軸承鋼開發(fā)與生產(chǎn)

1、軸承鋼開發(fā)與生產(chǎn)軸承鋼開發(fā)與生產(chǎn)2對軸承鋼的根本性能要求對軸承鋼的根本性能要求提綱提綱推薦生產(chǎn)的軸承鋼情況推薦生產(chǎn)的軸承鋼情況GCr15GCr15鋼的質(zhì)量控制鋼的質(zhì)量控制連鑄過程的質(zhì)量控制連鑄過程的質(zhì)量控制常規(guī)檢驗(yàn)工程常規(guī)檢驗(yàn)工程軸承是軸承是“工業(yè)的心臟。工業(yè)的心臟。軸承用鋼是特鋼產(chǎn)品中生產(chǎn)難度較大的鋼類之一。軸承用鋼是特鋼產(chǎn)品中生產(chǎn)難度較大的鋼類之一。20212021年和年和20212021年我國軸承鋼產(chǎn)量分別為年我國軸承鋼產(chǎn)量分別為350350萬噸和萬噸和358358萬噸，占當(dāng)年特鋼產(chǎn)量的萬噸，占當(dāng)年特鋼產(chǎn)量的7.87.8和和7.67.6。軸承鋼總產(chǎn)量連續(xù)軸承鋼總產(chǎn)量連續(xù)6 6年列為世界第

2、一，高等級軸承鋼年列為世界第一，高等級軸承鋼僅占僅占1/51/5；高質(zhì)量軸承鋼僅占；高質(zhì)量軸承鋼僅占3434；多數(shù)為高碳含鉻；多數(shù)為高碳含鉻軸承鋼、中碳軸承鋼和滲碳外表硬化軸承鋼，而不銹軸承鋼、中碳軸承鋼和滲碳外表硬化軸承鋼，而不銹耐蝕、高溫難溶及防磁類型的軸承鋼比例在耐蝕、高溫難溶及防磁類型的軸承鋼比例在3.83.8以以下約下約13131515萬噸。萬噸。3軸承鋼按用途分類，農(nóng)業(yè)機(jī)械、家庭電器、文體用品軸承鋼按用途分類，農(nóng)業(yè)機(jī)械、家庭電器、文體用品以及玩具所采用的軸承鋼多數(shù)為以及玩具所采用的軸承鋼多數(shù)為GCr15GCr15或或GCr15SiMnGCr15SiMn或或G8Cr15G8Cr15，

3、約占國內(nèi)軸承鋼產(chǎn)量的，約占國內(nèi)軸承鋼產(chǎn)量的82.582.5，其中還包括，其中還包括含含CrCr量不達(dá)標(biāo)、甚至不含量不達(dá)標(biāo)、甚至不含CrCr的的65Mn65Mn鋼充雜在內(nèi)，不要鋼充雜在內(nèi)，不要求疲勞性能、不計較使用壽命，危害無窮。求疲勞性能、不計較使用壽命，危害無窮。451 1、對軸承鋼的根本性能要求、對軸承鋼的根本性能要求表表1 1 軸承性能和特性及其對軸承材料的要求軸承性能和特性及其對軸承材料的要求表表2 2 影響軸承破損的因素影響軸承破損的因素軸承性能要求軸承應(yīng)具有的特性對軸承材料的要求耐高荷重抗變性強(qiáng)度高硬度高能進(jìn)行高速回轉(zhuǎn)摩擦和磨損小耐磨強(qiáng)度高回轉(zhuǎn)性能好回轉(zhuǎn)精度高，尺寸精度高純凈度、均

4、勻度高具有互換性尺寸穩(wěn)定性好能夠長期使用具有耐久性疲勞強(qiáng)度高軸承設(shè)計材質(zhì)及其熱處理軸承制造安裝負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)滾動體個數(shù)基體材料的強(qiáng)度研磨質(zhì)量配合級別負(fù)荷方向潤滑方法粘度滾動體直徑材料的純凈度精加工精度安裝誤差負(fù)荷大小轉(zhuǎn)速添加劑套圈的壁厚軸承三大件硬度差殘余應(yīng)力間隙大小負(fù)荷變化介質(zhì)溫度異物節(jié)圓直徑殘余應(yīng)力大小表面粗糙度軸的剛性停歇時間轉(zhuǎn)差率水分保持器滾動體槽半徑纖維組織方向形狀準(zhǔn)確度消震裝置滾軸的長度鍛壓比兩個核心的技術(shù)指標(biāo)兩個核心的技術(shù)指標(biāo)1 1鋼的潔凈度鋼的潔凈度夾雜物的存在破壞金屬的夾雜物的存在破壞金屬的連續(xù)性，夾雜物相當(dāng)于微連續(xù)性，夾雜物相當(dāng)于微觀缺陷和初始裂紋，要求：觀缺陷和初始裂紋，要

5、求：6O51010-6H1210-6N205010-6圖圖1 1 軸承鋼氧含量與疲勞壽命的關(guān)系軸承鋼氧含量與疲勞壽命的關(guān)系兩個核心的技術(shù)指標(biāo)兩個核心的技術(shù)指標(biāo)2 2化學(xué)成分的均勻性和碳化物的均勻性化學(xué)成分的均勻性和碳化物的均勻性7圖圖2 2 影響軸承鋼疲勞壽命的主要因素影響軸承鋼疲勞壽命的主要因素2 2、推薦生產(chǎn)的軸承鋼情況、推薦生產(chǎn)的軸承鋼情況推薦生產(chǎn)推薦生產(chǎn)GCr15GCr15或低碳含量的或低碳含量的G8Cr15G8Cr15，或調(diào)整，或調(diào)整SiSi、MnMn含量的含量的GCr15SiMnGCr15SiMn，或補(bǔ)充，或補(bǔ)充MoMo的的GCr15GCr15，相當(dāng)?shù)膰廨S承鋼牌號相當(dāng)?shù)膰廨S承鋼

6、牌號：8俄羅斯ocT，x15美國ASTM A296-52100FAGUONF A35-565 6德國DIN17230-100Cr6日本JIS G4805 SUJ2(SUJ3、SUJ5）國際標(biāo)準(zhǔn)ISO683XXII-No.1GCr15GCr15與與SUJ2SUJ2比較比較牌號CSiMnPSCrMoGCr150.95-1.050.15-0.350.2-0.40.0270.0201.3-1.65(Cu+Ni0.5)SUJ20.95-1.100.15-0.350.50.0250.0251.3-1.6/SUJ30.95-1.100.4-0.70.9-1.150.0250.0250.9-1.2/SUJ40

7、.95-1.100.15-0.350.50.0250.0251.3-1.60.1-0.25SUJ50.95-1.100.4-0.70.9-1.150.0250.0250.9-1.20.1-0.259GCr15GCr15為高碳含鉻軸承鋼，典型的軸承鋼之一，綜合性能好，淬回火硬度為高碳含鉻軸承鋼，典型的軸承鋼之一，綜合性能好，淬回火硬度高，均勻性好，具有良好的耐磨性，熱加工性好，球化退火后切削性能好高，均勻性好，具有良好的耐磨性，熱加工性好，球化退火后切削性能好。中國與日本軸承鋼雜質(zhì)元素含量及其壽命比照中國與日本軸承鋼雜質(zhì)元素含量及其壽命比照10國內(nèi)外生產(chǎn)軸承鋼工藝流程舉例國內(nèi)外生產(chǎn)軸承鋼工藝流程

8、舉例11國外軸承鋼的生產(chǎn)特點(diǎn)國外軸承鋼的生產(chǎn)特點(diǎn)1 1爐子大型化。由于大容量爐子大型化。由于大容量80t80t的電爐或轉(zhuǎn)爐提供粗鋼水，減少了耐火的電爐或轉(zhuǎn)爐提供粗鋼水，減少了耐火材料之間的接觸，大大提高了生產(chǎn)效率，材料之間的接觸，大大提高了生產(chǎn)效率，減低了生產(chǎn)本錢；減低了生產(chǎn)本錢；2 2除渣。為了冶煉出氧含量很低的軸承鋼，除渣。為了冶煉出氧含量很低的軸承鋼，必須把帶有氧化反響的熔化過程與精煉過程必須把帶有氧化反響的熔化過程與精煉過程分開。國外普遍采用無渣出鋼如分開。國外普遍采用無渣出鋼如EBTEBT、真空吸渣和換鋼包除渣等技術(shù)，將氧化渣徹真空吸渣和換鋼包除渣等技術(shù)，將氧化渣徹底排除；底排除；3

9、 3鋁脫氧。如果只采用真空脫氧，鋼鋁脫氧。如果只采用真空脫氧，鋼中氧含量可高達(dá)中氧含量可高達(dá)0.0020.002以上，為了提以上，為了提高鋼的純潔度，在精煉前預(yù)先采用鋁沉高鋼的純潔度，在精煉前預(yù)先采用鋁沉淀脫氧；淀脫氧；12山陽特殊鋼廠不同工序軸承鋼山陽特殊鋼廠不同工序軸承鋼TOTO變化變化國外軸承鋼的生產(chǎn)特點(diǎn)國外軸承鋼的生產(chǎn)特點(diǎn)4 4較長的攪拌時間。真空或非真空條件下長時間較長的攪拌時間。真空或非真空條件下長時間攪拌，保證夾雜物充分上??；為了保證長時間攪攪拌，保證夾雜物充分上??；為了保證長時間攪拌，精煉爐必須具備加熱功能，以補(bǔ)償其溫度損拌，精煉爐必須具備加熱功能，以補(bǔ)償其溫度損失；失；5 5

10、高堿度渣精煉。一般將精煉渣堿度控制在高堿度渣精煉。一般將精煉渣堿度控制在4 46 6之間。之間。6 6連鑄。由于軸承鋼碳含量高，生產(chǎn)的鑄坯易產(chǎn)連鑄。由于軸承鋼碳含量高，生產(chǎn)的鑄坯易產(chǎn)生偏析、中心偏析和裂紋等缺陷，加之軸承鋼對生偏析、中心偏析和裂紋等缺陷，加之軸承鋼對非金屬夾雜物和碳化物的要求嚴(yán)格，所以軸承鋼非金屬夾雜物和碳化物的要求嚴(yán)格，所以軸承鋼的連鑄工藝要求較為嚴(yán)格。的連鑄工藝要求較為嚴(yán)格。1314開發(fā)的高開發(fā)的高AlAl2 2O O3 3渣系能夠顯著提高夾雜物轉(zhuǎn)變程度渣系能夠顯著提高夾雜物轉(zhuǎn)變程度電爐與轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)流程相比較電爐與轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)流程相比較轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的鐵水質(zhì)量穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的鐵水質(zhì)量穩(wěn)定

11、采用鐵水預(yù)處理采用鐵水預(yù)處理終點(diǎn)成分控制水平高終點(diǎn)成分控制水平高氣體含量低。氣體含量低。二者的精煉、連鑄效果相當(dāng)。二者的精煉、連鑄效果相當(dāng)。15不同煉鋼工位不同煉鋼工位GCr15GCr15軸承鋼的合金化方式軸承鋼的合金化方式16GCr15GCr15軸承鋼生產(chǎn)工藝及化學(xué)成分的過程控制軸承鋼生產(chǎn)工藝及化學(xué)成分的過程控制17國外生產(chǎn)軸承鋼的技術(shù)開展方向跟進(jìn)對策國外生產(chǎn)軸承鋼的技術(shù)開展方向跟進(jìn)對策不斷提高裝備水平和真空設(shè)備運(yùn)行率；不斷提高裝備水平和真空設(shè)備運(yùn)行率；2 2嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；3 3提高壓縮比，采用大斷面方坯連鑄機(jī)。由提高壓縮比，采用大斷面方坯連鑄機(jī)。由于目前我國特鋼企業(yè)方坯斷面多

12、為于目前我國特鋼企業(yè)方坯斷面多為200200200mm2200mm2左右的連鑄機(jī)，由于鑄坯斷面較左右的連鑄機(jī)，由于鑄坯斷面較小，尚未普遍采用輕壓下技術(shù)，致使國產(chǎn)連鑄小，尚未普遍采用輕壓下技術(shù)，致使國產(chǎn)連鑄坯存在嚴(yán)重的疏松與偏析，致使我國軸承鋼質(zhì)坯存在嚴(yán)重的疏松與偏析，致使我國軸承鋼質(zhì)量與先進(jìn)國家相比有較大差距；量與先進(jìn)國家相比有較大差距；4 4研究大方坯用的軸承鋼專用保護(hù)渣；研究大方坯用的軸承鋼專用保護(hù)渣；18國外生產(chǎn)軸承鋼的技術(shù)開展方向跟進(jìn)對策國外生產(chǎn)軸承鋼的技術(shù)開展方向跟進(jìn)對策5 5極低氧含量極低氧含量3 34 410-610-6，軸承鋼的生，軸承鋼的生產(chǎn)工藝研究及同時控制其鋼中夾雜物和碳

13、化物產(chǎn)工藝研究及同時控制其鋼中夾雜物和碳化物的形態(tài)、尺寸和分布；的形態(tài)、尺寸和分布；6 6低氧情況下軸承鋼中硫的行為；低氧情況下軸承鋼中硫的行為；7 7精煉渣系的研究，精煉渣系的研究，VDVD精煉渣系的研究，制精煉渣系的研究，制定符合軸承鋼的精煉渣系；定符合軸承鋼的精煉渣系；8 8加強(qiáng)鑄坯高溫均熱擴(kuò)散、實(shí)現(xiàn)低溫軋制、加強(qiáng)鑄坯高溫均熱擴(kuò)散、實(shí)現(xiàn)低溫軋制、優(yōu)化球化退火工藝，使碳化物顆粒大小分布均優(yōu)化球化退火工藝，使碳化物顆粒大小分布均勻，改善帶狀組織。勻，改善帶狀組織。193 3、生產(chǎn)、生產(chǎn)GCr15GCr15鋼的質(zhì)量控制鋼的質(zhì)量控制HH控制措施控制措施在高真空度下適當(dāng)增大攪拌強(qiáng)度；在高真空度下適

14、當(dāng)增大攪拌強(qiáng)度；提高裝備水平，增大真空設(shè)備的抽氣能力；提高裝備水平，增大真空設(shè)備的抽氣能力；采用采用M-EMSM-EMS，電磁攪拌使鋼水旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的鋼，電磁攪拌使鋼水旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的鋼水使氣體集聚長大并上浮，鋼中氫含量也得到水使氣體集聚長大并上浮，鋼中氫含量也得到相應(yīng)減少；相應(yīng)減少；鑄坯及軋后材緩冷是杜絕由鑄坯及軋后材緩冷是杜絕由HH引起的白點(diǎn)的引起的白點(diǎn)的最正確選擇。最正確選擇。20OO的控制措施的控制措施1 1控制鋼水原始氧含量；控制鋼水原始氧含量；2 2建立合理的脫氧制度；建立合理的脫氧制度；3 3選擇適宜的精煉渣系；選擇適宜的精煉渣系；4 4VDVD真空處理的真空度應(yīng)到達(dá)真空處理的真空度應(yīng)

15、到達(dá)67Pa67Pa5 5制定合理的吹氬制度；制定合理的吹氬制度；6 6控制殘鋁含量?？刂茪堜X含量。21日本山陽軸承鋼高堿度渣實(shí)例日本山陽軸承鋼高堿度渣實(shí)例成分成分CaOSiO2Al2O3MgO含量，含量， 57.813.315.84.3興澄特鋼軸承鋼精煉渣成分興澄特鋼軸承鋼精煉渣成分成分CaOSiO2Al2O3MgO（FeO+MnO）含量，5562102015255120.522OO和夾雜總量的關(guān)系和夾雜總量的關(guān)系酸溶鋁含量與酸溶鋁含量與B B類夾雜類夾雜4 4、連鑄過程的質(zhì)量控制、連鑄過程的質(zhì)量控制鈣處理易形成大顆粒鋁酸鈣，難以排除，對鋼鈣處理易形成大顆粒鋁酸鈣，難以排除，對鋼的接觸疲勞強(qiáng)

16、度有害；的接觸疲勞強(qiáng)度有害；采用矩形連鑄坯，改善心部偏析；采用矩形連鑄坯，改善心部偏析；低過熱度澆鑄，穩(wěn)定在低過熱度澆鑄，穩(wěn)定在15152020，要求溫度波，要求溫度波動小，拉速穩(wěn)定；動小，拉速穩(wěn)定；采用低拉速弱冷工藝采用低拉速弱冷工藝0.60.60.8m/min0.8m/min，氣霧，氣霧冷卻冷卻0.250.250.3L/kg0.3L/kg。2324結(jié)晶器攪拌和組合攪拌的中心偏析比較，結(jié)晶器攪拌和組合攪拌的中心偏析比較，C平均碳含量，平均碳含量，N試樣數(shù)試樣數(shù) 結(jié)晶器電磁攪拌的質(zhì)量改善結(jié)晶器電磁攪拌的質(zhì)量改善 國內(nèi)軸承鋼普遍存在外表質(zhì)量差，尺寸精度國內(nèi)軸承鋼普遍存在外表質(zhì)量差，尺寸精度不高、

17、內(nèi)部質(zhì)量不穩(wěn)定、成分波動范圍大等現(xiàn)不高、內(nèi)部質(zhì)量不穩(wěn)定、成分波動范圍大等現(xiàn)象。如外表有斷續(xù)裂紋、脫碳層超標(biāo)、中心疏象。如外表有斷續(xù)裂紋、脫碳層超標(biāo)、中心疏松、碳化物不均勻超標(biāo)、組織不合格、鋼種非松、碳化物不均勻超標(biāo)、組織不合格、鋼種非金屬夾雜物級別和氧、鈦含量偏高。金屬夾雜物級別和氧、鈦含量偏高。25軸承鋼非金屬夾雜物的評級軸承鋼非金屬夾雜物的評級國外主要軸承鋼廠家所采用的工藝方法及鋼中國外主要軸承鋼廠家所采用的工藝方法及鋼中微量元素的含量微量元素的含量265 5、常規(guī)檢驗(yàn)工程、常規(guī)檢驗(yàn)工程化學(xué)成分化學(xué)成分棒材尺寸公差棒材尺寸公差棒材的彎曲度熱軋材棒材的彎曲度熱軋材1.5/10001.5/10

18、00熱軋材外表劃痕深度熱軋材外表劃痕深度27直徑直徑表面劃痕允許深度，表面劃痕允許深度，mm25250.400.40以下以下2525350.500.50以下以下3535500.600.60以下以下5050800.800.80以下以下80801001.001.00以下以下1001001251.201.20以下以下1251251601.401.40以下以下5 5、常規(guī)檢驗(yàn)工程、常規(guī)檢驗(yàn)工程脫碳層深度脫碳層深度28直徑直徑表面脫碳層深度，表面脫碳層深度，mm25250.400.40以下以下2525350.500.50以下以下3535500.600.60以下以下5050800.800.80以下以下80801001.001.00以下以下1001001251.201.20以下以下1251251601.401.40以下以下硬度硬度鋼的顯微組織鋼的顯微組織鋼的低倍試驗(yàn)鋼的低倍試驗(yàn)夾雜物評級潔凈度夾雜物評級潔凈度塔形試驗(yàn)塔形試驗(yàn)15mmD150mm)15mmD150mm)295 5、常規(guī)檢驗(yàn)工程、常規(guī)檢驗(yàn)工程30建議軸承鋼生產(chǎn)工藝流程建議軸承鋼生產(chǎn)工藝流程v“雙渣吹煉；雙渣吹煉；v高拉碳控制技術(shù)；高拉碳控制技術(shù)；v高效擋渣技術(shù)。高效擋渣技術(shù)。v7 710k