軸承鋼的生產(chǎn)與發(fā)展(存儲(chǔ)版)
【正文】 CCTBMRH+Ca1000 圖8 SKF公司軸承鋼生產(chǎn)工藝 和鋼中氧含量的變化因此，60－70年代，采用堿性電弧爐配合DH脫氣處理，但由于沒有加熱手段，DH脫氣鋼質(zhì)量分散性較大，氧含量波動(dòng)在2510－6左右。這意味著除了脫磷以外， 熔煉以后的所有正常的精煉工序都可以在桶爐內(nèi)完成。從圖8中可以看出，由于脫氧制度的改進(jìn)，即由真空下的碳脫氧制度改為在非真空下事先用鋁沉淀脫氧，然后進(jìn)行強(qiáng)烈的電磁攪拌精煉，氧含量由2010－6左右降到1010－6左右。山陽軸承鋼的質(zhì)量居日本之首，106，下面就其生產(chǎn)工藝和質(zhì)量水平作一簡介。表4 山陽公司SUJ2鋼的氧含量及夾雜物評(píng)級(jí)n氧含量106夾雜物分類(ASTME45D法)數(shù)據(jù)來源ABCD 細(xì)粗細(xì)粗細(xì)粗細(xì)粗550.00傾動(dòng)式出鋼[6,21]70000偏心爐低出鋼[6,21]34~～0～0～0～00000~00~進(jìn)口山陽SUJ2鋼材質(zhì)量檢驗(yàn)證書8～～00～00000000實(shí)測(cè)SUJ2鋼材 圖10 山陽軸承鋼氧含量的變化圖9 日本山陽全程保護(hù)澆注示意圖第四階段：1986年將電弧爐傾動(dòng)式出鋼改造成偏心爐底出鋼，106(偏心底出鋼與傾動(dòng)式出鋼相比，106)。第三次改造(1986年)，第三次改造的特點(diǎn)是設(shè)備的現(xiàn)代化，工序合理化。因此，為了提高鋼的純凈度，必須在精煉前預(yù)先采用鋁沉淀脫氧。最近十幾年來，隨著鋼水二次精煉、保護(hù)澆注、電磁攪拌和二次冷卻技術(shù)的發(fā)展。到目前為止，還沒有一篇文章報(bào)道，徹底解決了軸承鋼連鑄坯的中心碳偏析問題。在這方面與先進(jìn)的工業(yè)國家相比差距較大，日本、瑞典、德國在70年代末的利用率已經(jīng)達(dá)到60~62％，而我國到目前為止還不到40％。從表7中可以看出，我國軸承鋼的氧含量水平很不平衡，采用爐外精煉工藝氧含量都達(dá)到20106以下。目前三煉鋼已具有生產(chǎn)軸承鋼的硬件設(shè)備，而且2003年矩形坯鑄機(jī)將應(yīng)用末端電磁攪拌以及新上鑄坯緩冷坑等技術(shù)，有可能生產(chǎn)[O]小于15PPM和[Ti]小于20PPM的高碳鉻軸承鋼矩形坯，另外研究人員有博士、碩士和經(jīng)驗(yàn)豐富的工程技術(shù)人員，能夠滿足軸承鋼試制的需要。目前我國軸承鋼管生產(chǎn)能力已有6～8萬噸/年。從量方面看，我國軸承鋼產(chǎn)量已達(dá)60萬噸左右，實(shí)際上2000年軸承鋼產(chǎn)量已達(dá)80萬噸，躍居世界軸承鋼生產(chǎn)大國行列，日本大體穩(wěn)定在60萬噸，瑞典SKF公司70萬噸。1986和1991年在ASTM舉辦的軸承鋼國際會(huì)議上，很多廠家就主張連鑄?？傊疄榱吮ＷC長時(shí)間充分?jǐn)嚢瑁a(bǔ)償其溫降，精煉爐必須具備加熱功能。山陽特殊公司采用無渣出鋼后，10－6。第二次改造(1983年)，主要增加了鋼包加熱裝置LF爐，降低了出鋼溫度(加熱裝置的建設(shè)利用了退役電弧爐的爐蓋、電極和變壓器，投資費(fèi)用不大)。 表3 SKF公司SKF3鋼的氧含量及夾雜物評(píng)級(jí)n氧含量106夾雜物分類 (ASTM E45D法)數(shù)據(jù)來源 ABCD 細(xì)粗細(xì)粗細(xì)粗細(xì)粗68～——0～0～00000000文獻(xiàn)[2,4]39～～～～0000000000進(jìn)口SKF3鋼質(zhì)量檢驗(yàn)證書2～～00～0000000000實(shí)測(cè)SKF3鋼材 第二階段：1968年從聯(lián)邦德國引進(jìn)RH裝置與60tEAF配合，真空度13Pa，軸承鋼氧含量比鋼包坑脫氣處理大大降低，達(dá)到15106左右。從60年代以來，特別是近十幾年以來，日本各個(gè)軸承鋼生產(chǎn)廠家廣泛采用新工藝、新技術(shù)和新裝備，軸承鋼質(zhì)量已躋身于世界先進(jìn)水平。結(jié)果表明，在桶爐內(nèi)事先用鋁沉淀脫氧比真空碳脫氧獲得更一致的氧含量和夾雜物含量，因此，SKF公司自80年代以來，SKF3鋼一般情況都用非真空精煉，這是SKF工藝的一大顯著特點(diǎn)。在出鋼至ASEA－SKF鋼包之前，在雙殼爐體內(nèi)將磷的含量降至允許值以下。60年代以前，軸承鋼采用酸性平爐生產(chǎn)，完全不存在點(diǎn)狀(D型)氧化物夾雜，有著極其一致的純凈度，因而具有良好的耐疲勞性能。日本則大有后來居上之勢(shì)，經(jīng)過30~40年的努力，加強(qiáng)科研，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)及裝備，優(yōu)化工藝，使軸承鋼的質(zhì)量躍居世界先進(jìn)行列。這是因?yàn)樘蓟锖婉R氏體交界處碳濃度高，易引起應(yīng)力集中，從而產(chǎn)生裂紋。殘余碳化物的含量同樣影響疲勞壽命。隨網(wǎng)狀級(jí)別的增加，接觸疲勞強(qiáng)度下降。 帶狀碳化物是由枝晶偏析引起的。圖7 細(xì)小或粗大球化退火組織的疲勞結(jié)果 線A－細(xì)小球化組織的；線B－粗大球化組織的 文獻(xiàn)[40~42]報(bào)道用型號(hào)6305的滾動(dòng)軸承的內(nèi)外套圈作試樣[40]，在承受徑向交變負(fù)荷的壽命試樣機(jī)上做了試驗(yàn)。因此為了改善軸承鋼的質(zhì)量，應(yīng)盡量將鋼的各類夾雜物(包括A、B、C、D類和氮化物)含量降低，尺寸變小，分布更均勻，最終達(dá)到提高軸承壽命的目的。這種觀點(diǎn)不錯(cuò)，但再深入一步，還要看到夾雜的幾何性因子在某種程度上是由夾雜類型決定的，例如剛玉常呈點(diǎn)鏈狀分布或簇狀分布的碎屑。氮化鈦夾雜物也是一種具有規(guī)則外形的硬而脆的夾雜物，氮化鈦夾雜甚至比氧化物更為有害。脆性夾雜物(如Al2O3夾雜)一般沿軋制方向排列成串狀或點(diǎn)鏈狀；塑性夾雜物(如硫化物)呈連續(xù)性分布；點(diǎn)狀(或球狀)夾雜物在熱加工時(shí)不變形；即不同類型的夾雜物，具有不同的熱應(yīng)力變形能力。鎳會(huì)降低滾珠軸承淬火層的硬度。因此，在很多國家的軸承鋼標(biāo)準(zhǔn)中都規(guī)定(如瑞典SKF、美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)等)，不能用Ca或Ca－Si脫氧。在氧含量很低的軸承鋼中，鈣可部分替代硫化錳中的錳。這是由于鋼中硫化物含量較低，絕不意味著大顆粒夾雜物完全消失，因?yàn)殇撛谀踢^程中，夾雜物存在著聚集、長大的條件。另一方面，所謂用硫化物包覆氧化物可提高滾珠軸承的壽命只是相對(duì)的。其氧含量約為25~5010－6，%以上。認(rèn)為硫化物有益的觀點(diǎn)，常用“共生理論”來解釋之。這些夾雜物有硫化物（A類）、氧化物（B、C、D類）和氮化物。對(duì)于在特殊條件下工作的軸承，還有特殊要求，如耐高溫性能、耐低溫性能、防腐蝕性能和抗磁性能等等。當(dāng)軸承工作時(shí)，軸承內(nèi)、外套圈，軸承滾動(dòng)體間承受高頻、變應(yīng)力的作用。軸承鋼的生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展首鋼技術(shù)研究院1 前言 滾動(dòng)軸承是重要的機(jī)械基礎(chǔ)件，在宇航、軍工、機(jī)械制造、鐵路運(yùn)輸以及汽車制造等行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛。2 軸承的工作環(huán)境及對(duì)軸承鋼的性能要求 軸承是由內(nèi)、外套圈、滾動(dòng)體（滾珠、滾柱或滾針）和保持器四部分組成，除保持器外，其余都是由軸承鋼組成?；谝陨蠈?duì)軸承的工作條件和破損的分析，對(duì)軸承鋼的性能應(yīng)有如下要求：(1)高的純凈度和高均勻性；(2)足夠的抗壓強(qiáng)度和抗永久變形能力；(3)優(yōu)良的接觸疲勞性能；(4)高的耐磨性；(5)良好的尺寸穩(wěn)定性；(6)良好的工藝性能。通常，一個(gè)軸承件的破壞，往往是由許多夾雜物中的一個(gè)大型夾雜物引起。關(guān)于硫?qū)ζ趬勖挠绊?，目前還存在著意見分歧，歸納起來有以下三種觀點(diǎn)[16~20]：一種認(rèn)為適當(dāng)提高鋼中硫化物含量有利于壽命的提高；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為硫化物含量增加會(huì)降低壽命；還有一種觀
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