軸承鋼的生產(chǎn)與發(fā)展研究報(bào)告-文庫(kù)吧資料
2025-05-02 12:52本頁(yè)面
【正文】 量比鋼包坑脫氣處理大大降低，達(dá)到15106左右。隨著爐外精煉技術(shù)的發(fā)展，山陽(yáng)特殊鋼公司從60年代中期開(kāi)始，對(duì)鋼的生產(chǎn)進(jìn)行了幾次大的技術(shù)改造。1939年日本政府指定山陽(yáng)為軸承鋼專業(yè)廠，1959年改稱為山陽(yáng)特殊鋼公司。山陽(yáng)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(jiǎn)介。從60年代以來(lái)，特別是近十幾年以來(lái)，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。研究SKF公司軸承鋼生產(chǎn)工藝的演變，發(fā)現(xiàn)它有一個(gè)并非鮮為人知的特點(diǎn)，那就是SKF工藝是由酸性平爐過(guò)渡到今天的堿性電弧爐加上爐外精煉。到目前為止，SKF公司軸承鋼生產(chǎn)工藝采用以下模式：BEA(堿性電弧爐)－除渣－加Al脫氧－合金化－加熱－脫硫－真空或非真空下電磁攪拌＋吹氬攪拌－鋼錠模鑄()。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。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(lái)，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)。經(jīng)過(guò)研究，SKF公司發(fā)現(xiàn)，真空碳脫氧工藝時(shí)間長(zhǎng)，效率不高。70年代中到80年代初，SKF公司對(duì)工藝再一次進(jìn)行改革。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。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。這種雙殼爐體的目的是為了盡可能利用變壓器的最大功率。SKF－MR法是SKF熔煉加精煉的意思，是一種兩步煉鋼法。表2 非金屬夾雜物評(píng)級(jí)廠名工藝非金屬夾雜物分類評(píng)級(jí)ABCD 細(xì)粗細(xì)粗細(xì)粗細(xì)粗SKF100tEAFASEASKFIC00 000山陽(yáng)90tEAFTSTLFRHCC90tEAFEPTLFRHCC 000 0 00蒂森EAFRHICTBM(轉(zhuǎn)爐)RHICTBMRHCCTBMRH+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(méi)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。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。表1 世界各主要軸承鋼生產(chǎn)廠的生產(chǎn)工藝及鋼中微量含量元素國(guó)家廠名生產(chǎn)工藝106Ti106Al%S%P%瑞典SKFEAF除渣ASEASKFIC()日本山陽(yáng)90tEAF傾動(dòng)式出鋼LFRHIC90tEAF傾動(dòng)式出鋼LFRHCC90tEAF偏心爐底出鋼LFRHIC14~15~ ~ —日本神戶鐵水預(yù)處理轉(zhuǎn)爐吹煉倒包除渣ASEASKFCC(立彎式大截面坯)15~日本愛(ài)知80tEAF真空除渣LFRHCC15日本和歌山轉(zhuǎn)爐CC轉(zhuǎn)爐RHCC2212—————日本高周波EFASEASKFEFASEASKF吹A(chǔ)r209德國(guó)蒂森高爐140t轉(zhuǎn)爐TBMRH喂絲IC高爐140t轉(zhuǎn)爐TBMRH喂絲IC－－－－－－－－SKF公司是世界上著名的跨國(guó)集團(tuán)公司，經(jīng)營(yíng)項(xiàng)目很多，主要包括：機(jī)械設(shè)備、軸承、鋼材等。表1~2列出了世界典型軸承鋼生產(chǎn)廠的生產(chǎn)工藝及質(zhì)量。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(SLD)和真空循環(huán)脫氣法(RH)精煉 ，發(fā)展到今天的綜合冶煉工藝，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，設(shè)備較多，但歸納起來(lái)只有三種：一是電爐流程：即電爐－二次精煉－連鑄或模鑄－軋制；二是轉(zhuǎn)爐流程：高爐－鐵水預(yù)處理－轉(zhuǎn)爐－二次精煉－連鑄－軋制；三是特種冶金：真空感應(yīng)熔煉(VIM)、電渣重熔(ESR)等－軋制或鍛造。日本則大有后來(lái)居上之勢(shì)，經(jīng)過(guò)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。由于不斷采用新技術(shù)，軸承鋼的氧含量及其它有害元素含量不斷下降，疲勞壽命不斷提高。6 國(guó)外軸承鋼發(fā)展概況發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于軸承鋼的生產(chǎn)及其科研極為重視，其中以瑞典、日本、德國(guó)等國(guó)表現(xiàn)突出。由此可以推斷出，增加殘余碳化物會(huì)造成疲勞壽命降低。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。結(jié)果表明，%%，疲勞壽命提高。因此，殘余碳化物含量為7~8%時(shí)是否壽命最高，這一結(jié)論還是一個(gè)問(wèn)題。但這種試驗(yàn)結(jié)果是用含碳量一定的鋼(%C)，在不同溫度淬火條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出的。殘余碳化物的含量同樣影響疲勞壽命。由于起因相同，減輕和消除的方法也相同。當(dāng)偏析嚴(yán)重達(dá)到共晶成分時(shí)，形成共晶碳化物。大冶材的接觸疲勞壽命L隨網(wǎng)狀級(jí)別的增加，接觸疲勞強(qiáng)度下降。最終在鋼中呈沿晶的網(wǎng)絡(luò)狀分布。~%，%，橫向?yàn)?88%。他們將直徑為100mm的GCr15SiMn棒料(、邊緣為2級(jí))在1150℃擴(kuò)散退火15h，；以未經(jīng)擴(kuò)散退火的直徑為100mm的鋼棒改鍛為60mm，在790℃進(jìn)行球化退火；再將兩者一同加工成疲勞試樣進(jìn)行試驗(yàn)。 帶狀碳化物是由枝晶偏析引起的。碳化物顆粒越大，這種濃度差也越大。%，做推力片壽命試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：細(xì)顆粒材料比粗顆粒材料顯著要好，平均壽命(L50)∶1，之所以粗顆粒碳化物比細(xì)顆粒碳化物壽命差，他們認(rèn)為：軸承鋼在淬火溫度下，奧氏體的含碳量不是充分均勻的。~，結(jié)論是：碳化物顆粒間平均距離的對(duì)數(shù)的倒數(shù)和疲勞壽命呈直線關(guān)系，即碳化物顆粒越細(xì)小，壽命越高。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)。碳化物細(xì)小，分布均勻，疲勞壽命較好(見(jiàn)圖7)。軸承廠要求軸承鋼材中碳化物顆粒細(xì)小，形狀規(guī)則，而且分布均勻。特別是隨著冶煉、澆鑄等技術(shù)的進(jìn)步，在鋼中氧含量及氧化物夾雜含量極低的情況下，碳化物的作用就顯得更為重要了。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。夾雜物離開(kāi)這個(gè)位置越遠(yuǎn)，其危害就越小。同一個(gè)夾雜物，由于離開(kāi)表面的距離不同，其影響程度也不一樣。有時(shí)甚至后者影響更大，因?yàn)橥ǔＲ粋€(gè)軸承件的破壞，往往是由許多夾雜物中的一個(gè)大型夾雜物所引起的；夾雜物的形狀多種多樣，有圓形和方形，有條狀、角狀和鏈狀等不規(guī)則形狀。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。因?yàn)槊總€(gè)夾雜物周圍都有應(yīng)力場(chǎng)，兩夾雜物過(guò)于靠近則兩應(yīng)力場(chǎng)就會(huì)疊加起來(lái)。 關(guān)于夾雜物的幾何性因子對(duì)滾珠軸承接觸疲勞壽命的影響，歷來(lái)試驗(yàn)結(jié)果和理論分析是一致的。 以上說(shuō)明，非金屬夾雜物對(duì)軸承鋼性能的有害影響因素，歸納起來(lái)，可以分為兩個(gè)方面。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。圖6是含D類(點(diǎn)狀)和B類(Al2O3)夾雜物鋼的彎
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