随着我国经济的快速发展，以GCr15为代表的高碳铬轴承钢市场增长强劲，对产品质量的要求也不断提高。我国新颁布的轴承钢检验标准GB/T18254-2002中，对轴承钢中的网状碳化物要求更加严格，这使大断面轴承圆钢的质量面临严峻挑战。 本文以大连金牛股份初轧厂目前的生产条件为依托，系统研究了采用控温轧制和控制冷却技术相结合来降低大断面轴承钢碳化物网状级别的生产工艺，并在现场实验中取得了明显成效。研究取得如下结果： (1)针对大断面轴承钢生产线连轧机组的特点，提出了采用机架间冷却、降低终轧温度、缩小变形奥氏体到珠光体转变温度区间的控温轧制工艺，并完成了900℃和850℃为终了变形温度的轴承钢CCT曲线测定及热模拟工艺实验。通过组织观测，研究了在该工艺条件下，大断面轴承钢心部获得索氏体组织的临界冷却速度，即900℃变形和850℃变形后应大于3℃/s。快速将轧后轴承钢冷却到700～550℃温度范围内完成珠光体转变，可抑制碳化物的析出，降低网状级别。 (2)利用高温拉伸实验，得到了轴承钢变形抗力随温度和变形速率变化的数学模型，验证了轴承钢在控温轧制条件下仍然具有良好的热加工性能。借助商业有限元软件MSC.MARC，建立了大断面轴承钢多道次轧制的热力耦合三维大变形弹塑性有限元分析模型和热力学边界条件，分析了控温轧制工艺对现场设备能力的影响。结果表明，采用900℃控温轧制，轧机负荷在安全许可范围内。 (3)针对大断面轴承钢热容大、传热慢等特点，为加快心部温降速度，同时又能保证表面不因温度过低而出现淬火组织，提出轧后采用间歇式多段水冷工艺，以心部平均冷速达到临界冷速作为判断获得理想组织的标准，对冷却过程进行了优化模拟仿真。为了使模拟结果更真实的反映控冷过程温度变化规律，以子程序的方式调用轧后的横断面温度场作为初始温度场，考虑了相变潜热的释放对大断面轴承圆钢冷却过程温度场的影响。结果表明，采用900℃终轧，配合适宜的多段间歇式水冷工艺，可以满足Φ42～80mm大断面圆钢控制碳化物级别的冷速要求。模拟结果与实测温度场吻合较好。 (4)高效率的水冷器是实现轴承钢快速温降的关键。利用ANSYS有限元软件，模拟分析了湍流式水冷器入口喷射角度、水冷管长度等设计参数对冷却效率的影响。以Φ60mm为例，给出了大断面轴承钢在线控制冷却系统设计方案，解决了现场安装冷却系统空间有限的问题。 (5)通过现场控温轧制和控制冷却相结合生产大断面轴承钢的实验表明，本文提出的碳化物网状级别控制措施取得了明显的成效。按照国家标准GB/T18254-2002，产品合格率由0％提升到77.3％，验证了工艺的可行性。这为企业实施在线控制大断面轴承钢网状碳化物级别、扩大市场、提高产品竞争力，提供了一条简便实用的改造方案。