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軸承鋼的技術進步動向

來源:發布時間:2018-11-27 09:21:41點擊率:

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l%-1.5%Cr 軸承鋼從歐洲誕生以來已經過1個世紀,在日本是以SUJ2的標準廣為應用,但在基本的合金成分未變條件下,作為鋼鐵材料出現了很大的進步,從內部質量看主要是鋼中氧化物夾雜減少而實現了高潔凈化,從棒、線材產品看則是通過控制軋制實現了組織控制和尺寸精度提高。

以下從煉鋼、連鑄,到開坯、棒線成材軋制,制管技術和熱處理技術的進展情況簡介如下。

(1)煉鋼、連鑄技術的進步。在降低非金屬夾雜方面,眾所周知以降低鋼中氧殘存量為有效。經過不斷改進,隨著鋼中氧殘存量(ppm)的下降, 軸承鋼的轉動疲勞強度呈現提高。不僅氧殘存量大幅減少,夾雜物的粒徑亦大幅縮小。

為生產含氧量低的高潔凈鋼,通過精煉、脫氣以減少含氧量是必不可少的,從防止鋼水的再氧化出發,還必須充分考慮改善耐火材料的質量和在無氧化氣氛下鑄造。目前普遍采用的工藝為電爐精煉后采取偏心爐底出鋼、鋼包精煉脫氣、RH脫氣、連鑄電磁攪拌等工藝技術。


快速熔化。它不僅對質量有好處,對提高生產效率亦很重要、.目前的發展方向是采用超高功率大容量電爐以實現快速熔化,如山陽 特鋼將電爐容量由30t逐步擴大到60t、90t和150t,使每小時鋼錠生產量達125t,同時由于快速均勻熔化,軸承鋼的質量亦得到提高。

鋼包精煉和偏心爐底出鋼。采用鋼包精煉使通過對渣成分的控制以生成強還原性渣和通過復合多孔渣的氣體強攪拌作用,從而促進了渣和金屬間的反應,使脫氧、脫硫的鋼水精煉容易實施,加上耐火材料技術的進步,來自耐火材料的污染亦得到防止。還有電爐采用偏心爐底出鋼后,出鋼時可防止氧化渣的混入,可使高潔凈鋼更加穩定生產。


真空脫氣。主流是RH脫氣法,由于采用脫氣中不被鋼水中渣卷入的環流脫氣法,且真空度可較易達到0.1托,故非常適合于軸承鋼脫氧;


連鑄。連鑄以由中間包供應潔凈鋼水為前提,為此連鑄時防止再氧化十分重要?,F用設有浸入式水口的大容量中間包,在包內充滿惰性氣體,并對包蓋和測溫孔密封以防止空氣侵入,使包內的氧濃度基本保持零水平,再加上防止耐火材料污染的相關措施,使含氧<5ppm的高潔凈軸承鋼可批量生產。還有通過對結晶器內鋼水的電磁攪拌和凝固末期的壓下技術使中心部的偏析得以改善,連應用較晚的滾珠用線材從90年代后期開始亦用連鑄坯生產。


總之,由于以下技術,形成了品質和生產效率兼優的軸承鋼生產工藝。


(2)超高潔凈操作技術。在上述基礎上,為了進一步提高軸承鋼的質量,1992年開發成功超高潔凈軸承鋼,其核心技術是對煉鋼方法和潔凈度評價用的極值統計法。因為鋼的強度決定于鋼中雜質中的粒徑大者,極值統計法即以預測被檢面積中大夾雜物的粒徑以用來表示鋼的潔凈度指標。為生產這一高潔凈鋼從過去的要求低氧、穩定進一步發展到減少影響回轉疲勞強度的大型氧化物夾雜,并充分綜合利用現有的精煉技術和連鑄技術以上升到更先進的煉鋼法。于是按極值統計法評價的潔凈度,按預測的大型夾雜物的粒徑僅為過去鋼的1/2,波幅在縮小,軸承鋼的質量亦進―步提高。為了進一步提高軸承鋼的質量,正在研究使用高頻超聲波的潔凈度評價法。


(3)開坯、棒線軋制技術的進步。開坯軋制技術、軸承鋼易產生凝固偏析和疏松。為解決疏松問題,除從連鑄上采取措施外,還開發成功用連續鍛壓機壓下以改善的方法及在凝固大鋼坯開坯前先用四面鍛壓機和在線壓力機進行強壓下以改善的方法。

棒、線材軋制技術


(a)控制軋制、控制冷卻。特殊鋼業于上世紀80―90年代紛紛應用控軋、控冷技術,通過軋制的低溫化和軋后冷卻速度的控制,以達到相變組織的化和微細化,從而可省略正火和退火熱處理及提高力學性能和減薄氧化鐵皮層等。對亞共析鋼的結構用特別有效的控制軋制,很快亦用于軸承鋼的生產。軸承鋼在高溫軋制后緩冷時,在舊奧氏體晶界滲碳體以網狀析出,如原狀進行球狀退火,很難形成良好的微觀組織,為了切斷這一網狀組織,通常采取正火熱處理,為省略這一正火熱處理便可應用控制軋制。具體方法為通過低溫加熱、低溫終軋,或者在軋后滲碳體析出溫度區快冷,以抑制滲碳體向晶界析出,從而可得到良好的球狀退火組織。對于大直徑鋼材由于內部的冷卻速度難以控制,一部分仍需正火熱處理,但隨著控軋技術的進步,可省略正火的鋼材直徑正在擴大。低溫加工下,在球狀退火熱處理時亦可達到微觀組織的微細化和切斷部分碳化物組織。從而具有使滲碳體易球狀化以改善退火組織的效果。


(b)精密軋制、尺寸可調軋制。從上世紀80年代后期到90年代中期,在棒、線材的終軋階段采用三輥和四輥精密軋機以達到省去以后拉拔加工和降低成本的目的。此類精密軋機由于輥間隙可進行調整,故用同一軋機可進行尺寸可調軋制。軸承鋼制滾軸和滾珠等回轉體多用冷拔加工材,過去用冷拔2次和1次的鋼材由于現軋材尺寸精度的提高可以省去1次和2次冷拔及相應的熱處理和酸洗等工序,經濟效果十分顯著。


(4)制管技術的進步;軸承鋼熱軋鋼管的生產方法有穿孔法、S棒軋管法等大部分均可保證批量生產和尺寸精度,一般穿孔法占70%,芯棒軋管法占30%。隨著軸承的小型化和低成本化,軸承鋼管亦要求實現小徑化、薄壁化、高精度化、脫碳層減薄和表面缺陷減少等提高質量的呼聲日高,隨之產生了小徑熱軋管增加和向冷拔管的轉換。

鋼管的冷加工方式有周期式軋管和冷拔式,各有其特點,山陽 特鋼采用了軸承鋼管冷加工主流方式的周期式軋管,現有周期式軋管機15臺。在外徑尺寸精度方面冷拔法比軋管法較好,但開發成功在周期式軋管后再通過精軋架的新技術使外徑尺寸精度和真圓度都達到了冷拔法的水平。


(5)二次加工技術的進步。熱處理技術。軸承鋼的熱軋狀態很硬,為確保加工性還有為達到淬火回火狀態下良好的疲勞壽命特性,一般多實施球狀退火熱處理。各廠多采用大型連續熱處理爐,為改善球狀組織和硬度,并開發成功對升溫速度的控制技術、利用控軋以簡化部分熱處理的技術和重復奧氏體化加熱等技術,并已實用化。還有為減少表面脫碳層,開發成功先經表面滲碳后在保護氣氛爐內進行球狀退火的新技術,并已實用化。

省去冷拔工序。軸承鋼的滾珠和滾軸等回轉體,一般是用冷拔材經冷鍛加工成形的。采用±0.11mm尺寸公差的超高精度軋制棒、線材后,可將冷拔和配套的酸洗熱處理等工序省略,經濟效益亦好。


延伸閱讀:軸承的潤滑方法:


軸承的潤滑方法,分為脂潤滑和油潤滑。為了使軸承很好地發揮機能,首先,要選擇適合使用條件、使用目的的潤滑方法。若只考慮潤滑,油潤滑的潤滑性占優勢。但是,脂潤滑有可以簡化軸承周圍結構的特長,將脂潤滑和油潤滑的利弊比較。


(1)減少摩擦及摩損。


在構成軸承的套圈、滾動體及保持器的相互接觸部分,防止金屬接觸,減少摩擦、磨損。


(2)延長疲勞壽命。


軸承的滾動疲勞壽命,在旋轉中,滾動接觸面潤滑良好,則延長。相反地,油粘度低,潤滑油膜厚度不好,則縮短。


(3)排出摩擦熱、冷卻。


循環給油法等可以用油排出由摩擦發生的熱,或由外部傳來的熱,冷卻。防止軸承過熱,防止潤滑油自身老化。


(4)其他


也有防止異物侵入軸承內部,或防止生銹、腐蝕之效果。




發布時間:2013/7/4 14:19:58        



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