表2
从表2 中可看出,液析与显微孔隙基本不同时出现。
3.3 不同加工工艺对比
3.3.1轧制与锻制工艺对比
表3

3.3.2不同预备方对比
表4

4.显微孔隙产生的原因分析
4.1 显微孔隙形成原理分析
轴承钢含碳量在1.0左右,是过共析钢。浇铸时一次碳化物(Fe3C)产生支晶偏析。在轧钢车间进行加热过程中,碳化物如不能溶解扩散,在钢材上即产生液析,但如果加热温度过高,扩散时间过长,碳化物即熔化或消失留下孔洞甚至产生内烧[2],孔洞如果在以后的轧制过程中不能焊合,即形成显微孔隙。
显微孔隙和液析是对立的,基本不同时出现,从表2数据看,在总量262炉不合中,只有1炉两者同时出现,也说明此问题。
4.2 加工车间与显微孔隙形成相关工艺参数分析
在加工车间,加热温度、出钢速度和轧制工艺道次变形量与显微孔隙形成有关。
①加热温度对显微孔隙的影响
加热温度的高低,直接影响碳化物能否顺利扩散或是否产生过烧,因此,合理的加热温度是必要的,从统计数据看,产生显微孔隙的炉号,加热温度偏高,仪表显示温度为1270-1295℃,这样钢锭的实际温度为1220-1240℃。根据资料[3]和技术规程[4],轴承钢合理的加热温度为1180-1220℃,当温度偏高时,容易产生碳化物熔化或内烧[2],因此,实际生产温度应按中下制控制,即控制在1180-1200℃范围内。对应的仪表显示温度为1230-1250℃(温度过低不利于碳化物扩散和液析的消除)。
②出钢速度与显微孔隙的关系
控制出钢速度实际上是控制钢锭加热时间和钢锭内外透烧、组织一至性。轴承钢钢锭扩散时间为2.5小时,对应的出钢速度为45支/小时[4]。出钢速度因为与诸多因素相关,不适宜做大的调整。
③轧制工艺对显微孔隙的影响
从统计数据表1看,∮70-120规格钢材显微孔隙出现几率Z高占80.45%,而∮100-120即大于50%,同规格∮120轴承钢轧制与锻制对比实验看表3,锻造状态不易出现显微孔隙,轧制状态容易出现显微孔隙。这是因为∮100-120组距为轧制规格极限,大于∮120为锻材。因轧制状态下的应力状态是两拉一压[5],形变不易渗透到中心部位,焊合作用相对较小,因而易形成显微孔隙;而在段造状态下,因应力状态是三向压应力[5],变形易渗透到中心部位,焊合作用相对较大,因而不易形成显微孔隙。
因此,改进∮100-120规格心部变形的应力状态,加大变形量,均可变形渗透到中心,加大焊合作用从而减少或消除显微孔隙。
考虑锻造作业率较低,因此如通过改进轧制道次变形量分配的方法,适度加大某道次压下率,也可以使变形渗透到中心部位,增强焊合作用,为此也进行了工艺实验,即将650轧机一架入二架预备方由120改为140,加大此道次变形量,试验结果见表4、表5:
表5

从实验看,一次合格率明显提高,说明采用加大预备方的方法是可行的。
5.显微孔隙的预防与消除措施
结合显微空隙形成原因分析,在加工车间采取如下措施可以预防和消除显微孔隙:
①控制加热温度:轴承钢钢锭的加热温度按工艺规程中下限控制即1180-1200℃炉内气氛的温度为1230-1250℃。
②控制出钢速度:出钢速度控制在45支/小时,控制扩散时间在2.5小时左右。
③改进轧制工艺:改一架入二架预备方由120为140。
6.消除显微孔隙措施实施的效果
经采取以上措施,650分厂轴承钢显微孔隙出现率基本得到控制,统计结果如下:
7.结论
①加热温度过高,是产生显微孔隙的重要原因,合理的加热温度为1180-1200℃。
②控制出钢速度可以有效控制钢锭加热时间和钢锭内外透烧、组织一至性,防止显微孔隙的出现。
③改进加工过程心部应力状态,加大变形量,均可使变形渗透到中心,加大焊合作用从而减少或消除显微孔隙。(作者:孟庆武,朱锦,本溪钢铁集团公司)