Современные процессы рафинирования стали
  14.2 Подшипниковая сталь

Подшипниковая сталь содержит около 1% С и 1,5 Cr. Подшипники качения работают преимущественно на сжатие и растяжение с многократным нагружением каждого участка рабочей поверхности. Так как это нагружение происходит на небольшой поверхности – точечно, на этой поверхности в мо-мент нагружения возникают большие контактные напряжения. После большого количества циклов нагружения они приводят к усталостному разрушению подшипника.

Для подшипниковой стали большое значение имеет чистота ее по неметаллическим включениям. Присутствие в стали крупных (более 10 – 15 мкм) оксидных включений и их строчек уменьшает стойкость стали против усталостного разрушения и понижает долговечность подшипников. Поэтому одним из критериев оценки качества подшипниковой стали, а также возможности ее использования или отбраковки, является балл, характеризующий размеры оксидных включений. Достижение низкого балла по включениям, то есть отсутствия включений, величина которых превышает допустимые значения, является одной из главных задач при производстве подшипниковой стали.

Зависимость долговечности подшипников от метода производства и содержания в ней кислородаВ течение десятков лет подшипниковую сталь выплавляли в дуговых сталеплавильных печах, при этом не удавалось добиться достаточной долговечности подшипников. Значительно увеличить срок эксплуатации подшипников позволило освоение внепечной вакуумной обработки подшипниковой стали, которая в результате вакуумно-углеродного раскисления обеспечивает высокую чистоту металла по оксидным включениям. К настоящему времени использование эркерного выпуска металла из печи, вакуумной обработки и непрерывной разливки стали с защитой струи металла от вторичного окисления позволило увеличить количество циклов работы подшипников в 10 раз (рисунок 14.1). При этом долговечность подшипников из стали, полученной с использованием такой технологии, не уступает долговечности подшипников из стали, подвергнутой вакуумно-дуговому переплаву.

Рисунок 14.1 – Зависимость долговечности подшипников (В10) от метода производства и содержания в ней кислорода: 1 – дуговая сталеплавильная печь; 2 – дуговая сталеплавильная печь с эркерным выпуском (ЭВ); 3 – вакуумно-дуговой переплав

Применение внепечной обработки позволило производить подшипниковую сталь не только в дуговых сталеплавильных печах, но и в кислородных конвертерах с получением металла одинакового качества.

Технология производства подшипниковой стали в кислородных конвертерах аналогична технологии выплавки рельсовой стали. Для повышения эффективности дефосфорации высокоуглеродистого металла плавку ведут с промежуточным скачиванием подвижного основного шлака содержащего 12 – 14% FeO, сформированного в результате присадок извести и плавикового шпата в первые 6 – 8 минут продувки кислородом при большой высоте фурмы над уровнем ванны. После скачивания первого шлака наводят новый присадками извести и плавикового шпата.

При выплавке подшипниковой стали в кислородных конвертерах определенные трудности может вызывать легирование металла хромом. Присадка тугоплавкого феррохрома в ковш не возможна. Поэтому для ввода хрома в металл используют жидкие лигатуры с содержанием хрома 40 – 50%. Обычно лигатуры выплавляют в индукционной электропечи. При температуре 1600 – 1670оС их заливают в сталеразливочный ковш перед выпуском плавки из конвертера, после чего сразу проводят выпуск.

Вместо жидкой лигатуры для легирования металла хромом в ковше могут быть использованы твердые экзотермические смеси, содержащие в качестве теплоносителя кремний или алюминий.

Ввиду трудностей, связанных с необходимостью легирования металла хромом в ковше, в настоящее время подшипниковую сталь выплавляют преимущественно в дуговых сталеплавильных печах.

Плавку в дуговой печи ведут по обычной технологии с коротким окислительным периодом после расплавления. Ранние присадки извести и железной руды в периоде плавления, а также скачивание шлака и наводка нового в конце периода плавления и в начале окислительного периода должны обеспечить достаточно низкое содержание фосфора в металле при высоком содержании углерода. Легирование хромом производят присадками феррохрома в печь перед выпуском плавки. Для уменьшения угара хрома перед присадкой феррохрома производят предварительное раскисление ванны присадкой ферросилиция из расчета получения в металле не более 0,1% кремния. Низкое содержание кремния и легирование хромом не понижают эффективность вакуумно-углеродного раскисления стали при последующей вакуумной обработке, которая в настоящее время является обязательной операцией при производстве подшипниковой стали.

При высоком содержании серы в стали после выплавки ее в дуговой сталеплавильной печи в ковше кроме вакуумирования проводят также десульфурацию металла высокоосновным восстановительным шлаком.

Однако, к подшипниковой стали не всегда предъявляют высокие требования по содержанию серы. Согласно данным ряда исследований наличие в металле до 0,025 % серы даже несколько повышает долговечность подшипников, так как образование на поверхности оксидных включений сульфидной оболочки уменьшает вероятность образования трещин.

  14.2 Подшипниковая сталь
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ