轴承钢的开发与生产培训教材

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title stylea,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title stylea,*,轴承钢的开发与生产,2,对轴承钢的基本性能要求,提纲,推荐生产的轴承钢情况,生产,GCr15,钢的质量控制,连铸过程的质量控制,1,2,3,4,5,常规检验项目,轴承是“工业的心脏”。,轴承用钢是特钢产品中生产难度较大的钢类之一。,2009,年和,2010,年我国轴承钢产量分别为,350,万吨和,358,万吨，占当年特钢产量的,7.8,和,7.6,。,轴承钢总产量连续,6,年列为世界第一，高等级轴承钢仅占,1/5,；高质量轴承钢仅占,34,；多数为高碳含铬轴承钢、中碳轴承钢和渗碳表面硬化轴承钢，而不锈耐蚀、高温难溶及防磁类型的轴承钢比例在,3.8,以下（约,13,15,万吨）。,3,轴承钢按用途分类，农业机械、家庭电器、文体用品以及玩具所采用的轴承钢多数为,GCr15,或,GCr15SiMn,或,G8Cr15,，约占国内轴承钢产量的,82.5,，其中还包括含,Cr,量不达标、甚至不含,Cr,的,65Mn,钢充杂在内，不要求疲劳性能、不计较使用寿命，危害无穷。,4,5,1,、对轴承钢的基本性能要求,表,1,轴承性能和特性及其对轴承材料的要求,表,2,影响轴承破损的因素,轴承性能要求,轴承应具有的特性,对轴承材料的要求,耐高荷重,抗变性强度高,硬度高,能进行高速回转,摩擦和磨损小,耐磨强度高,回转性能好,回转精度高，尺寸精度高,纯净度、均匀度高,具有互换性,尺寸稳定性好,能够长期使用,具有耐久性,疲劳强度高,轴承设计,材质及其热处理,轴承制造,安装,负荷,运转,维护,滚动体个数,基体材料的强度,研磨质量,配合级别,负荷方向,润滑方法,粘度,滚动体直径,材料的纯净度,精加工精度,安装误差,负荷大小,转速,添加剂,套圈的壁厚,轴承三大件硬度差,残余应力,间隙大小,负荷变化,介质温度,异物,节圆直径,残余应力大小,表面粗糙度,轴的刚性,停歇时间,转差率,水分,保持器滚动体槽半径,纤维组织方向,形状准确度,消震装置,滚轴的长度,锻压比,两个核心的技术指标,（,1,）钢的洁净度,夹杂物的存在破坏金属的连续性，夹杂物相当于微观缺陷和初始裂纹，要求：,6,O,5,1,0,10,-6,H,1,2,10,-6,N,20,5,0,10,-6,图,1,轴承钢氧含量与疲劳寿命的关系,两个核心的技术指标,（,2,）化学成分的均匀性和碳化物的均匀性,7,图,2,影响轴承钢疲劳寿命的主要因素,2,、,推荐生产的轴承钢情况,推荐生产,GCr15,或低碳含量的,G8Cr15,，或调整,Si,、,Mn,含量的,GCr15SiMn,，或补充,Mo,的,GCr15,，相当的国外轴承钢牌号,：,8,俄罗斯,ocT,，,x15,美国,ASTM A296-52100,FAGUO,NF A35-565 6,德国,DIN17230-100Cr6,日本,JIS G4805 SUJ2(SUJ3,、,SUJ5,）,国际标准,ISO683XXII-No.1,GCr15,与,SUJ2,比较,牌号,C,Si,Mn,P,S,Cr,Mo,GCr15,0.95-1.05,0.15-0.35,0.2-0.4,0.027,0.020,1.3-1.65,(Cu+Ni,0.5),SUJ2,0.95-1.10,0.15-0.35,0.5,0.025,0.025,1.3-1.6,/,SUJ3,0.95-1.10,0.4-0.7,0.9-1.15,0.025,0.025,0.9-1.2,/,SUJ4,0.95-1.10,0.15-0.35,0.5,0.025,0.025,1.3-1.6,0.1-0.25,SUJ5,0.95-1.10,0.4-0.7,0.9-1.15,0.025,0.025,0.9-1.2,0.1-0.25,9,GCr15,为高碳含铬轴承钢，典型的轴承钢之一，综合性能好，淬回火硬度高，均匀性好，具有良好的耐磨性，热加工性好，球化退火后切削性能好。,中国与日本轴承钢杂质元素含量及其寿命对比,10,国内外生,产,产轴承钢,工,工艺流程,举,举例,11,国外轴承,钢,钢的生产,特,特点,1,）炉子大,型,型化。由,于,于大容量,（,（,80t,）的电炉,或,或转炉提,供,供粗钢水,，,，减少了,耐,耐火材料,之,之间的接,触,触，大大,提,提高了生,产,产效率，,减,减低了生,产,产成本；,2,）除渣。,为,为了冶炼,出,出氧含量,很,很低的轴,承,承钢，必,须,须把带有,氧,氧化反应,的,的熔化过,程,程与精炼,过,过程分开,。,。国外普,遍,遍采用无,渣,渣出钢（,如,如,EBT,）、真空,吸,吸渣和换,钢,钢包除渣,等,等技术，,将,将氧化渣,彻,彻底排除,；,；,3,）铝脱氧,。,。如果只,采,采用真空,脱,脱氧，钢,中,中氧含量,可,可高达,0.002,以上，,为,为了提高,钢,钢的纯净,度,度，在精,炼,炼前预先,采,采用铝沉,淀,淀脱氧；,12,山阳特殊,钢,钢厂不同,工,工序轴承,钢,钢,TO,变化,国外轴承,钢,钢的生产,特,特点,4,）较长的,搅,搅拌时间,。,。真空或,非,非真空条,件,件下长时,间,间搅拌，,保,保证夹杂,物,物充分上,浮,浮；为了,保,保证长时,间,间搅拌，,精,精炼炉必,须,须具备加,热,热功能，,以,以补偿其,温,温度损失,；,；,5,）高碱度,渣,渣精炼。,一,一般将精,炼,炼渣碱度,控,控制在,4,6,之间。,6,）连铸。,由,由于轴承,钢,钢碳含量,高,高，生产,的,的铸坯易,产,产生偏析,、,、中心偏,析,析和裂纹,等,等缺陷，,加,加之轴承,钢,钢对非金,属,属夹杂物,和,和碳化物,的,的要求严,格,格，所以,轴,轴承钢的,连,连铸工艺,要,要求较为,严,严格。,13,14,开发的高,Al,2,O,3,渣系能够,显,显著提高,夹,夹杂物转,变,变程度,电炉与转,炉,炉生产流,程,程相比较,转炉生产,的,的铁水质,量,量稳定,采用铁水,预,预处理,终点成分,控,控制水平,高,高,气体含量,低,低。,二者的精,炼,炼、连铸,效,效果相当,。,。,15,不同炼钢,工,工位,GCr15,轴承钢的,合,合金化方,式,式,16,GCr15,轴承钢生,产,产工艺及,化,化学成分,的,的过程控,制,制,17,国外生产,轴,轴承钢的,技,技术发展,方,方向（跟,进,进对策）,不断提高,装,装备水平,和,和真空设,备,备运行率,；,；,2,）严格执,行,行标准；,3,）提高压,缩,缩比，采,用,用大断面,方,方坯连铸,机,机。由于,目,目前我国,特,特钢企业,方,方坯断面,多,多为,200,200mm,2,左右的连,铸,铸机，由,于,于铸坯断,面,面较小，,尚,尚未普遍,采,采用轻压,下,下技术，,致,致使国产,连,连铸坯存,在,在严重的,疏,疏松与偏,析,析，致使,我,我国轴承,钢,钢质量与,先,先进国家,相,相比有较,大,大差距；,4,）研究大,方,方坯用的,轴,轴承钢专,用,用保护渣,；,；,18,国外生产,轴,轴承钢的,技,技术发展,方,方向（跟,进,进对策）,5,）极低氧,含,含量（,3,4,10,-6,），轴承,钢,钢的生产,工,工艺研究,及,及同时控,制,制其钢中,夹,夹杂物和,碳,碳化物的,形,形态、尺,寸,寸和分布,；,；,6,）低氧情,况,况下轴承,钢,钢中硫的,行,行为；,7,）精炼渣,系,系的研究,，,，,VD,精炼渣系,的,的研究，,制,制定符合,轴,轴承钢的,精,精炼渣系,；,；,8,）加强铸,坯,坯高温均,热,热扩散、,实,实现低温,轧,轧制、优,化,化球化退,火,火工艺，,使,使碳化物,颗,颗粒大小,分,分布均匀,，,，改善带,状,状组织。,19,3,、生产,GCr15,钢的质量,控,控制,H,控制措施,在高真空,度,度下适当,增,增大搅拌,强,强度；,提高装备,水,水平，增,大,大真空设,备,备的抽气,能,能力；,采用,M-EMS,，电磁搅,拌,拌使钢水,旋,旋转，旋,转,转的钢水,使,使气体集,聚,聚长大并,上,上浮，钢,中,中氢含量,也,也得到相,应,应减少；,铸坯及轧,后,后材缓冷,是,是杜绝由,H,引起的白,点,点的最佳,选,选择。,20,O,的控制措,施,施,（,1,）控制钢,水,水原始氧,含,含量；,（,2,）建立合,理,理的脱氧,制,制度；,（,3,）选择合,适,适的精炼,渣,渣系；,（,4,）,VD,真空处理,的,的真空度,应,应达到,67Pa,（,5,）制定合,理,理的吹氩,制,制度；,（,6,）控制残,铝,铝含量。,21,日本山阳,轴,轴承钢高,碱,碱度渣实,例,例,成分,CaO,SiO,2,Al,2,O,3,MgO,含量，,57.8,13.3,15.8,4.3,兴澄特钢,轴,轴承钢精,炼,炼渣成分,成分,CaO,SiO,2,Al,2,O,3,MgO,（,FeO+MnO,）,含量，,55,62,10,20,15,25,5,12,0.5,22,O,和夹杂总,量,量的关系,酸溶铝含,量,量与,B,类夹杂,4,、连铸过程,的,的质量控制,钙处理易形,成,成大颗粒铝,酸,酸钙，难以,排,排除，对钢,的,的接触疲劳,强,强度有害；,采用矩形连,铸,铸坯，改善,心,心部偏析；,低过热度浇,铸,铸，稳定在,15,20,，要求温,度,度波动小，,拉,拉速稳定；,采用低拉速,弱,弱冷工艺（,0.6,0.8m/min,，气雾冷却,0.25,0.3L/kg,）。,23,24,结晶器搅拌,和,和组合搅拌,的,的中心偏析,比,比较，,平均碳含量,，,，,N,试样数,结晶器电磁,搅,搅拌的质量,改,改善,国内轴承钢,普,普遍存在表,面,面质量差，,尺,尺寸精度不,高,高、内部质,量,量不稳定、,成,成分波动范,围,围大等现象,。,。如表面有,断,断续裂纹、,脱,脱碳层超标,、,、中心疏松,、,、碳化物不,均,均匀超标、,组,组织不合格,、,、钢种非金,属,属夹杂物级,别,别和氧、钛,含,含量偏高。,25,轴承钢非金,属,属夹杂物的,评,评级,国外主要轴,承,承钢厂家所,采,采用的工艺,方,方法及钢中,微,微量元素的,含,含量（）,26,5,、,常规检验项,目,目,化学成分,棒材尺寸公,差,差,棒材的弯曲,度,度（热轧材,1.5/1000,）,热轧材表面,划,划痕深度,27,直径,表面划痕允许深度，,mm,25,0.40,以下,25,35,0.50,以下,35,50,0.60,以下,50,80,0.80,以下,80,100,1.00,以下,100,125,1.20,以下,125,160,1.40,以下,5,、,常规检验项,目,目,脱碳层深度,28,直径,表面脱碳层深度，,mm,25,0.40,以下,25,35,0.50,以下,35,50,0.60,以下,50,80,0.80,以下,80,100,1.00,以下,100,125,1.20,以下,125,160,1.40,以下,硬度,钢的显微组,织,织,钢的低倍试,验,验,夹杂物评级,（,（洁净度）,塔形试验（,15mmD150mm),29,5,、,常规检验项,目,目,30,建议轴承钢,生,生产工艺流,程,程,“,双渣”吹炼,；,；,高拉碳控制,技,技术；,高效挡渣技,术,术。,7,10kg/t,渣料,;,强脱氧，夹,杂,杂物转化,;,提高效率，,缩,缩短时间,.,高,Al,2,O,3,、高碱度渣,；,；,强直接与间,接,接脱氧；,搅拌与炉内,气,气氛控制的,精,精细配合。,精炼初期,Ar,流量控制；,防止,VD