降低Q355GNH耐候鋼軸承總體生產成本工藝

為了降低Q355GNH耐候鋼軸承總體生產成本，就要求在開始用于制造軸承元件之前，不需要進行任何熱處理。通常，它所需要進行的熱處理是一種軟化退火/球化退火，以使鋸切和冷剪切得以順利進行，而不會縮短此類加工設備的使用壽命。自1980年以來，對采用熱機械軋制工藝生產、用于直接拉拔或冷鍛的低合金鋼材料，進行過各種不同的試驗研究。對高碳鋼和Q355GNH耐候鋼軸承進行的其它試驗研究，則考慮到在接近于奧氏體已經開始轉變為珠光體的臨界溫度下進行軋制的可能性。在現有工業生產條件下采用這種軋制方法存在一定困難，因為它需要軋機擁有很大的軋制力和較大的機架結構尺寸，因此需要使用一種專用軋機。

　　從而使軋制產品在鋸切或冷剪切這樣的后續加工過程中，不需要任何中間熱處理。所有的試驗研究全部在ABS鋼廠和達涅利試驗室進行。目前，在線退火處理和淬火回火已在ABS鋼廠運行正常。

　　ABS-Luna鋼廠年設計產能力50萬t特殊鋼，小時產能90 t/h。產品規格包括Φ20mm~Φ100mm直徑圓鋼棒材、40mm~100mm方鋼、符合用戶要求卷重的Φ15mm~Φ50mm直徑棒材大盤卷。生產鋼種包括范圍廣泛的各類機械和汽車制造用鋼。連鑄矩形坯規格為200mm×160mm，由一臺兩流高速矩形坯連鑄機生產。軋機由17架緊湊式無牌坊機架組成，采用連續式平－立無活套布置，配備有機架快速更換裝置，可在5分鐘內完成產品生產規格的更換。兩套換輥機械人設備可自動連接軋機與軋輥維修區。在軋輥維修區，新機架已經過清洗和重新組裝，處于備用狀態。為確保產品獲得良好的表面質量，軋制線配備5臺除鱗設備。其中第一臺為回轉式，布置在軋機入口側。產品最終尺寸加工精度 （可控制在DIN 1013規定公差的1/8范圍內），由一個5道次Kocks——達涅利減徑定徑軋制機組 （RSB）和用于實現加工精度自動控制的兩個外形輪廓自動檢測儀來保證。在RSB減定徑機組前面，設有一條冷卻線，用于確保軋件在進入最終精軋區之前，達到所要求的溫度范圍，并保證溫度均勻性 （LTR－低溫軋制）。

　　Q355GNH耐候鋼產品低溫軋制意味著精軋溫度應控制在700℃~820℃范圍內。而且更重要的是要確保正在軋制的軋件具有良好的均勻性，以避免因精軋溫度變化而改變材料內部組織。

　　低溫軋制工藝要求軋件獲得細晶粒顯微組織，以便為最終在線熱處理做好組織準備。軋制溫度是三個基本軋制參數中的一個，它在整個熱變形過程中，將影響晶粒組織細化的各個階段。晶粒組織細化和晶粒生長控制是低溫軋制工藝采用的主要手段。它能夠影響時間-溫度轉變曲線 （如CCT曲線位置），改變晶界長度，從而改變形核位置。其中溫度是影響整個工藝過程最重要的熱力學參數。

　　晶粒細化過程可分為不同的階段，雖然不同階段也可能出現在同一時間。原始晶粒變形將有增加錯位密度的趨勢，能夠在新生晶粒邊界形成晶核。新晶粒邊界的消失和再生與實際溫度密切相關。新晶粒的形成和生長是一個熱力學過程。在不同的階段，會發生恢復、靜態再結晶和動態再結晶，從而影響流動應力曲線。最后，晶粒生長呈現一種趨勢，那就是使晶界能量最小。正如眾所周知的各種不同化學成份的理論模型所闡述的那樣，關鍵溫度決定著晶粒細化條件和完全再結晶晶粒生長結構之間的分界線。隨著碳含量的減少，這種效應就會變得更加明顯。對于16MnCr這樣的鋼種來說，可以很容易地得到晶粒細化超過40％的顯微組織。

　　實際應用中，確保軋制產品在整個橫斷面上保持在規定的溫度范圍內具有十分重要的意義。特別是當軋件表面溫度低于臨界溫度值，而芯部溫度仍然在較高的溫度范圍內時，將有可能形成一種非均勻的最終組織，其中包括晶粒大小和所組成的相。

　　ONA退火室與冷床布置在一條線上，退火室包括一座煤氣爐。棒材層被輸送到退火室內，目的是對從軋機區已經開始的熱處理進行到底 （緩冷、軟化退火、球化退火、回火）。采用最優化布置的燒嘴和使用能夠均勻冷卻的一組對流風機，可確保退火爐內溫度布置均勻一致，從而不僅能夠保證完全不會出現脫碳現象，而且可確保在棒材長度方向上，以及各個棒材之間，獲得均勻一致的機械性能。

　　棒材經過定尺切割后，將進入整個在線生產工藝過程中的最后兩道重要的生產工序，即在線檢查和精整。棒材精整作業線由一臺在線噴丸清理機、4臺砂輪鋸、一個NDT無損檢查站、一個棒材去毛刺站、一個堆垛站、多臺打捆機和一個最終收集站組成。

　　本試驗研究的鋼種是最常見的軸承鋼AISI52100。此外，ONA退火爐還對范圍廣泛的各類合金鋼進行了熱處理，其中包括退火和回火處理。

　　棒材在ONA退火室內的移動，由步進梁式輸送器完成。步進梁采用特殊的超耐熱合金鋼制造，內部沒有通水冷卻，而且設有一個專用機構，使棒材在熱處理過程中不斷翻轉，從而可有效避免產品表面形成黑印。燒嘴的合理布置，再加上專用大功率冷卻風機，可確保退火爐內溫度分布均勻。燒嘴功率通過布置在每個加熱區的高溫計實現的負反饋進行控制。
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