GCr15轴承钢开发实践

张力

摘 要：本文介绍了Φ40 GCr15轴承钢在我厂一棒车间生产的轧制工艺，通过控制加热温度，轧制料型等保证各项性能指标符合标准。Φ40 GCr15轴承钢的成功开发，进一步提高了公司的市场竞争力。

关键词：棒材生产线；轴承钢；工艺及设备特点

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.036

1 前言

GCr15钢是高碳铬轴承钢中使用量和生产量最多的牌号，被世界各国广泛采用。近年来风电工程、高速铁路迅猛发展，在这些工程中大量使用各类轴承，对轴承寿命提出越来越高的要求。GCr15牌号含义为G：代表滚动轴承钢，不标含碳量，Cr含量用千分之几表示，15表示含铬量1.5%。该钢种综合性能良好，球化退火后有良好的切削加工性能。经淬火和回火后硬度高而且均匀，硬度可达50～58HRC，耐磨性能和接触疲劳强度高。热加工性能好，适用于高转速、高载荷的大型机械上使用的轴承钢球、滚子和套圈；也可用于制造承受较大载荷、高耐磨、高弹性极限和高接触疲劳强度的机械零件以及各种精密量具、冷冲模、一般刀具等；经碳氮共渗处理后可用于制造高耐磨、耐热及要求尺寸稳定和使用寿命高的零件。

我们在进行了充分调研的基础上，结合棒材生产线的工艺特点，在月18日首次试生产GCr15φ40圆钢。最终GCr15轴承钢的开发取得了成功。

2 生产工艺控制

2.1 原料使用情况

本次轧制共接原料51支，钢坯断面尺寸平均小面为150.8mm，大面为152.2mm，平均长度为11.955米。原料表面有轻微纵向划痕，横向皱纹。

化学成分：

2.2 加热

本次轧制，确保加热温度范围的准确性，合理控制炉内还原气氛，空燃比控制在0.6～0.63之间。钢坯的加热温度力求均匀，钢坯上、下温差应小于30℃，严禁过热和过烧。

钢坯加热制度（表中带﹡标志的为重点控制项）：

实际操作中，采取了在钢坯入炉时采用高温加热，预热段温度为838℃左右，加热段温度为1088℃左右，均热段温度为1134℃左右。钢坯入炉后采用由低温向高温逐渐升温的保温方式，预热段温度由708℃逐渐升到785℃，加热段温度由804℃逐渐升到1016℃，均热段温度由881℃逐渐升到1069℃。然后温度由高温降到低温，再由低温升到高温循环加热保温。开轧前半小时温度由保温阶段开始升温，预热段温度升到892℃左右，加热段温度升到1023℃左右，均热段温度升到1194℃左右。

2.3 轧制

轧制Φ40 GCr15 圆钢在线使用12架轧机，成品速度4.9m/s，未投入1#活套。轧制中开轧温度1080±20℃，按1070℃控制；终轧温度控制在≤950℃。

（1）料型控制。轧制前期因实际轧制温度比要求的开轧温度高。造成轧件的宽展较小，轧机的料型和速度难以控制，出现轧件尺寸、轧机速度波动现象，成品一支钢尺寸合适一支钢不合适的变化。后通过加热炉降温（均热段由1170℃降到1050℃左右），及在出炉辊道上凉钢的方法降低了开轧温度（此时测得隔氧化铁皮测钢坯表面温度为1040℃左右），成品尺寸得到了控制。

稳定后的料型及速度如表3。

各架次电流如表4。

表5为Φ25 20MnSi前10架轧机电流：

与20MnSi比轧制GCr15大部分架次电流有所降低。

（2）倍尺设定。由于GCr15轴承钢需要高温快速收集，本次轧制倍尺设定采用短倍尺设定方法，为保证最后一支倍尺长度大于64米，共设定了4支倍尺长度，分别为前3支52.3米，最后一支80米。实际过钢中最后一支倍尺长度在67米左右。

（3）冷剪剪切。本次轧制冷剪开始切4支倍尺，剪切温度在470～540℃左右，由于冷剪振动较大，后改切2支倍尺，连续过钢后剪切温度在260～330℃左右。轧制后期剪切由2支增加到3支倍尺，在剪切过程中未发现异常。

（4）生产结果。此次试生产棒材车间共生产成品81.3吨，轧制情况良好。经实验显示，其脱碳层、低倍组织、非金属夹杂物、碳化物液析、反弯、冷弯等均符合标准要求。

3 结束语

随着目前钢铁工业的发展及钢材市场的持续低迷，供大于求的局面短期内无法改变，因此生产高附加值产品及提高钢厂工艺技术水平已成为钢厂提高产品竞争力的当务之急。GCr15轴承钢的成功开发为我公司后续开发更高附加值产品提供了宝贵的经验。