大型台车式退火炉罐装线材的质量控制

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2002焦锡钢科技总第23期大型台车式退火炉罐装线材的质量控制谷晓梅等(棒线厂)摘要在生产过程中，罐装GCrl5退火线材主要产生的质量问题是脱碳和表面粗片状珠光体，这给生产厂家和用户都带来了很大的经济损失，为了解决质量问题，我们在工艺和操作上采取了一定的措施，使用户满意，从而提高效率。关键词罐装退火脱碳表面粗片状珠光体工艺和操作措施华润制钢有限公司小轧厂于2001年12月上马了一台台车式退火炉，炉体尺寸(17000mmX3500mm×1900mm)，采取罐装退火，GCrl5轴承钢线材在退火炉试生产过程中不同程度的出现了脱碳和表面粗片状珠光体质量问

2、题，经过GCrl5轴承钢线材多炉的试验，质量基本上得以控制。下面就轴承钢GCrl5质量控制过程进行分析。I轴承钢GCrI5线材退火工艺为了保证质量，通过多炉的各种工艺试验。第一种：升温至气氛温度740~C均温1小时后继续升温至气氛温度780~C～800~C，保温7小时，降温2小时至气氛温度720~C，等温3小时，继续降温至650~C出炉。第二种：直接升温至气氛温度780~C～800~C，保温7小时，降温2小时至气氛温度720~C，等温3小时，继续降温至650cl=出炉。第三种：升温至气氛温度780~C～800~C，保温7小时，降温5小时至气氛温度650~C出炉。第四种：升温至料温780~C～7

3、90~C，保温4小时，降温5．5小时至气氛温度650~C出炉。大型台车式退火炉工艺特点(1)炉体较大，升温速度较慢，且是罐装料，在炉内气氛温度达到800~C以前，料的温差较小。(2)降温时在气氛温度降至730~C～700~C时，相变过程，降温速度缓慢，延续2小时后，继续降温。(3)由于是罐装料，炉体两侧的热电偶主要测的是炉内气氛温度，很难了解罐内料的温度，造成各罐之间、同一罐内罐上罐下球化组织级别不均匀。(4)料温升至780℃～790~C，造成料的表面出现粗片状珠光体。确定的工艺曲线如下：·60·维普资讯http://www.cqvip.com2002正锡钢科技总第23期温度．C图1GCrl5

4、线材(．5～~13．5)退火工艺曲线图2质量控制2．1脱碳控制2．1．1产生脱碳的原因脱碳的实质是在氢、氧、二氧化碳和水蒸气的作用下，原料中的碳比铁及其它元素优先氧化的结果。它是一个扩散过程，在大多数情况下与铁的氧化同时出现。当原料中碳向外扩散的速度大于铁的氧化速度时，发生脱碳；当碳的扩散速度小于铁的氧化速度时，则不断形成氧化铁皮；在铁的氧化速度比碳的扩散速度大得多的情况下，脱碳层将立即变成氧化铁皮而看不到脱碳层的存在。罐装线材退火，脱碳的原因主要是罐内有一部分空气，在密封的情况下退火，铁的氧化速度小于碳的扩散速度，在高温时，发生下列反映2Fe3C+O2=6Fe+2COFe，C+2H2：3Fe

5、+CH4F3C+CO2：3Fe+2COF3C+H2O=3Fe+H2+CO造成退火材脱碳(如图2)图2GCrl5线材退火脱碳显微组织图(脱碳层0．15mm)·6l·维普资讯http://www.cqvip.com2002正锡钢科技总第23期在罐装线材退火过程中，温度的高低、升温速度也是影响脱碳的原因。在罐内的介质和加入的减少脱碳层的物质相同的情况下，温度越高、升温速度越快脱碳层越深。2．1．2脱碳的处理方法根据脱碳原理，采取的措施是，罐内用托盘加入适量的木炭和铸铁铁屑。木炭是用于燃烧空气中的氧气，且产生保护性气体；加铸铁铁屑，由于铸铁的含碳量高于GCrl5，且铁屑细小，活性比线材盘条活性强，目前

6、获得了很好的效果。在罐的密封良好，升温速度适当的情况下，脱碳层深度一般为0．01～0．10mm范围内。2．2表面粗片状珠光体控制退火材表面存在粗片状珠光体(图3)，表面的塑性较低，给后续加工带来裂纹、断裂等严重后果(图4)。图3GCr15退火材表面粗片状珠光体(200X)·62·维普资讯http://www.cqvip.com2002焦锡钢科技总第23期图4GCrl5退火材由于表面粗片状珠光体造成的拉拔横裂纹2．2．1产生表面粗片状珠光体的原因GCrl5线材(5．5)的不同退火工艺的实验，并通过分析，退火升温的过程，是碳化物溶解的过程，罐装线材退火，粗片状珠光体主要出现在罐上部料的表面，升温时

7、，炉体上部温度较高，由于热的传导，料的表面一段时间温度较高，碳化物溶解过多，并加速了奥氏体中成分均匀化，冷却后，在料的表面形成粗片状珠光体。认为产生表面粗片状珠光体的主要原因是料的温度偏高。保温时间、冷却速度、等温时间等不起主要作用。在生产过程中具体产生表面粗片状珠光体的原因如下：1)罐装线材退火，通过罐1、罐2内的热电隅测得，开始保温时，罐上部与罐下部温差较大(24—30qC)，造成罐上部的料温