)至900℃保溫60min(D)升溫(80℃/h)至1190℃保溫210min；保溫期間，鋼錠逐支翻身(E)鋼錠陰陽面溫差≤20℃出均熱爐；(2)軋制開坯(A)軋輥預(yù)熱(B)開軋溫度≥1130℃，終軋溫度≥1000℃(C)一火軋制、二個階段、44道次的熱加工(a)前20道次，慢速軋制，輥速≤20轉(zhuǎn)/分，壓下量≤30mm；(b)壓下量≤50mm且快速軋制(D)軋坯熱剪切后，進退火爐進行常規(guī)去應(yīng)力處理。本發(fā)明專利具有工藝簡便，生產(chǎn)組織便捷的特點，成品鋼坯的表面質(zhì)量良好，內(nèi)材質(zhì)量穩(wěn)定，且碳化物不均勻度優(yōu)于鍛坯，且金屬成坯率提高1％以上，成本降低2000元/噸以上，經(jīng)濟效益顯著。
文檔編號B21B1/00GK1586749SQ20041005394
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月24日
發(fā)明者顧新根, 沈順德, 胡鴻銑, 葛憲平, 沈燕源, 劉超良, 張玩良 申請人:寶鋼集團上海五鋼有限公司