鏈輪用45鋼熱軋鋼帶的試制

齊 穎，花凌冬，溫國棟

（天津榮程聯(lián)合鋼鐵集團(tuán)有限公司，天津300352）

0 引言

45鋼作為中碳鋼，具有良好的綜合機(jī)械性能。在“摩托車鏈輪之鄉(xiāng)”——河北省任丘市石門橋鎮(zhèn)，廣泛以45鋼熱軋鋼帶為原料生產(chǎn)鏈輪。鏈輪的加工制造過程一般為：鋼帶開平裁剪→冷沖毛坯→沖孔→精車表面→滾齒→感應(yīng)淬火+回火→表面處理等，因此原料鋼帶需要具備良好的冷加工和熱處理性能。本文針對鏈輪用45鋼熱軋鋼帶試制過程中的控軋控冷工藝制定進(jìn)行了總結(jié)，同時(shí)根據(jù)用戶反饋和對比分析，進(jìn)一步優(yōu)化了工藝，提高了鏈輪用45鋼熱軋鋼帶的產(chǎn)品質(zhì)量。

1 試制過程

鏈輪如圖1所示。

某軋線主要工藝布置為：推鋼式加熱爐→可逆式粗軋機(jī)組→八機(jī)架連軋精軋機(jī)組→50m層流冷卻→卷取機(jī)，以180 mm×500 mm斷面尺寸的連鑄坯軋制7．80 mm×520 mm規(guī)格的鋼帶。

圖1 鏈輪圖

45 鋼 Si含量（0．17～0．37%）相對較高[1]，含硅量在0．20%以上的鋼，由于加熱時(shí)在氧化鐵皮與基底金屬界面產(chǎn)生層狀的Fe2SiO4，界面溫度在Fe2SiO4的凝固溫度1 170℃以下時(shí)，鐵皮對基底的附著力增強(qiáng)[2]，容易導(dǎo)致鋼坯表面一次氧化鐵皮除鱗不凈，鋼帶出現(xiàn)表面發(fā)紅、麻坑缺陷。因此，加熱爐高溫段爐膛溫度控制在（1 280±20）℃，即保證鋼坯經(jīng)高壓水（≥18 MPa）除鱗后的開軋表面溫度為（1 280±20）℃；同時(shí)采取熱裝（熱裝溫度＞550℃）方式，縮短連鑄坯在爐時(shí)間，按照不超過100 min進(jìn)行控制。

考慮加熱爐“水印”對鋼帶尺寸、外形的影響，粗軋降速軋制以保證變形均勻滲透，各道次軋制速度控制分別為 1．4、1．5、1．5、1．5、1．6 m/s。鋼坯經(jīng)粗軋機(jī)組5道次往返軋制成目標(biāo)厚度45 mm的中間坯，其中第一、三、五道次投入高壓水（≥18 MPa）除鱗去除次生氧化鐵皮。

中間坯通過保溫輥道，再次經(jīng)高壓水（≥18 MPa）除鱗后，由精軋機(jī)組軋制為厚度7．80 mm的成品鋼帶。精軋入口溫度和終軋溫度分別控制（950±20）℃和（850±20）℃，終軋速度 250 m/min。

軋后鋼帶以層流冷卻方式完成組織轉(zhuǎn)變，層流冷卻水溫度控制在25～35℃，集管開度30%，側(cè)噴開啟，以避免鋼帶表面出現(xiàn)過冷貝氏體甚至馬氏體異常組織。同時(shí)為縮短鋼帶熱頭、熱尾長度，減小通條性能差異，層流冷卻第1～3組集管為常開組。使用熱連軋生產(chǎn)線生產(chǎn)的45帶鋼，當(dāng)卷取溫度在珠光體轉(zhuǎn)變開始溫度以上時(shí)，產(chǎn)品組織為接近平衡轉(zhuǎn)變的鐵素體和珠光體組織，該鋼具有較低的強(qiáng)度和硬度，較好的塑性，使其加工性能優(yōu)異[3]。45鋼Ac1約為724℃，所以卷取溫度控制在（750±20）℃。

下線鋼帶進(jìn)行堆垛緩冷，充分釋放應(yīng)力。

2 成品檢驗(yàn)

鋼帶實(shí)際尺寸、外形控制良好，寬度偏差0～+10 mm、厚度偏差 0～-0．10 mm，同條差≤0．08 mm、三點(diǎn)差≤0．10 mm，塔型≤50 mm，鐮刀彎每米不大于4 mm。表面無發(fā)紅和麻坑缺陷。

鋼帶力學(xué)性能和硬度如表1所示。

表1 鋼帶力學(xué)性能和硬度

鋼帶基體顯微組織為針狀鐵素體+珠光體，無魏氏組織，表面無脫碳層，分別如圖2、圖3所示。

圖2 鋼帶基體顯微組織

圖3 鋼帶表面顯微組織

3 使用反饋和對比分析

用戶反饋在精車表面工序，存在“粘刀”問題。針對“粘刀”的原料鋼帶進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其力學(xué)性能、硬度和顯微組織區(qū)別于正常鋼帶，分別如表2和圖4、圖5所示。

圖4 鋼帶基體顯微組織

圖5 鋼帶表面顯微組織

表2 “粘刀”的原料鋼帶力學(xué)性能和硬度

“粘刀”的原料鋼帶強(qiáng)度較正常鋼帶低約20MPa，硬度低約20HBW，其基體顯微組織為粗大塊狀鐵素體+珠光體，同時(shí)表面脫碳，深度約0．06mm。另外發(fā)現(xiàn)，表面顯微組織中的滲碳體已經(jīng)明顯溶斷，如圖6所示。

圖6 溶斷的滲碳體

分析認(rèn)為，由于軋制規(guī)格較厚，軋后層流冷卻過程鋼帶表面的冷速較內(nèi)部快，在命中目標(biāo)卷取溫度并且成卷后，鋼帶仍然緩慢冷卻發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，尤其導(dǎo)致中間卷層的基體顯微組織晶粒粗大，并且伴隨表面脫碳，降低了鋼帶的強(qiáng)度和硬度，在精車表面時(shí)容易發(fā)生“粘刀”。

4 優(yōu)化及結(jié)論

由于層流冷卻有效長度較短，為保證鋼帶表面和內(nèi)部以及通條長度上的冷卻效果，在正常卷取的前提下，將目標(biāo)卷取溫度降低至710℃進(jìn)行控制。卷取溫度直接影響鋼帶的性能和組織，從而決定了鋼帶在鏈輪生產(chǎn)時(shí)的加工性能。工藝優(yōu)化后，鋼帶質(zhì)量穩(wěn)定，鏈輪用45鋼熱軋鋼帶試制成功。