作者：朱敬華
（重慶鋼鐵股份有限公司高速線材廠）

　　摘　要：簡要介紹了重慶鋼鐵股份有限公司高速線材廠的生產設備概況；為在普碳鋼生產線上生產軸承鋼、閥門鋼線材，通過合理控制加熱、軋制、控制冷卻工藝，不僅使設備運行穩定，而且滿足了用戶對產品的外形尺寸、性能等要求。
　　關鍵詞：軸承鋼；閥門鋼；線材；生產工藝
　　1　概況
　　重慶鋼鐵股份有限公司高速線材廠的加熱爐為步進梁式加熱爐，有效面積為16.5mX 8.7m，燃料為轉爐煤氣，生產能力為75t/h，原料為150mmX150ramX8200mm；軋機共28架，全線采用平立交替無扭連續軋制方式，Φ6.5mm線材保證軋制速度為80m/s，前14架為平立交替二輥閉口式軋機，預精軋機的15#～18#軋機為Φ285rnm平立交替懸臂式軋機，1#～18#軋機均采用直流電機單獨傳動，19#～28#軋機為精軋機組，為超重載型頂交45。懸臂輥環緊湊式軋機，采用集體傳動方式；機組之間設3臺飛剪，預精軋機組間設5個立活套，精軋機組前設1個水平活套，預精軋機組與精軋機組間設有穿水冷卻裝置和緩冷段，精軋機組與吐絲機間設有3段穿水冷卻裝置和緩冷段，吐絲機后為斯太爾摩風冷線，電氣自動化系統由一套PLC控制。
　　制造滾動軸承的鋼材需具有高的抗壓強度與疲勞極限、高的硬度、高耐磨性以及一定的韌性。制造閥門的鋼材需具有高的抗壓強度與疲勞極限、高硬度和高耐磨性。而重鋼高線廠的生產線主要生產普碳鋼，在生產軸承鋼、閥門鋼線材時，需考慮軋制工藝對設備的影響，同時需考慮加熱溫度、加熱時間對合金成分均勻性和碳化物的影響。因此在生產軸承鋼、閥門鋼線材時，對開軋溫度、進精軋溫度、吐絲溫度、吐絲后冷卻速度以及關鍵機架的軋件尺寸進行了嚴格控制，優化了鋼材內部組織，提高了其組織的均勻性、再加工性和產品外形尺寸的穩定性，從而既保證了設備安全，生產也取得了良好效果。
　　2　加熱工藝控制
　　2.1控制機理
　　充分利用步進梁式加熱爐三段式的特點，對加熱溫度、加熱時間嚴加控制，以使合金成分更加均勻；并抑制碳化物析出。重鋼高線廠生產的滾動軸承和閥門用線材的鋼號為GCrl5、4Cr9Si2，其Cr含量較高。Cr元素在加熱過程中擴散緩慢，其奧氏體均勻化速度較普碳鋼慢。因此，要得到較均勻、含有足夠數量合金元素的奧氏體，充分發揮合金元素的有益作用，以提高淬透性及鋼的力學性能，需提高加熱溫度并有較長的保溫時間。但因合金碳化物以彌散質點形式分布在奧氏體晶界上，故對奧氏體晶粒長大起到阻礙作用，過熱會造成以彌散質點形式分布在奧氏體晶界上的合金碳化物完全溶入奧氏體，使奧氏體晶粒長大，所以加熱時不能過熱。
　　2.2加熱溫度和加熱時間的控制
　　對GCrl5、4Cr9Si2加熱溫度的控制見表1。

　　3　軋制工藝控制
　　通過控制開軋溫度，進精軋時的溫度，軋輥冷卻水量，6#、12#、18#機架的紅坯料形以及活套的穩定性，來保證設備的安全和得到用戶要求的組織和外形尺寸。軋制坯料尺寸為140ram×150mm×6000mm。從坯料斷面分析，以140mm高為壓下方向來保證第1機架的正常咬人和不倒鋼，軋制Φ8mmGCrl5線材時的軋制速度應為52.8m/s，軋制26道次；軋制Φ10mm4Cr9Si2線材時的軋制速度應為33.8m/s，軋制24道次。從實際軋制情況分析，由于粗軋軋制速度較低，溫降較大，所以應適當減少粗軋時的軋輥冷卻水量；雖軋制負荷比普碳鋼的負荷高5％～10％，但設備穩定安全；經多道次軋制后，奧氏體組織較細小；外形尺寸控制在C級。GCrl5、4Cr9Si2的軋制工藝參數見表2。

　　4　控制冷卻工藝控制
　　4.1控制機理
　　過冷奧氏體向珠光體或貝氏體的轉變屬擴散型相變。合金元素溶入奧氏體后，能降低原子擴散速度，使奧氏體穩定性增加，使C曲線右移，且改變C曲線形狀[1]，如圖1所示。

　　Cr元素溶入奧氏體后，使C曲線形狀發生變化，出現2個過冷奧氏體Z不穩定區，上部分為珠光體轉變區，下部分為貝氏體轉變區，在兩區之間，過冷奧氏體有很大的穩定性。GCrl5、4Cr9Si2的C含量分別是1.01％、0.42％，Cr含量分別是1.53％、8.50％。其C曲線位置：4Cr9Si2比GCrl5偏右，4Cr9Si2珠光體轉變區溫度約為75012，相對較窄，GCrl5珠光體轉變區溫度約為630℃。
　　4.2控冷工藝
　　根據重鋼高線廠的具體情況，對GCrl5、4Cr9Si2線材采用了不同的控冷工藝，見表3，輥道速度見表4。

　　從表3可看出，為保證相變溫度，避免冷卻速度過快而避開c曲線鼻尖產生馬氏體、形成網狀碳化物給再加工帶來困難，GCrl5鋼采用了自然空冷，4Cr9Si2鋼采用了從4#保溫罩后關閉所有保溫罩的控冷工藝。
　　5　實物質量
　　通過采用上述加熱、軋制、控制冷卻工藝生產的軸承鋼、閥門鋼線材，合格率為100％，成材率為96％，產品尺寸精度達到C級，σs為610MPa，σb為890MPa，δ為21％，ψ為55％，交貨線材硬度為HB255；因此用戶對外形尺寸、性能、成材率等均較滿意。
　　6　結語
　　根據合金鋼中合金元素含量不同采用不同的加熱工藝，可使鋼中的合金成分均勻，阻止晶粒長大，避免偏析，為控冷過程中鋼的組織均勻化提供條件，而且，可避免加熱缺陷產生。根據合金鋼中合金元素含量的不同采用不同的軋制工藝，可保證設備的安全穩定，并能得到合理的產品組織和較好的外形尺寸。
　　根據合金鋼中合金元素含量不同采用不同的控冷工藝，可保證得到不同的相變溫度、相變速度；而且，當冷卻速度過快時可避開C曲線鼻尖產生馬氏體而形成網狀碳化物，給再加工帶來的困難。
　　參考文獻：
　　[1]王運炎．金屬材料及熱處理[M]．北京：機械工業出版社，1984．