本發(fā)明屬于特殊鋼軋制的，具體的涉及一種同時控制低合金crmo、crnimo齒輪鋼帶狀組織和彎曲的軋制方法。

背景技術(shù)：

1、帶狀組織是鋼鐵材料質(zhì)量不均勻的明顯體現(xiàn)，會對材料性能產(chǎn)生巨大影響，尤其是材料的各向異性，因此，在各類金屬材料生產(chǎn)制造中都希望嚴(yán)格控制材料的帶狀組織。

2、對鋼鐵企業(yè)來講，軋制過程是材料帶狀組織控制的關(guān)鍵工藝過程，對最終交予客戶的材料質(zhì)量及材料能否順利通過檢驗并接收具有重要的作用。

3、隨著用戶對材料質(zhì)量均勻性及穩(wěn)定性的要求越來越高，材料帶狀組織的等級要求也隨之越來越嚴(yán)。低合金crmo、crnimo齒輪鋼因其高淬透性作為制造齒輪的常用材料，具有高強(qiáng)度、耐磨性和良好的熱處理性能，廣泛應(yīng)用于高負(fù)荷、高應(yīng)力的齒輪傳動系統(tǒng)。對于齒輪鋼而言，帶狀組織會直接影響齒輪鋼淬透性能的穩(wěn)定性，因此對齒輪鋼帶狀組織的控制尤為重要，甚至?xí)刂埔髱罱M織需達(dá)到2級。

4、目前現(xiàn)有技術(shù)控制crmo、crnimo齒輪鋼帶狀組織的方法會存在以下問題：為了控制改善crmo、crnimo齒輪鋼的帶狀組織，軋鋼過程會保證合金元素(如cr、mo)在高溫下充分?jǐn)U散，但是合金元素充分溶解在奧氏體中，奧氏體穩(wěn)定性隨之加強(qiáng)，c曲線右移，珠光體孕育時間則會延長，導(dǎo)致共析轉(zhuǎn)變不充分，進(jìn)而形成貝氏體組織，產(chǎn)生較大的組織應(yīng)力，最終使得鋼材易彎曲，矯直難度大。彎曲度過大的齒輪鋼在切削、磨削等加工過程中易產(chǎn)生振動，導(dǎo)致表面粗糙度增加，難以保持尺寸精度，不僅影響齒輪壽命和性能，而且增加加工難度和成本。在裝配時彎曲度過大的齒輪鋼難以對準(zhǔn)，影響齒輪嚙合精度，可能導(dǎo)致噪音、振動和磨損加劇。此外，彎曲處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低齒輪的疲勞強(qiáng)度，增加斷裂風(fēng)險。

5、因此，亟需一種特殊鋼的軋制方法能夠在控制低合金crmo、crnimo齒輪鋼帶狀組織的同時還能夠有效控制齒輪鋼的彎曲度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種同時控制低合金crmo、crnimo齒輪鋼帶狀組織和彎曲的軋制方法，適用于特殊鋼φ50-φ90mm中棒材。該軋制方法中包括“軋后6組水箱控冷+冷床分段控溫+勻速步進(jìn)”組合工藝，通過該軋制方法不僅可以控制齒輪鋼的等溫退火態(tài)帶狀組織在1級以內(nèi)，而且同時可以消除鋼材彎曲缺陷，控制鋼材彎曲度在1.9mm/m以內(nèi)，降低了返工成本，提高了切削性能。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一種同時控制低合金crmo、crnimo齒輪鋼帶狀組織和彎曲的軋制方法，依次包括以下步驟：(1)鋼坯加熱；(2)鋼坯除鱗；(3)軋制：粗軋，中軋，精軋；(4)穿水冷卻；(5)倍尺冷床冷卻，待鋼材全部共析轉(zhuǎn)變完成，鋸切收集，最終得到成品棒材。

4、其中，所述步驟(1)鋼坯加熱：控制加熱溫度在1200℃以上的加熱時長占總加熱時長的55.6％-75％；其中，加熱溫度在1240-1260℃區(qū)間內(nèi)的加熱時長占總加熱時長的44.4％-62.5％。

5、本發(fā)明所述的軋制方法針對的低合金crmo、crnimo齒輪鋼中含有大量的mo元素，控制所述加熱溫度區(qū)間的加熱時長可以保證合金元素高溫擴(kuò)散均勻性和塑性變形的均勻性，克服了傳統(tǒng)低合金crmo、crnimo齒輪鋼軋制工藝中因合金元素(如cr、mo)未能充分?jǐn)U散，鑄坯成分偏析未完全消除，而導(dǎo)致軋后帶狀組織等級偏高(通常帶狀組織等級≥2級)。

6、所述步驟(4)穿水冷卻：將終軋后的棒材穿6組水箱冷卻，控制水冷速度在40-70℃/s，水壓控制在0.2-0.4mpa。軋后采用六組水箱控冷，加快兩相區(qū)冷卻速度，快速降低兩相區(qū)溫度，抑制晶粒長大，減少碳元素移動距離，降低帶狀組織級別。

7、綜上，所述軋制方法通過“控制高溫加熱時長+兩相區(qū)快冷”控制鋼材的帶狀組織可以穩(wěn)定在1級以內(nèi)。

8、所述步驟(5)倍尺冷床冷卻、鋸切收集：鋼材在倍尺冷床均衡步進(jìn)的停留時間至少為40min；冷床步進(jìn)頻率1.5-2min/步進(jìn)；倍尺冷床冷卻速度為0.14-0.18℃/s。

9、棒材返溫后上倍尺冷床溫度控制在650-730℃；下倍尺冷床鋸切控制鋼材表面溫度在290-320℃。本發(fā)明針對低合金crmo、crnimo鋼的高淬透性特點，提出“上倍尺冷床返溫650-730℃+下冷床290-320℃”的分段控冷策略，并限定冷床停留時間≥40min。

10、鋼材進(jìn)入倍尺冷床即開始共析轉(zhuǎn)變；倍尺冷床采用勻速步進(jìn)，鋼材均勻冷卻，確保共析轉(zhuǎn)變孕育時間，使鋼材在倍尺冷床實現(xiàn)共析轉(zhuǎn)變完全，消除組織中貝氏體，減少鋼材組織應(yīng)力，消除鋼材彎曲，提高了鋼材性能穩(wěn)定性，減少下游客戶滲碳淬火工件變形，降低了返工成本，提高切削性能。

11、本發(fā)明通過軋后控冷工藝與冷床冷卻速度的協(xié)同控制，不僅改善帶狀組織，而且解決了貝氏體導(dǎo)致的彎曲問題。

12、本發(fā)明中，所述的同時控制低合金crmo、crnimo齒輪鋼帶狀組織和彎曲的軋制方法，其步驟(1)鋼坯加熱：將鋼坯在步進(jìn)式加熱爐內(nèi)加熱，加熱溫度區(qū)間分別為：預(yù)熱段500-1020℃，加熱i段1020-1220℃，加熱ii段1220-1260℃，均熱段1200-1240℃。

13、鋼坯加熱的總加熱時長為4-4.5h；加熱溫度在1200℃以上的加熱時長為2.5-3h，其中，加熱溫度在1240-1260℃區(qū)間內(nèi)的加熱時長為2-2.5h。

14、本發(fā)明中，所述的同時控制低合金crmo、crnimo齒輪鋼帶狀組織和彎曲的軋制方法，其步驟(2)鋼坯除鱗：將加熱后的鋼坯采用高壓水除鱗去除氧化鐵皮，水除鱗壓力為24-26mpa。

15、本發(fā)明中，所述的同時控制低合金crmo、crnimo齒輪鋼帶狀組織和彎曲的軋制方法，其步驟(3)軋制采取奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制，開軋溫度控制在1080-1130℃，終軋溫度控制在950-1000℃。

16、本發(fā)明中，所述的同時控制低合金crmo、crnimo齒輪鋼帶狀組織和彎曲的軋制方法，其步驟(1)中所用鋼坯坯料為260×300mm矩形坯。

17、本發(fā)明中，所述的同時控制低合金crmo、crnimo齒輪鋼帶狀組織和彎曲的軋制方法，其所得到的低合金crmo、crnimo齒輪鋼的等溫退火帶狀組織級別≤1.5級(參照t/csae57-2017和gb/t?34474.1-2017規(guī)定)。鋼材彎曲度控制在≤1.9mm/m，彎曲度控制在gb/t702-2017標(biāo)準(zhǔn)1組精度內(nèi)。

18、本發(fā)明中，所述的同時控制低合金crmo、crnimo齒輪鋼帶狀組織和彎曲的軋制方法，其所得到的低合金crmo、crnimo齒輪鋼的布氏硬度＜269hbw，硬度極差≤8hbw。

19、本發(fā)明中，所述的同時控制低合金crmo、crnimo齒輪鋼帶狀組織和彎曲的軋制方法，其所得到的低合金crmo、crnimo齒輪鋼的淬透性a、b面差值控制在3hrc以下。

20、本發(fā)明中，所述的同時控制低合金crmo、crnimo齒輪鋼帶狀組織和彎曲的軋制方法，其所得到的低合金crmo、crnimo齒輪鋼的金相組織為珠光體和鐵素體，其中珠光體占比≥91％。

21、本發(fā)明中，所述的同時控制低合金crmo、crnimo齒輪鋼帶狀組織和彎曲的軋制方法，其所得到的低合金crmo、crnimo齒輪鋼的殘余應(yīng)力≤80mpa。

22、本發(fā)明的有益效果為：采用本發(fā)明所述的同時控制低合金crmo、crnimo齒輪鋼帶狀組織和彎曲的軋制方法，與傳統(tǒng)工藝相比，具有以下優(yōu)點：

23、1)通過坯料高溫擴(kuò)散和軋后控冷，等溫退火態(tài)帶狀組織級別控制在1級以內(nèi)(t/csae?57-2017和gb/t?34474.1-2017)。

24、2)通過控冷技術(shù)的使用，制定生產(chǎn)節(jié)奏，確保了鋼材共析轉(zhuǎn)變完全，貝氏體組織造成的組織應(yīng)力消除，鋼材布氏硬度小于269hbw，相較于傳統(tǒng)工藝hbw極差≥15，本發(fā)明所述軋制方法得到的鋼材的hbw極差≤8，具有優(yōu)異的硬度均勻性。鋼材彎曲度≤1.9mm/m，控制在gb/t?702-2017標(biāo)準(zhǔn)1組精度內(nèi)，降低矯直成本，提高切削性能。

25、3)本發(fā)明提升鋼材組織均勻性，淬透性a、b面差值控制在3hrc以下，為齒輪鋼淬透性的研究提供依據(jù)。