GCr15轴承钢线材的质量改进

熊永祥　李拥山　吴卫明

（高速线线厂）

　　摘　要：通过分析GCr15轴承钢线材质量缺陷，改进控轧控冷工艺，优化轧制工艺参数，产品质量得到了持续改进。

　　关键词：轴承钢线材；控轧控冷工艺；质量改进

　　1　概况

　　GCr15轴承钢线材作为制造滚动轴承的滚动体（如滚珠、滚栓、滚针等）的母材，在后续加工中要进行退火、拉拔、热处理等深加工工序，要求尺寸精度高，表面质量好；而且现在有些用户为了节约加工成本，在后续加工中省掉了拉拔前的退火工序，这对GCr15轴承钢线材的质量提出了更高的要求，特别是表面质量与常规产品相比，相当苛刻，一直以来成为国内高线厂面临的一个难题。

　　2　产品质量状况及缺陷原因分析

　　高速线材厂（以下称我厂）于2005年6月17日试轧条GCr15轴承钢线材，至2006年12月转为新推产品，从开发阶段到批量生产的一年半时间内，鄂钢轴承钢线材虽被用户接受，但从用户反映出来的质量问题还比较突出，见表1。

表1 2006年GCr15轴承钢线材质量异议

　　这些质量问题归纳起来主要是脆性断裂、表面质量缺陷两类。虽然这些缺陷的产生与冶炼和轧制工艺均有关，但不理想的金相组织、表面划痕、凹坑大部分是在轧制过程中产生的，分析其原因，主要有以下几个方面。

　　2.1控轧控冷工艺不合理

　　对产生脆性断裂的产品进行金相分析，发现组织中存在大量的马氏体及残余奥氏体组织见图1。

图1 脆性断裂的高倍组织

　　由于脆性组织的存在不仅不能满足用户深加工，甚至造成用户在运输、卸运及投料时即发生脆性断裂，用户根本无法使用，分析产生的原因主要是轧后冷却速度过快。为了抑制网状碳化物的产生，轧后加快冷却速度是行之有效的一种手段，但由于该钢种的临界冷却速度小，再加上风冷线短，风冷后保温时间不够，易产生马氏体组织。同时，由于环境温度的变化，轧后控冷工艺未做调整，造成冬季脆性断裂的情况较夏季多，因此，必须改进轧后控冷工艺。

　　2.2表面划痕、凹坑原因分析

　　针对用户拉拔中发生的表面裂纹、划线等缺陷进行高倍分析，发现原材料上有明显的划线、凹坑见图2、图3。

图2 表面缺陷

图3 高倍断面

　　此种缺陷在未经热酸酸洗时用肉眼根本无法看见，酸洗后肉眼看近似折叠、裂纹，经高倍分析断面为凹坑，深度为0.07~0.10mm，两侧无氧化脱碳，说明该缺陷不是由坯料缺陷带来的，缺陷应该是在轧钢环节产生的。如果是轧后在水冷、风冷及集卷处刮伤的，应该不经酸洗肉眼可见，且缺陷不应覆盖有氧化铁皮。综上述分析，缺陷应该是在轧制过程中产生的。结合不同规格产生这种缺陷的机率，∮6.5、∮8.0产生这种缺陷机率较大，而其它规格相对少得多。生产过程中我们发现精轧内的奇数机架轧件料型在生产轴承钢线材时过充满情况特别严重，由于圆孔过充满造成成品出现浅表性发纹，酸洗后肉眼观察为折叠。因此，现有的精轧机内的轧件尺寸不能保证该品种的产品质量，只能生产常规产品，必需进行改进。

　　2.3除鳞效果不理想

　　GCr15轴承钢线材在加热时充分考虑钢种的特性，加热温度较高，加热时间较长，钢坯表面形成一层较厚的氧化铁皮层，因除鳞泵头及喷嘴堵塞，造成除鳞压力不稳定，故障较多，致使氧化铁皮不能被除干净，在轧制时氧化铁皮轧入影响产品质量。

　　3　改进措施

　　3.1改进控冷工艺

　　针对脆性组织的缺陷，防止产品出现马氏体、残余奥氏体等有害组织，同时兼顾抑制网状碳化物的形成，保证网状碳化物在规定的级别内，充分考虑精轧机承载能力，以降低终轧温度为突破口，减少风冷速度，将吐丝温度控制在780℃~800℃，为达到上述目的，在精轧前增加一段预水冷装置，同时加大精轧后水冷能力，并针对冬夏气温特点，拟定了不同的风机风量，表2为改进前、后工艺参数对比。

表2 工艺参数改进前后对比

　　3.2改进表面质量

　　3.2.1修改轧制工艺参数

　　针对GCr15轴承钢钢种在变形时的特性，结合轧制工艺的要点，我厂在轧制GCr15轴承钢线材时另外制订了一套轧制工艺参数，就是在轧制GCr15轴承钢线材时将精轧圆孔型的辊缝放大0.1~0.15mm（成品架除外），并规范了与红钢接触部位的工艺装置检测更换周期，表3为∮6.5、∮8.0改进前后轧件尺寸。

表3 改进前后轧件尺寸对比

　　3.2.2对除鳞水质进行改进

　　将除鳞用水由浊环水改为净环水，减少水质不好对泵头、喷嘴的堵塞及磨损，降低除鳞泵的故障；同时，除鳞泵的压力由原来的9MPa调整为现在的13~14MPa。现在，我厂在轧制GCr15轴承钢线材除鳞压力时刻保持在13.5~14MPa之间，由于水质的改进，除鳞泵开动率达到98%以上，轧制品种钢时可开动率达到100%，且除鳞压力值及除鳞效果均能保证品种钢的生产要求。今年我厂轧制的GCr15轴承钢线材亦无一例氧化铁皮轧入现象。

　　4　效果

　　通过改进控轧控冷工艺，修改轧制工艺参数，改进除鳞用水质等有效措施，在今年半年多的生产中，GCr15轴承钢线材的内部质量和表面质量均较以前有较大提高。脆性断裂和氧化铁皮轧入现象已经杜绝，异议次数由2006年13次降至2次，赔偿额由2006年12.16元/吨降至今年6.13元/吨，网状碳化物合格率由原来的50%提高到90%以上，并可以实现不退火直接拉拔。

　　5　结束语

　　随着用户对产品质量的要求越来越高，为进一步提高产品质量，下一步还必须进一步优化轧后冷却工艺及精轧轧制工艺参数，加强三班工艺监控，持续改进产品质量；同时，为了防止存在表面质量缺陷的产品流入市场，下一步我们要对成品样进行热酸酸洗抽样检查。

来源：《鄂钢科技》