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    電渣軸承鋼球化退火過程中脫碳超標(biāo)產(chǎn)生原因及改進(jìn)措施

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    電渣軸承鋼球化退火過程中脫碳超標(biāo)產(chǎn)生原因及改進(jìn)措施

    電渣軸承鋼球化退火過程中脫碳超標(biāo)產(chǎn)生原因及改進(jìn)措施

    摘 要 本文依據(jù)鋼材熱處理時(shí)產(chǎn)生氧化和脫碳的基本原理,結(jié)合XX公司現(xiàn)有罩式退火爐對(duì)軸承鋼進(jìn)行冷拔坯料球化退火的特點(diǎn),對(duì)軸承鋼(GCr15)冷拔材產(chǎn)生脫碳超標(biāo)原因進(jìn)行了分析,并制定了能夠滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的改進(jìn)措施。

    關(guān)鍵詞 電渣軸承;鋼球化退火;脫碳超標(biāo);對(duì)策;分析

    0引言

    電渣軸承鋼是用于制造滾動(dòng)軸承(滾珠)的主要鋼材,XX公司有三十余年生產(chǎn)軸承鋼的歷史,是國內(nèi)軸承鋼主要生產(chǎn)基地之一,本公司所采用電爐+LF爐外精煉+VD真空脫氣+ESR電渣重溶雙聯(lián)工藝生產(chǎn)的鐵路貨車用滾動(dòng)軸承用鋼和高精度冷拔百度搜索:99建筑網(wǎng),查看數(shù)百萬資料
    四、六級(jí)品,一直處于國內(nèi)領(lǐng)先水平,它是鐵道部指定的四家鐵路貨車軸承用鋼定點(diǎn)生產(chǎn)廠家之一,電渣軸承鋼的銷售量占全國鐵路貨車軸承用鋼約占50%。然而,因軸承鋼脫碳超標(biāo)必須采用車削工藝生產(chǎn)從而影響了成材率及生產(chǎn)成本,另一方面軸承鋼冷拔材脫碳用戶復(fù)檢合格率低。因此,用戶提出了脫碳超標(biāo)異議,用戶要求退貨及索賠,這方面嚴(yán)重影響了公司產(chǎn)品的信譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益的提升,本文依據(jù)鋼材熱處理產(chǎn)生脫碳的基本原理,并根據(jù)XX公司生產(chǎn)實(shí)際情況驗(yàn)證,從中找到了電渣軸承鋼球化退火產(chǎn)生脫碳的原因,并依此制定出了行之有效的改進(jìn)措施。脫碳會(huì)降低鋼材的淬火硬度和耐磨性,所以對(duì)于高硬度狀態(tài)使用的軸承鋼是非常有害的缺陷,同時(shí),脫碳后任何熱處理狀態(tài)的鋼材的疲勞強(qiáng)度都會(huì)降低,所以,受循環(huán)載荷的鐵路貨車用軸承鋼(滾珠)必須防止脫碳。

    1原因分析

    1.1脫碳的產(chǎn)生原因

    二氧化碳和水蒸汽對(duì)鋼是氧化性的,所以鋼在含有氣體的氣氛中加熱,會(huì)按下式發(fā)生反應(yīng)而生成氧化皮:

    這些氣體還會(huì)與鋼中的碳按下式反應(yīng)而引起脫碳:

    1.2表面脫碳超標(biāo)產(chǎn)生原因

    從鋼的脫碳環(huán)節(jié)來看,主要包含兩個(gè)過程,第一個(gè)是鋼表面碳原子被氧化的過程;第二個(gè)過程中鋼表面碳原子的濃度不斷降低,根據(jù)化學(xué)質(zhì)量平衡的原理,位于中心部位的碳原子將不斷向兩邊擴(kuò)散,所以導(dǎo)致碳脫層也在不斷增加,消耗的時(shí)間越長,脫碳越明顯。從化學(xué)角度上分析,脫碳其實(shí)指的就是鋼中碳原子在高溫的作用下跟氧原子和氫原子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生出CO,在一般情況下,鋼表面的氧化反應(yīng)跟脫碳反應(yīng)是同時(shí)進(jìn)行的,兩者都是溫度高于AC1這個(gè)相變點(diǎn)才發(fā)生的。如果鋼表面的氧化速度小于碳原子從鋼內(nèi)層向外層逐漸擴(kuò)散的同時(shí)產(chǎn)生氧化反應(yīng),因此,氧化作用在相對(duì)較弱的氧化性環(huán)境中更容易出現(xiàn)較深的脫碳層。


    當(dāng)罩氏爐退火以后,在裝鋼后爐灶中還會(huì)剩下一部分的空氣,在這個(gè)時(shí)候進(jìn)行蓋罩封閉后,鋼材的表面就可以形成一層厚度很薄并且致密的氧化化皮。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明,如果爐子內(nèi)部的空氣溫度長時(shí)間低于或者等于780℃,那么產(chǎn)生的脫碳層的深度一般為0.10 mm~0.15mm,但是當(dāng)溫度高于780℃的時(shí)候,并且持續(xù)7個(gè)小時(shí)以后,爐內(nèi)的脫碳層深度一般為0.20 mm~0.35mm,這充分說明了在高溫條件下,鐵的氧化速度要比碳的擴(kuò)散速度更慢。

    1.3球化退火溫度低的產(chǎn)生原因

    產(chǎn)生球化退火溫度低的主要原因是因?yàn)殇摬那蚧嘶饡r(shí)的溫度低于相變需要的溫度。罩式退火爐在對(duì)電渣軸承鋼進(jìn)行球化退火時(shí)·,在爐上層的鋼材表面脫碳會(huì)超標(biāo),而爐下層鋼材球化溫度低的情況存在,其主要原因是因?yàn)橥粻t上下層的鋼材有較大溫差,在鋼材裝爐升溫后7小時(shí)后,這時(shí)爐內(nèi)鋼材上部溫度高,下部溫度低(溫差30℃-40℃)。

    1.4球化退火溫度低的改進(jìn)措施

    為了盡可能的縮短保溫的過程,爐內(nèi)鋼材上、下兩層之間的溫差,就需要在升溫過程中,當(dāng)鋼材上層的溫度差低于770℃的時(shí)候進(jìn)行升溫處理,從而提高爐內(nèi)的氣氛溫度,將爐內(nèi)的溫度升高至780℃,這樣做的主要目的是為了降低上、下鋼材之間的溫度差;當(dāng)鋼材上層的溫度高于770℃的時(shí)候,應(yīng)該將爐頂?shù)臏囟认陆抵?70℃~775℃范圍內(nèi),這樣不僅可以有效控制鋼材上層溫度的升高,還可以逐漸降低鋼材下層的溫度,一直當(dāng)鋼材的溫度超過765℃并且燒透后,整個(gè)保溫環(huán)節(jié)結(jié)束。

    1.5退火爐操作措施的改善

    對(duì)于退火爐操作措施的改善主要是要重點(diǎn)掌握好爐膛壓力、燒嘴開度以及助燃風(fēng)三個(gè)方面。

    1.5.1爐膛壓力大小的調(diào)整

    為了將爐膛的壓力降低,又避免負(fù)壓和時(shí)間過長造成的鋼材下層脫碳超標(biāo)的現(xiàn)象,可以利用保溫時(shí)間控制好爐膛壓力的微正壓,并提高爐膛內(nèi)氣氛的均勻性。

    1.5.2燒嘴開度大小的調(diào)整

    在升溫的過程中,當(dāng)煤氣的發(fā)熱值高的時(shí)候,要適當(dāng)?shù)臏p小燒嘴的整體開度,如果不這樣的話就容易導(dǎo)致燒嘴前壓力過小,爐內(nèi)火焰時(shí)間短,這樣不利于降低鋼材上、下層的溫度差,當(dāng)煤氣的發(fā)熱值低的時(shí)候則應(yīng)該適當(dāng)?shù)脑黾訜煺w開度。

    1.5.3助燃風(fēng)大小調(diào)整


    升溫時(shí),助燃風(fēng)應(yīng)根據(jù)煤氣流量適當(dāng)開大,保溫時(shí),煤氣使用量較小,助燃風(fēng)相對(duì)關(guān)小。助燃風(fēng)的大小主要是根據(jù)煤氣使用量決定的,如果助燃風(fēng)過大,則爐內(nèi)的火焰太短,不利于減小爐內(nèi)鋼材上下層溫差。

    2結(jié)論

    通過生產(chǎn)工藝、退火操作兩方面對(duì)電渣軸承鋼球化退火生產(chǎn)過程進(jìn)行了改進(jìn)后,基本解決了鋼材表面脫碳超標(biāo)問題,軸承鋼冷拔材脫碳指標(biāo)用戶復(fù)檢合格率達(dá)95%以上,滿足了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求,同時(shí),公司的效益有了明顯改善。

    參考文獻(xiàn)

    [1][日]吉田亨.預(yù)防熱處理廢品的措施等著[J].機(jī)械工業(yè)出版社,1979(11):114.

    [2]宋維錫.金屬學(xué)[M].冶金出版社,1980(5):28-30.

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