轴承钢 1.3501 mmk

轴承钢采用连铸工艺，减少连铸坯的中心偏析。为改善轴承钢连铸坯的中心偏析，该公司采用的是弯曲型大方坯连铸机，同时在结晶器内和凝固末期安装了电磁搅拌装置。对于SUJ2之类的钢种来说，由于固液共存区较广，凝固末期可以移动的黏稠钢区也较广，容易产生明显的中心偏析，仅在结晶器内或结晶器下方搅拌所增加的等轴晶对中心偏析的改善效果不大。在轴承钢钢水平均固相率占0.1%~0.2%时，凝固末期是搅拌的*佳时间。由于阻碍了黏稠钢水的等轴晶区移动，改善中心偏析的效果非常好。神户制钢开发出的超纯净钢，其钢中氧含量为4×10-6，钛含量为7×10-6。超纯净轴承钢的夹杂物个数少，*大夹杂物粒径也小。对非金属夹杂物采用酸溶解法进行评价，超纯净轴承钢的非金属夹杂物*大粒径为23μm~27μm，按传统工艺生产的轴承钢的非金属夹杂物*大粒径为50μm~52μm，两者相差在1倍左右，超纯净轴承钢的非金属夹杂物的晶粒尺寸更为细小。超纯净轴承钢不仅Al2O3夹杂物的粒径更小，而且钛系夹杂物的含量也较少，颗粒也较细小。接触疲劳寿命试验结果表明，超纯净轴承钢的接触疲劳寿命是传统钢的2.6倍。

JFE钢铁公司川崎制铁厂转炉生产轴承钢的工艺流程为：高炉→铁水预处理(脱硫，脱磷)→转炉吹炼(顶底复吹每次装载180t)→除渣→钢包精炼→真空处理(RH)→连铸(4流连铸机，400mm×560mm)→均热→开坯(150mm方坯)→钢坯修磨(研磨修理)→棒材轧制。该公司在铁水预处理阶段分别将磷含量和硫含量降至≤0.015%和0.005%的超低水平，故在随后的转炉吹炼中可确保*终碳含量达到0.90%左右的高水平，从而尽可能减少钢中的氧和氧化物夹杂含量，确保钢的高纯净度。此外采用挡渣出钢技术，尽量使渣不流入钢包中。在钢包精炼中，加入CaO-SiO2-Al2O3精炼渣实现碱度，黏度和熔点的*佳化，随后吹入氩气进行强搅拌，再在RH炉中进行大循环量的脱气，使钢液中非金属夹杂物上浮，提高钢的洁净度。连铸工序中实施密封连铸，铸出400mm×560mm的大断面连铸坯。

轴承钢是用来制造滚珠，滚柱和轴承套圈的钢。轴承在工作时承受着极大的压力和摩擦力，所以要求轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限。对轴承钢的化学成分的均匀性，非金属夹杂物的含量和分布，碳化物的分布等要求都十分严格，是所有钢铁生产中要求*严格的钢种之一。1976年国际标准化组织ISO将一些通用的轴承钢号纳入国际标准，将轴承钢分为：全淬透型轴承钢，表面硬化型轴承钢，不锈轴承钢，高温轴承钢等四类共17个钢号。有的国家增加一个类别为特殊用途的轴承钢或合金。我国已纳入标准的轴承钢分类方法与ISO相似，分别对应为高碳铬轴承钢，渗碳轴承钢，不锈耐蚀轴承钢，高温轴承钢四大类。近五十年来我国还在轴承钢钢种及其轴承用材料方面，如无铬轴承钢，中碳轴承钢，特殊用途轴承钢及合金，金属陶瓷等取得了很大的进展。高碳铬轴承钢GCr15是世界上生产量*大的轴承钢，含碳Wc为1%左右，含铬量Wcr为1.5%左右，从1901年诞生至今100多年来，主要成分基本没有改变，随着科学技术的进步，研究工作任在继续，产品质量不断提高，占世界轴承钢生产总量的80%以上。以至于我们所说的轴承钢如果没有特殊的说明，那就是指GCr15。

表1为国外部分高质量轴承钢生产的工艺流程和钢质量情况，其中冶炼设备和工艺的主要特点为：
为降低消耗，提高产品质量和质量稳定性及便于进行二次精炼，冶炼设备大型化。
为降低钢中残余元素，对钢铁料进行精选或者采用高炉铁水为原料。
为减少氧化渣的带入，采用无渣出钢技术或者真空除渣技术。
采用以RH为主的真空脱氧，进一步降低钢中氧含量和氢，氮含量。
国内几家主要轴承钢生产厂2001年轴承钢产量，氧含量及主要工艺流程如表2所示。
从表1和表2的比较可知，国外轴承钢的生产均采用大电炉或转炉初炼提供低残余元素和低磷的粗钢，再进行二次精炼和真空脱气工艺降低钢中的气体含量，其中二次精炼设备以LF为主，真空处理设备以RH为主。而国内轴承钢的生产主要以小电炉和模铸生产为主，经过近几年的技术改造，大部分厂初步具备了大电炉粗炼，LF(CD)精炼和连铸条件，并已经开始连铸轴承钢的生产。但国内轴承钢生产厂均为电炉初炼，无一家采用转炉提供高质量的粗钢，以二次精炼而言，国内各厂几乎都采用LF精炼，并配备VD真空设备，但从脱氮，脱氢效果分析，VD效果远不如RH。不但VD脱气效果差且运行成本较高，许多工厂在实际生产中并未采用VD脱气。

轴承钢通过各种夹杂物对轴承钢疲劳寿命影响的分析可知，铝酸钙点状夹杂对疲劳寿命危害*大，为防止点状夹杂的生成，对轴承钢冶炼规定严禁采用钙合金处理，并要求钢中钙含量≤10*10-6。由于钡与钙同属碱土金属，所以有人认为采用钡合金处理轴承钢，可能导致含钡的铝酸钙夹杂产生。对此颜根发从形成铝尖晶石系氧化物的晶体结构和元素配位数进行分析，认为钡的脱氧产物不会与Al2O3形成高熔点的铝尖晶石。而且，由于钡具有比铝更大的脱氧能力及较大的原子半径，钡的脱氧产物可与铝，硅脱氧产物生成**熔点为1122℃的低熔点夹杂，该夹杂极易上浮排出，从而导致钢中氧含量迅速降低。对轴承钢用钡合金处理后的疲劳寿命对比试验结果如表3所示，在氧含量为8*10-6的情况下，钡合金处理钢的额定疲劳寿命比铝处理钢高63.55%。因此，钡合金可用做轴承钢精炼的高效脱氧和夹杂物变性剂。

轴承钢属白点敏感性钢，为降低钢中氢含量和进一步降低氧和氮含量，要求对轴承钢进行真空处理。由于RH优异的脱气效果，国外一般采用RH进行真空处理，并根据钢中碳含量和脱气目的不同，采用LF-RH或RH-LF流程，一般在钢中碳含量较低，以脱氧为主要目的时，采用RH-LF流程，但为补偿RH脱气过程中的温降，要求高温出钢。而钢中碳含量较高时，采用LF-RH流程。在国内轴承钢生产过程中，一般采用LF或LF-VD精炼工艺，在LF-VD流程中，由于在LF已进行了沉淀脱氧，VD的主要任务在于脱氮和氢。

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