[0001] 本发明属于冶金技术领域，尤其是一种降低轮毂轴承钢脱碳层深度的加热方法。

[0002] 轮毂轴承钢用于生产轿车轮毂轴承，轿车轮毂轴承属于行驶轴承类，主要作用是承重和为轮毂的转动提供精确引导，它既承受轴向载荷又承受径向载荷，是乘用车一个非常重要的一级安全零部件。

[0003] 高级轿车用轮毂轴承钢对钢材表面脱碳层要求苛刻，表面脱碳层厚度不超过钢材直径的0.8%，对于使用量最大的φ60规格而言，圆钢表面脱碳层不超过0.48mm。目前国内轮毂轴承钢，热轧态钢材表面脱碳层深度一般在0.66mm左右的水平，只能通过增加钢材表面修磨工序来保证脱碳层厚度不超过0.48mm。

[0004] 目前各大型钢铁公司尚无专门轧制轮毂轴承钢圆钢的轧钢生产线，各大型圆钢生产线需兼顾生产轴承钢、齿轮钢、弹簧钢、非调质钢以及高合金钢等各类型钢种，综合考虑各钢种特性，配置加热炉的加热产能和轧机的轧制产能。一座加热炉加热同一断面和长度的钢坯时，钢种不同其小时产量差异很大。低碳钢及低合金钢所需加热时间比较短，每小时入炉、出炉的钢坯数量较多；但高碳铬轴承钢等高碳钢高合金钢所需的加热时间比较长，每小时入炉、出炉的钢坯数量较少。比如某圆钢轧制生产线的加热炉加热同一断面和长度的钢坯，加热合金含量较低的碳素结构钢及合金结构钢则每小时可入炉、出炉35支钢坯；加热齿轮钢则每小时可入炉、出炉27支钢坯；加热高碳铬轴承钢则每小时可入炉、出炉14支钢坯。该圆钢生产线的轧机区域、精整收集区每小时的能力为25支钢坯。则生产轴承钢时加热炉的小时产能低于轧机区和精整收集区的产能；而生产合金含量较低的碳素结构钢及合金结构钢时，其加热炉产能大于轧机和精整收集区的产能，其加热时间相对会被延长。

[0005] 轮毂轴承钢属于低合金钢范畴，实际需要的加热时间较短，各生产线轧制轮毂轴承钢时，加热炉的小时加热能力远大于轧机、精整的小时生产能力。加热轮毂轴承钢坯过程中，加热时间均偏长，不利于脱碳层控制。

[0006] 目前在轮毂轴承钢生产领域，轧钢厂普遍采用步进式加热炉对钢坯进行加热。步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作周期把钢坯一步一步地移送前进的连续加热炉。炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。前者是步进底式炉，后者是步进梁式炉。轧钢车间加热炉的步进梁通常由水冷管组成，步进梁式炉可对钢坯实现上下双面加热。

[0007] 目前国内各钢厂的加热炉普遍为步进梁式加热炉，以高炉煤气为燃料对钢坯进行加热。一般采用矩形面钢坯轧制φ60规格轮毂轴承钢，钢坯入炉均采用常规的步进梁每运行一周期就使一支钢坯入炉的节奏，一支待加热的钢坯入炉加热，同时加热完毕的一支钢坯出炉轧制。加热炉内加热的钢坯始终保持一个稳定的数值，加热炉一直满负荷运行。以一座35米长、钢坯在炉内运行90个步进周期的加热炉为例进行说明：钢坯在炉内运行90个步进周期，加热炉步进机构运行一周期1分钟，则理论上钢坯在加热炉内的最短加热时间为90分钟，每小时最多可出60支钢坯。但轧机区域的生产能力及收集区域的生产能力有限，不可能达到每小时轧制60支钢坯的要求，如果每小时最多可轧制30支钢坯，则钢坯实际最短加热时间为180分钟。按照常规运行方式无法将钢坯加热时间缩短至低于180分钟的要求，不利于脱碳层的控制。

[0008] 另外为了保证钢坯加热后完全转变为奥氏体组织并且使相关碳化物充分溶解，各钢厂一般将均热段温度控制在1170～1220℃范围，实际控制在1200℃以上，均热时间一般不小于1小时。

[0009] 这种方式存在以下缺点：1、加热炉内加热的钢坯始终保持一个稳定的数值，满负荷运行。实际生产轮毂轴承钢过程中不能实现加热炉理论上的最短加热时间。2、均热段的温度控制范围宽，温度偏高，不利于降低脱碳层深度。因此，在不增加轮毂轴承钢修磨工序的情况下，很有必要开发一种新的工艺制度，通过缩短加热时间，使热轧态φ60规格的轮毂轴承钢表面脱碳层厚度满足高端用户≤0.48mm的使用要求。

[0010] 本发明要解决的技术问题是提供一种效果好的降低轮毂轴承钢脱碳层深度的加热方法。

[0011] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：所述轮毂轴承钢的钢坯装入加热炉进行加热，加热炉的加热段炉膛温度先控制在1160～1200℃，再在钢坯出炉前最后15～20分钟，温度控制在1220～1250℃；所述钢坯在加热段和均热段的加热总时间为50～
60min。

[0012] 本发明所述加热段炉膛温度先控制在1180℃，钢坯出炉前最后15～20分钟温度控制在1235℃。

[0013] 本发明所述加热炉为步进式加热炉，装钢时加入空装。

[0014] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明在各钢厂现有加热炉结构、燃料及燃烧形式、钢坯运行方式均不变动的情况下，通过缩短加热时间、适当调整加热段和均热段温度等措施，使φ60规格的热轧态轮毂轴承钢表面脱碳层厚度不超过0.48mm，从而满足高端客户要求。

[0015] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0016] 本降低轮毂轴承钢脱碳层深度的加热方法采用步进式加热炉进行加热，加热工艺为：（1）在保证加热质量的前提下，加热段炉膛温度先要控制在1160～1200℃，最好为1180℃，残氧量控制在常规标准3%～6%的范围；钢坯出炉前最后15～20分钟的时间段内，加热温度控制在1220～1250℃，最好为1235℃，残氧量提高至5%～8%的范围。加热段适当降低温度，以利于降低脱碳层厚度，最后15～20分钟的加热时间内提高加热温度和残氧量，使钢坯表面的脱碳层充分氧化，其氧化速度大于脱碳速度，部分脱碳层转变为氧化铁皮，在轧制前的高压水除磷过程中将钢坯表面氧化铁皮去除干净，最终达到降低脱碳层厚度的目的。

[0017] （2）通过调整钢坯入炉节奏，将钢坯在加热段和均热段的加热时间控制在50～60min，这样通过适当缩短加热时间，进而有利于脱碳层控制。本方法采用空装的方式，使出炉的钢坯数量与轧机区及精整收集区域最大生产能力的要求基本一致，进而缩短钢坯实际在炉加热时间；可以根据实际情况采用下述的空装方式：
A、入炉一支钢坯之后停止装钢坯，动梁运行一周期后再入下一支钢坯，实现装一支钢坯空一个步距的入炉方式。

[0018] B、将钢坯入炉节奏调整如下：入炉一支钢坯之后停止装钢坯，动梁运行两周期后再入下一支钢坯，实现装一支钢坯空两个步距的入炉方式。

[0019] C、将钢坯入炉节奏调整如下：连续入炉两支钢坯之后停止装钢坯，动梁运行一周期后再连续入炉两支钢坯，实现装两支钢坯空一个步距的入炉方式。

[0020] D、将钢坯入炉节奏调整如下：连续入炉三支钢坯之后停止装钢坯，动梁运行一周期后再连续入炉三支钢坯，实现装三支钢坯空一个步距的入炉方式。

[0021] E、将钢坯入炉节奏调整如下：连续入炉三支钢坯之后停止装钢坯，动梁连续运行两个周期后再连续入炉三支钢坯，实现装三支钢坯空两个步距的入炉方式。

[0022] 实施例1：本降低轮毂轴承钢脱碳层深度的加热方法采用下述具体工艺。

[0023] 某厂加热炉长38米，所加热钢坯横截面尺寸300mm*360mm，钢坯长度6米，加热炉动梁步进一周期的时间为1分钟，钢坯入炉经动梁运行83个周期后出炉，但轧机和精整钢材收集区域产能较低，每小时只能轧制25支钢坯，按照常规方法入炉加热，加热炉内始终加热83支钢坯，钢坯最短加热时间为3.3小时，无法缩短。采用装两支钢坯空一个步距的方式进行加热，加热炉每小时出25支钢坯，炉内实际加热55支钢坯，则加热时间可降低至2.2小时。加热段（19米长、40min）炉区温度控制在1160℃～1200℃之间，目标温度1180℃；均热段（9.5米长、20min）温度控制在1220～1250℃之间，目标温度1240℃，钢坯在加热段和均热段段时间控制在1小时。本实施例所轧制轮毂轴承圆钢的脱碳层厚度在0.38mm～0.42mm之间。

[0024] 实施例2：本降低轮毂轴承钢脱碳层深度的加热方法采用下述具体工艺。

[0025] 某厂加热炉长38米，所加热钢坯横截面尺寸280mm*320mm，钢坯长度6米，加热炉动梁步进一周期的时间为50秒，钢坯入炉经动梁运行96个周期后出炉，但轧机和精整钢材收集区域产能较低，每小时只能轧制32支钢坯，按照常规方法入炉加热，加热炉内始终加热96支钢坯，钢坯最短加热时间为3小时，无法缩短。采用装一支钢坯空一个步距的方式进行加热，加热炉每小时出32支钢坯，炉内实际加热48支钢坯，则加热时间可降低至1.5小时。加热段（19米长、40min）炉区温度控制在1160℃～1200℃之间，目标温度1170℃；均热段（9.5米长、20min）温度控制在1220～1250℃之间，目标温度1235℃，钢坯在加热段和均热段段时间控制在1小时。本实施例所轧制轮毂轴承圆钢的脱碳层厚度在0.4mm～0.42mm之间。

[0026] 实施例3：本降低轮毂轴承钢脱碳层深度的加热方法采用下述具体工艺。

[0027] 某厂加热炉长38米，所加热钢坯横截面尺寸220mm*330mm，钢坯长度6米，加热炉动梁步进一周期的为时间1分钟，钢坯入炉经动梁运行100个周期后出炉，但轧机和精整钢材收集区域产能较低，每小时最多只能轧制36支钢坯，按照常规方法入炉加热，加热炉内始终加热100支钢坯，钢坯最短加热时间约2.7小时，无法缩短。采用装一支钢坯空一个步距的方式进行加热，加热炉每小时出坯36支，炉内实际加热50支钢坯，则加热时间可降低至1.4小时。加热段（16.5米长、37min）炉区温度控制在1160℃～1200℃之间，目标温度1170℃；均热段（8米长、18min）温度控制在1220～1250℃之间，目标温度1230℃，钢坯在加热段和均热段段时间控制在55分钟。本实施例所轧制轮毂轴承圆钢的脱碳层厚度为0.4mm～0.42mm。

[0028] 实施例4：本降低轮毂轴承钢脱碳层深度的加热方法采用下述具体工艺。

[0029] 某厂加热炉长25米，所加热钢坯横截面尺寸150mm*150mm，钢坯长度12米，步进一周期的时间为45秒，钢坯入炉后运行80个周期后出炉，但轧机和精整钢材收集区域产能较低，每小时最多只能轧制50支钢坯，按照常规方法入炉加热，加热炉内始终加热80支钢坯，钢坯最短加热时间为1.6小时，无法缩短。采用装两支钢坯空一个步距的方式进行加热，加热炉每小时出50支钢坯，炉内实际加热53支钢坯，则加热时间可降低至1.06小时。加热段（10米长、31.25min）炉区温度控制在1160℃～1200℃之间，目标温度1170℃；均热段（6米长、18.75min）温度控制在1220～1250℃之间，目标温度1235℃，钢坯在热段和均热段段时间控制在50分钟。本实施例所轧制轮毂轴承圆钢的脱碳层厚度为0.34mm～0.38mm。

[0030] 实施例5：本降低轮毂轴承钢脱碳层深度的加热方法采用下述具体工艺。

[0031] 某厂加热炉长25米，所加热钢坯横截面尺寸180mm*180mm，钢坯长度12米，步进一周期的时间为45秒，钢坯入炉后运行80个周期后出炉，但轧机和精整钢材收集区域产能较低，每小时最多只能轧制40支钢坯，按照常规方法入炉加热，加热炉内始终加热80支钢坯，钢坯最短加热时间为2小时，无法缩短。采用装两支钢坯空一个步距的方式进行加热，加热炉每小时出坯40支，炉内实际加热53支钢坯，则加热时间可降低至1.3小时。加热段（12米长、36min）炉区温度控制在1160℃～1200℃之间，目标温度1170℃；均热段（5米长、15min）温度控制在1220～1250℃之间，目标温度1235℃，钢坯在热段和均热段段时间控制在51分钟。本实施例所轧制钢材的脱碳层厚度为0.36mm～0.4mm。

[0032] 生产案例统计：河北某钢厂，步进式加热炉长38米，所加热钢坯横截面尺寸300mm*360mm，钢坯长度6米，加热炉动梁步进一周期为1分钟，钢坯入炉后运行83步出炉，但轧机和精整钢材收集区域产能较低，每小时只能轧制24支钢坯，按照常规方法入炉加热，加热炉内始终加热83支钢坯，钢坯最短加热时间为3.45小时，无法缩短。常规工艺下所生产轮毂轴承钢脱碳层厚度0.66mm左右，无法达到低于0.48mm的要求。采用装两支钢坯空一个步距的方式进行加热，加热炉每小时出坯25支，炉内实际加热55支钢坯，则加热时间可降低至2.3小时。加热段（19米长）炉区温度控制在1160℃～1200℃之间，目标温度1180℃；均热段（9.5米长）炉区温度控制在1230℃～1250℃之间，目标温度1240℃，新工艺下所生产的轮毂轴承钢脱碳层厚度在0.38～0.42mm之间，满足高端用户的要求。