95cr18不锈轴承钢热轧坯裂纹的分析与控制

95cr18不锈轴承钢热轧坯裂纹的分析与控制

拉拔开坯制钢95rc18是一种含有高碳和高的马氏体不锈轴承钢。这片钢属于莱氏钢。在铸造过程中，存在着统一的晶碳化物。这种状态随着钢条的固定速度和钢条的大小而加剧。由于这种脆性较大的鱼骨状共晶碳化物的存在，在轧制时硬质碳化物周围容易形成微裂纹，甚至扩展成宏观裂口。该类钢的另一个特点是熔点低，导热性差，易过热过烧，轧制过程中加工塑性差，变形抗力大，加工温度区间窄，其初轧开坯过程中裂纹严重，成坯率低。该钢在工业中应用广泛，生产难度较大，有一定的利润空间，制约其利润最大的因素是生产成本偏高，而导致生产成本偏高的关键是初轧成坯率低下，2007、2008年初轧开坯成坯率一直徘徊在79%左右。通过对2007,2008年的开坯成坯率的废品量进行统计分析，确定影响其开坯成坯率的主要因素是裂纹废品（见表1，表2），因此需要通过优化生产工艺和制定相应的改进措施减少95Cr18不锈轴承钢开坯裂纹的产生，提高95Cr18不锈轴承钢的初轧开坯成坯195cr18非锈轴承钢的制造工艺特点1.19参数：无锈轴承载钢的制造工艺介绍电炉冶炼→模铸→红送→加热→初轧开坯→剪切→缓冷、退火→扒皮→精整检验→转序1.29无锈轴承钢的加热工艺1.2.1不锈轴承钢的生产1.2.295Cr18不锈轴承钢的加热工艺特点95Cr18不锈轴承钢属于莱氏体钢，预热温度必须大于900℃，否则易产生应力裂纹，因此95Cr18不锈轴承钢一般均采用钢锭红送至大型材车间均热坑进行加热，其优点是降低能耗，加快生产节奏防止钢锭产生裂纹。95Cr18不锈轴承钢有加热升温速度慢，加热时间长，加热工艺曲线复杂，加热温度低，加热温度范围窄，易过热过烧等特点。1.2.395cm18不锈轴承钢的焊接和开孔技术的特点95Cr18不锈轴承钢塑性低，变形抗力大，开坯轧制道次多，道次变形量小，轧制时间长，轧件温降较大，易产生角裂。1.2.4保证入炉钢温95Cr18不锈轴承钢的轧制开坯后尽量采取红钢退火，及时收集入炉，保证入炉钢温的退火效果。为保证钢坯缓冷效果，钢坯入坑温度应大于650℃，超过半小时不能连续生产，应把炉门和缓冷坑盖盖好，防止产生裂纹【1】。钢坯精整采用机器扒皮人工修磨清理的精整处理方式。295cr18不锈轴承载钢的裂纹形成原因2.1在制造过程中分析裂缝2.1.1加热温度和加热时间的影响钢锭在均热炉内加热时加热温度过高或钢锭在高温段保温时间过长，就会使钢锭产生过热或过烧，这是由于95Cr18不锈轴承钢属于莱氏体钢，其铸态时存在鱼骨状共晶碳化物，在较高温度区间内凝固时各种相的成分和比容差异较大，由于共晶体温度较低，钢锭加热时若加热温度和加热时间控制不好，就易产生过热或过烧。过热的产生是由于钢锭在均热炉内加热时加热温度过高或钢锭在高温段保温时间过长，使钢的晶粒过度长大，降低晶粒间的结合力，因此钢锭在轧制时就会在过热部位产生开裂现象。过烧是由于钢锭的内部不仅形成了粗大晶粒，而且晶界开始氧化和部分熔化，破坏了晶间的结合，过烧的钢锭经过轧制会产生严重的开裂，并且一经产生就无法挽救，只能报废。【2】2.1.2截面温度对热膨胀的影响95Cr18不锈轴承钢属于高合金钢，对温度敏感，钢锭在均热炉内加热时由于装炉量不合理（装炉支数过多），导致钢锭温度不均匀，炉内温差过大，炉内偏火以及钢锭在低温段升温速度过快等因素都会使钢锭在加热时由于加热不均匀而产生温度应力（在钢锭加热时，沿钢锭截面上的温度分布是不均匀的，因此，钢锭截面各部位的热膨胀是不同的。钢锭中心温度低，热膨胀小；表面温度高，热膨胀大，心部受到拉力，表面受到压力，导致钢锭各层之间产生内应力，这种由于温差产生的内应力称热应力，或温度应力），钢锭在轧制时会产生横裂或断裂现象。2.1.3u3000轧件健全，轧件断裂强，轧件发生严重变形钢锭在轧制过程中由于轧制变形不合理或轧制过程中翻钢次数过少等因素，会造成轧件产生横裂。这是由于轧制过程中，轧件由于变形量不均匀，轧件高宽比过大，轧件翻钢次数过少（轧件翻钢次数少会使轧件在一个方向进行多道次变形而使轧件产生严重的不均匀变形），会使轧件产生内应力而与温度应力等其它应力相叠加而使轧件产生横裂。【3】另外翻钢次数少会使轧件侧面产生严重的双鼓形，当轧件翻面轧制时，轧辊冷却水会大量聚集在轧件的中部，造成轧件积水部位温度降低，塑性下降，在轧制时将由于变形不均匀而产生拉裂，在积水部位会产生横裂。2.1.4钢锭角的残余应力钢锭在轧制过程中由于轧制节奏控制不恰当或操作工操作水平低，配合不熟练造成轧制时间长，轧制时轧辊冷却水过大，导致轧件温降过快，会使钢锭在轧制过程中产生角裂。这是因为95Cr18不锈轴承钢钢锭轧制时，钢锭截面各点温降不同，因棱角处金属流动困难，钢锭角部散热快，温降最快，将产生温度应力，加热钢锭的残余应力（钢锭浇注时，由于表面冷却快，中心冷却慢所造成的温度应力，钢锭内气体产生的应力及低温相变造成的应力，在钢锭冷却后保留在钢锭内部，这种应力被称为残余应力）和均热过程中产生的温度应力，这些应力叠加在一起，形成拉应力，该应力值超过其强度极限时，便会在对应部位引起裂纹。【4】而钢锭角部正是应力集中的地方，金属的破坏往往最先从应力集中的地方开始。因此，95Cr18钢锭若轧制时间长，导致角部温降过快，轧制时便极易产生角裂。2.1.5进集过程要保证好，保证好入坑温度95Cr18不锈轴承钢属高合金钢，莱氏体组织，各元素温降不一致，易产生应力，因此，在收集时，要保证钢坯入坑温度大于650℃，否则，由于热应力的关系，钢坯将产生炸裂（应力裂纹）。由于缓冷并未消除钢坯应力，因此95Cr18钢坯出缓冷坑后24h内应立即退火，并且退火炉内各部位温差不能相差太大，否则起不到退火消除内应力的作用，反而加剧造成钢坯炸裂。3防止95rc18裂缝的预防措施3.1做好钢锭加工温度的控制工作严格执行钢锭红送工艺，加强与上工序的协调，严格控制钢锭红送传搁时间在4h内，确保钢锭入炉温度。合理安排均热炉坑，尽量选择炉况较好和加热效果较佳的均热炉进行加热，所选炉坑尽可能靠前以缩短钢锭输送距离，防止温降过快。合理安排装炉支数，若钢锭支数超过12支时，则须在1180℃保温后进行分坑，同时对原坑钢锭翻面，确保加热温度均匀。严格执行钢锭加热工艺制度，加热工艺严格按加热工艺曲线执行。重点控制95Cr18钢锭在低温段的升温速度和在高温段的保温时间，防止钢锭穿孔和过热过烧等缺陷产生。在加热过程中，要做到勤观察，勤测温，勤调整，防止炉内出现偏火以及温差过大的异常情况，确保钢锭温度均匀。确保钢锭轧制温度，在出钢时提高炉温20℃，以提高钢锭表面温度防止出钢过程中降温过快而导致钢温过低轧制困难。若因故不能正常轧制（待轧时间≧1h），应将温度降至1180℃以下进行保温，以防止钢锭在高温段保温时间过长而产生过热或过烧现象。3.2制备现代生产企业，降低铸态组织力加强出钢与轧制工序的联系协调，控制轧制节奏，减少钢锭在辊道上的待轧时间，确保钢锭轧制温度，防止钢锭因温降过快而开裂。采取合理的压下制度进行轧制，在轧制过程中尽量多翻面轧制以减少轧件的高宽比，保证钢锭在轧制过程中变形均匀，防止钢锭开坯过程中因变形不均而开裂。采取先进的轧制手段进行轧制，在初轧机轧辊的1孔轧制时，要采取多道次、少压下量、快轧、多翻钢的轧制方式进行轧制，这是由于钢锭在铸态时表层存在针状的铸态组织，其加工塑性差，变形抗力大，需要采取以上方式破碎其铸态组织，改善其加工塑性。在后序孔型轧制时合理加大压下量进行轧制。其一，可以改善钢坯内部性能和节省轧制时间，防止轧件温度过低而产生角裂；其二，可以破碎其莱氏体组织，提高塑性，提高95Cr18不锈轴承钢的耐磨性，防止晶粒细化，避免变形抗力大和出现开裂。保证终轧温度，在轧制过程中压下的推床要密切配合，协调轧制，并在轧制过程中关小轧辊冷却水，防止轧件温度过低而产生角裂。确保钢坯入坑（炉）温度大于650℃，最好红钢退火。装钢时，中断时间不应超过2h，需确保钢温高于600℃以上。如有中断，要及时盖缓冷坑盖（炉门关闭），防止温降过大，产生应力裂纹（炸裂）。4．不锈轴承钢的开坯裂纹率表2通过对加热轧制等关键工序的质量控制和工艺优化改进，2010年已减少了95Cr18不锈轴承钢的开坯裂纹废品率并使95Cr18不锈轴承钢的成坯率达83.53%（见表3），创造