【導(dǎo)讀】業(yè)中應(yīng)用十分廣泛。它在很大程度上決定了裝備的精度、性能、壽命與可靠性。要的特鋼品種，其純凈度和組織均勻性是影響軸承壽命的重要因素。物力最多的鋼種，一向被認為是高質(zhì)量鋼的代表。其冶煉方法，從30~40年代傳統(tǒng)的酸性平。爐、堿性平爐、堿性電弧爐單煉，60年代的鋼包滴流脫氣法和真空循環(huán)脫氣法精煉，量大幅度降低，疲勞壽命猛增，例如瑞典SKF公司是世界公認的軸承及軸承鋼生產(chǎn)“王國”，氧含量達到10×10－6以下，日本山陽特殊鋼公司從60年代起經(jīng)過整整30~40年的努力，到。80年代末，最終形成了90tEAF-LF-RH-CC工藝生產(chǎn)軸承鋼，氧含量達到×10－6左右。但是國產(chǎn)軸承鋼與瑞典SKF、素含量偏高；二是表面質(zhì)量差；三是內(nèi)部質(zhì)量不穩(wěn)定，其余都是由軸承鋼組成。疲勞裂紋，最后形成疲勞剝落，使軸承破損失效。軸承正常的破損形式是接觸疲勞損壞，常?；谝陨蠈S承的工作條件和破損的分析，系，國內(nèi)外的試驗結(jié)果大體一致。

　　

【正文】 工藝特點 (1)爐子大型化 由 電爐或轉(zhuǎn)爐提供粗鋼水，爐子容量大，減少了與耐火材料之間的接觸，大大提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本。 (2)除渣 為了冶煉出氧含量很低的鋼，必須把帶有氧化反應(yīng)的熔煉過程與精煉過程分開進行，國外普遍采用無渣出鋼 (如 EBT)、真空吸渣和換鋼包除渣等技術(shù)將氧化渣徹底排除。山陽特殊公司采用無渣出鋼后，氧含量降低 10－ 6。 (3)Al脫氧 由于動力學(xué)的原因，在精煉過程中，真空下碳脫氧速度很慢，并且效果差，如果只采用真空碳脫氧工藝生產(chǎn)，鋼中氧含量高達 20 10－ 6 以上。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。 (4)高堿度渣精煉 國外軸承鋼普遍采用高堿度渣精煉，一般將堿度 (CaO/SiO2)控制在 4~6 之間 (見表 )。 (5)攪拌鋼液、鋼包加熱 為了改善精煉過程中物理化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)條件，對鋼液進行攪拌必不可少，在各種爐外精煉裝置中，為了加強脫氧和去除夾雜，廣泛使用吹氬攪拌和電磁感應(yīng)攪拌 (當然也包括 RH 的循環(huán)攪拌 )方法。電磁感應(yīng)攪拌比吹氬攪拌所消耗的能量高，能較快地使鋼液均勻化，特別是包壁附近得到了很好攪拌，鋁脫氧產(chǎn)物的絕大部分被吸收到耐火材料上，少部分進 入渣中。感應(yīng)攪拌除了設(shè)備昂貴外，對于促進鋼渣反應(yīng)也不那么有效。鋼包吹氬攪拌設(shè)備簡單，能夠達到有效的攪拌并能促進鋼渣反應(yīng)及真空下的金屬精煉，但在包底，特別是在包壁附近沒有攪拌，這是吹氬攪拌的不足之處。總之為了保證長時間充分攪拌，補償其溫降，精煉爐必須具備加熱功能。 表 5 山陽和 SKF公司精煉爐渣的化學(xué)成分（％） 廠名 CaO SiO2 Al2O3 MgO CaF2 CaO/SiO2 山陽 SKF 50~55 10 30 5 0 (6)連鑄 連鑄工藝始于 50 年代，但是對高碳鉻軸承鋼來說，由于碳含量較高以及對 鋼的夾雜物和碳化物要求較為苛刻，生產(chǎn)的鑄坯容易產(chǎn)生偏析、縮孔和裂紋等缺陷，所以在特殊鋼連鑄中軸承鋼較為困難，發(fā)展也較慢。最近十幾年來，隨著鋼水二次精煉、保護澆注、電磁攪拌和二次冷卻技術(shù)的發(fā)展。連鑄軸承鋼技術(shù)也相應(yīng)得到了發(fā)展。日本和德國的一些特殊鋼公司在 70 年代末， 80 年代初期開始采用連鑄機生產(chǎn)軸承鋼。如山陽特殊鋼公司于 1982 年建成連鑄機，并用于軸承鋼生產(chǎn)，由于采用了全密封澆注，氧含量比模鑄低 10－ 6。但也有人認為連鑄軸承鋼材不適用于制造滾動體。例如，瑞典 SKF 公司 Ovako 廠 1991 年投產(chǎn)的新車間仍沿用模鑄生產(chǎn)軸承鋼，美國 Timken 公司 1985年投產(chǎn)的新車間，就沒有采用連鑄，估計軸承鋼的生產(chǎn)以后會越來越多地采用連鑄。 1986 和 1991 年在 ASTM舉辦的軸承鋼國際 會議上，很多廠家就主張連鑄?？傊S承鋼連鑄仍然是一個有爭議的課題。到目前為止，還沒有一篇文章報道，徹底解決了軸承鋼連鑄坯的中心碳偏析問題。 7. 國內(nèi)軸承鋼的生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀 中國的軸承鋼生產(chǎn)從 50 年代開始起步，通過 40 余年的發(fā)展，近幾年來在 產(chǎn)量上均達到年產(chǎn) 600,000t 以上，基本上滿足了國內(nèi)軸承行業(yè)的需求。特別是通過近十幾年來積極采用國際標準，不斷更新工藝裝備及工藝技術(shù)，在質(zhì)量上有了新的飛躍，品種結(jié)構(gòu)上也有一定的改善，尤其是在提高鋼的純潔度和改善鋼的碳化物均勻性方面取得了不少進步，目前我國爐外精煉軸承鋼已占軸承鋼總產(chǎn)量的 60%以上，大冶特殊鋼股份有限公司與上鋼五廠 80年代末已經(jīng)實現(xiàn)了 100%爐外精煉。 工藝 我國軸承鋼的生產(chǎn)，長期采用 10～ 30t 小容量電弧爐單煉，氧含量多在 30 10－ 6 左右，Al2O3夾雜及點狀夾雜物含量很高 ； 1967年引進 RH裝置對 100t堿性平爐鋼液進行脫氣處理，氧含量降到 20 10－ 6 左右； 80 年代初開始大力推進爐外精煉技術(shù)，相繼建立了 EAF＋ LFV、EAF＋ VAD、 EAF＋吹氬或喂絲等， 85年又投產(chǎn)兩座 50t 高功率電弧爐和一臺 60tVAD 鋼包精煉爐，標志著我國軸承鋼生產(chǎn)進入爐外精煉時代，特別是近幾年來主要特鋼廠都進行了大規(guī)模技術(shù)改造，如冶鋼建成了 60t 超高功率電弧爐 (ABB)－ 60tLF＋ VD 精煉爐 (Danieli)－連鑄 (Krupp)－ 650mm 連軋 (Pomini)。上五建成了 100tEAF－ 100tLF＋ VD－ CC－連軋等現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝路線，其中主體設(shè)備達到了 90 年代國際水平，預(yù)計不久的將來我國軸承鋼的生產(chǎn)，將要躍上一個新的臺階，主要質(zhì)量指標將達到國際先進水平。 產(chǎn)量、質(zhì)量和品種結(jié)構(gòu) 表 6~8 示出了我國近幾年來主要軸承鋼生產(chǎn)廠家的產(chǎn)量、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和氧含量的變化。從量方面看，我國軸承鋼產(chǎn)量已達 60 萬噸左右，實際上 2020 年軸承鋼產(chǎn)量已達 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。 我國高碳鉻軸承鋼的產(chǎn)量已經(jīng)不少，關(guān)鍵的問題是提高材料利用率。在這方面與 先進的工業(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)達到 60~62％，而我國到目前為止還不到 40％。近年來，日本的軸承產(chǎn)量已達 24~25 億套 /年，而軸承鋼的產(chǎn)量并未增加。我國軸承鋼產(chǎn)量與之相近，但軸承產(chǎn)量只有 8~9 億套 /年。造成我國軸承鋼材利用率低的原因。除了軸承生產(chǎn)工藝落后以外，軸承鋼材品種結(jié)構(gòu)不合理也是原因。從表中可以看出，我國的棒材比重很大 (占 80％以上 )，管材幾乎為零，瑞典、日本的管材都在 20％以上；我國的線材、帶材比重仍然較低。目前我國軸承鋼管生產(chǎn)能力已有 6～ 8 萬噸 /年。但市場不景 氣，希望軸承行業(yè)多使用管材以提高材料利用率。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到 20 106 以下。近年來，撫鋼、大冶和上鋼五廠等廠的軸承鋼氧含量已經(jīng)達到了相當不錯的水平。但是國產(chǎn)軸承鋼與瑞典SKF、日本山陽等先進廠家相比還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在以下三個方面：一是鋼中微量雜質(zhì)元素含量偏高，例如 Ti含量偏高，普遍在 30 10－ 6 以上，不能滿足先進的軸承鋼標準要求，限制了軸承鋼大量出口；二是表面質(zhì)量差 (包括尺寸精度、表面裂紋和脫碳等 )；三是內(nèi)部質(zhì)量不穩(wěn)定，波動范圍大 。因此，有必要對我國軸承鋼的生產(chǎn)工藝及冶金質(zhì)量進行更 為細致的研究工作。 表 6 我國軸承鋼的產(chǎn)量及品種結(jié)構(gòu) 年份 鋼錠，噸 鋼材，噸 品種比例， % 棒材 冷拔 鍛材 鋼絲 線材 鋼管 精煉比， % 1988 583441 456186 — 1990 707061 553496 1991 680291 440938 1992 508097 430738 1993 531723 395348 1994 761229 568281 1995 686198 547384 1996 739873 600330 1997 702876 588486 表 7 我國主要特殊鋼廠幾年來軸承鋼平均氧含量情況， 10－ 6 年份 大冶 上五 長特 齊鋼 撫鋼 大連鋼 西寧 無錫 首鋼 陜鋼 1990 16 — 1991 — — — — 1992 1993 — — 1994 － － 1995 － 1996 － － 1997 － － 表 8 1996 年我國與日本的軸承鋼材品種結(jié)構(gòu)對比 [9]，％ 國家 產(chǎn)量萬噸 棒材 管材 線材 板帶 日本 中國 8. 結(jié)束語 軸承鋼是純凈鋼代表鋼種之一，為了提高軸承接觸疲勞壽命，要降低鋼中氧和鈦含量及其它有害元素含量，并要求鋼中的非金屬夾雜物和碳化物細小彌散分布，同時要求鋼材尺寸精度高和優(yōu)良的表面質(zhì)量，軸承鋼質(zhì)量不僅與煉鋼、精煉、 連鑄有關(guān)，還和軋鋼、熱處理工藝密切相關(guān)。 首鋼試制軸承鋼，可提高知名度，而且適合首鋼的發(fā)展趨勢，其產(chǎn)品技術(shù)含量大，難度高，同時附加值高，試制將促使冶煉、軋鋼、熱處理和理化性能檢驗水平全面提高，并能夠嚴格操作和嚴格管理。 目前三煉鋼已具有生產(chǎn)軸承鋼的硬件設(shè)備，而且 2020 年矩形坯鑄機將應(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)驗豐富的工程技術(shù)人員，能夠滿足軸承鋼試制的需要。