轧后超快速冷却如何大幅度提高轴承钢质量
轴承是机械设备的重要组成部分。 轴承的质量在一定程度上制约着国民经济、国防建设和科技现代化的速度和进步，轴承钢生产技术的进步直接影响轴承工业的发展，工业发达国家高度重视轴承钢产品质量的研究。
为提高轴承钢的质量，保证其具有较高的疲劳强度、抗压强度、表面硬度和良好的使用寿命，必须提高钢的纯度和钢中碳化物的均匀性，主要是钢中的夹杂物。材料。 含量、夹杂物种类和含气量； 而碳化物的形状、大小和分布的均匀性是衡量轴承钢产品质量的另一个重要指标。
在热轧后的冷却过程中，形成的二次碳化物对轴承钢的性能有重要影响。 因此，要求轴承钢中的网状碳化物必须小于2.5。 过多的网状碳化物会带来严重的后果：
- 在成品的后续淬火中，不能完全消除。
- 轴承钢中保留的网状碳化物显着增加了零件的脆性，降低了承受冲击载荷的能力。
- 在动载荷作用下，零件容易沿晶界断裂。
- 增加淬火开裂倾向。
目前我国主要采用低温轧制工艺控制轴承钢网状碳化物的析出，然后辅以一定的冷却速度。 然而，这个过程取决于轧机的能力，并且在精轧前需要足够的受控冷却能力。 水冷后，在最终轧制前有足够的等温空间。 在连轧生产线上，实现了低温轧制。 由于现有冷却设备冷却能力不足，温度难以准确控制，尤其是Ф30mm以上的大规格棒材，产品质量不稳定，网状碳化物析出严重。
为提高各种规格轴承钢的产品质量，减少轴承钢生产对轧机等设备的严重依赖，东北大学轧制技术与连轧自动化国家重点实验室（RAL）承担了推出轴承钢棒材超快冷却技术。 对碳化物的析出条件和连续冷却过程中的相变进行了研究工作。
轴承钢组织的显微硬度和珠光体片间距受轧后冷却速度的影响。 随着热轧后冷却速度的增加，珠光体片间距减小而显微硬度值增大，较小的片间距对下一次球化退火非常有利。
控制原理是在过冷奥氏体的连续冷却过程中，在贫碳区和富碳区不可避免地会出现奥氏体。 一旦满足成核条件，在贫碳区构造铁素体，在富碳区构造渗碳体。 两者同时同步，共析与共生，形成珠光体核（铁素体+渗碳体），同时其他部位产生新的晶核并不断长大。 珠光体形成时，纵向生长是指渗碳体和铁素体片同时不断向奥氏体延伸，而横向生长是指渗碳体和铁素体片交替堆积增加。
提高变形后的连续冷却速度将起到细化奥氏体晶粒的作用。 奥氏体晶粒的大小对珠光体片层间距没有明显影响，但会影响珠光体球团的尺寸。 奥氏体晶粒细小，单位体积晶界面积增大，促进珠光体形核。 如果珠光体的形核点数增加，珠光体球团的直径就会减小。
超快速冷却技术应用于轴承钢网状碳化物控制，使轴承钢在轧制后快速通过碳化物析出强的区域，可显着减少或避免二次碳化物沿晶界析出。
采用有限元方法对不同规格轴承钢轧制后超快速冷却过程的温度场进行模拟分析，确定合理的冷却工艺路线。 在此基础上设计了轴承钢棒材超快速冷却装置及相关控制系统。
根据超快冷工艺要求，结合实际生产条件，设计了满足轴承钢轧后超快冷工艺要求的冷却设备，开发了自动控制系统，并建立了完整的数学模型。建立模型，使轴承钢的温度控制精度和冷却均匀性得到很大提高
超快冷技术生产的轴承钢规格主要为Ф15.3mm~Ф60mm。 Ф30mm以下、2.0级以下轴承钢网碳化物合格率从10%左右提高到100%； 对于Ф30mm~Ф60mm轴承钢网碳化物，从2.5~4提高到2.0。 以下通过率95%以上。 对于Ф60mm~Ф120mm的轴承钢，超快速冷却后的表面划痕得到明显改善。
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