Φ16 mm GCr15轴承钢棒材KOCKS轧机热连轧工艺数值模拟和分析
热连轧粗轧辊磨损的有限元数值模拟和工艺优化
第３ ６卷第 ２期
２ ０ １ ５年 ４月
特 殊 钢
GCr15钢管生产工艺要点与理论分析
GCr15钢管生产工艺要点与理论分析滚动轴承应用于国民经济的各个领域，是工农业不可缺少的零部件。
轴承厂用无缝钢管生产滚动轴承的轴承套圈，我国是在20世纪50年后期开始，逐步的掌握了轴承套圈的生产工艺并投入生产。
本文概要分析生产要点、关键参数及热处理工艺制度。
标签：GCr15 滚动轴承工艺要点关键参数热处理1 概述无缝钢管为原料生产轴承套圈是上世纪50年代后期，1953年鞍钢三大工程之一，鞍钢无缝厂-Φ140自动轧管机组（苏联援建）投产，当时在我国是先进、唯一的无缝钢管厂家。
由于建国后大规模经济建设，钢管需求量极大，远远满足不了市场需求。
作为当时急需的航空机构管、石油用管、枪炮军用及一般结构管都是这套Φ140机组来生产。
由于轴承钢工艺要求特殊，热处理复杂，受设备所限，在1955年后，轴承钢管生产量较少，主要用于军工等要害部门。
鉴于轴承钢管产量低、周期长、工艺复杂、热处理设备要求高等特点，至今鞍钢已经不再生产轴承钢管。
1956年后，成都钢管厂建成Φ216、Φ318周期轧管机，包钢Φ400，到1958年全国建成40余套Φ76小型无缝机组，80年衡阳建成Φ108三辊穿轧机组，随后大冶（黄石）、天津Φ250等大型国有企业相继建成投产，为我国无缝钢管蓬勃发展打下基础。
2 GCr15钢的特点及冶炼要求滚铬15钢（GCr15）至今为国内外公认的标准牌号轴承钢，为什么常用不衰呢？我们可从它的牌号和化学成份中得到答案，见下表1从表1看出：它含碳量在1%左右，含Cr量在1.5%左右，含P.S量≤0.025（属于优质钢），所以GCr15钢准确说叫高碳低合金优质铬钢。
其特点：①用高碳（1%）增加硬度和耐磨性；②用铬（1.5%）增加强度和耐腐蚀性；③加热时要防止脱碳：钢管内、外表面每边总脱碳层深度应符合高碳铬轴承钢标准（GB/18254-2002）见表2。
④非金属夹杂物和碳化物不均性等要求应符合GB/T18254-2002的规定。
GCr15轴承钢工艺改进及性能研究
ＰｒｏｃｅｓｓＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＳｔｕｄｙｏｆＧＣｒ１５ＢｅａｒｉｎｇＳｔｅｅｌ
ＷａｎｇＺｈｉ－ｆｅｎｇ１，２，ＲｅｎＨｕｉ－ｐｉｎｇ１，ＦａｎｇＱｉ１
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌａｎｄＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｂａｏｔｏｕ０１４０１０，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＲｅｇｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ；
些问题［２］。为了完善 ＧＣｒ１５生产工艺，提升与稳定 产品质量，对化学成分、钢液洁净度及碳偏析、坯料 的质量及轧制温度、斯太尔摩冷却等主要质量控制 因素进行优化；完善工艺流程、工艺参数、各工序质 量控制点和关键指标控制措施等工艺技术指导文 件，并对技术操作进行规范，最终提高了线材的表面 质量并改善了热轧组织。
钢坯运入→成批称重→入库存放→炉前上料→ 钢坯质量检查→单支称重→加热→粗轧→切头尾→ 中轧→预精轧（轧间水冷）→切头尾→精轧（轧间水 冷）→穿水冷却→吐丝成圈→散卷冷却→集卷→切 头尾→压紧打捆→称重挂牌→卸卷→入库。线材在 轧制过程中要严格控制轧制温度和时间。
２ 结果分析与讨论
２．１ 冶炼 炼钢 共 组 织 试 生 产 多 个 批 次，１１８ｍ 定 尺
ＧＣｒ１５是一种高硬度、高耐磨且合金含量较少 的高碳铬轴承钢，经热处理后具有较高的硬度、均匀 的组织、良好的耐磨性、高接触疲劳性，可用作承受 大负荷，要求高耐磨性、高弹性极限、高接触疲劳强 度的机械 零 件 及 各 种 精 密 量 具 冷 冲 模 等［１］。 该 钢 冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，对形 成白点敏感性大，有回火脆性，在应用推广中存在一
收稿日期：２０１７－１２－１１ 作者简介：王智峰（１９８７－），男，内蒙古包头市人，在读硕士，工程师，现从事生产管理工作。
GCr15轴承钢冶炼工艺分析和讨论
表 3 钡合金和铝处理轴承钢接触疲劳试验结果比较
Table 3 Comparison of fatigue life test results of bearing steel treated by barium alloy and aluminium
工艺流程 EAF2LF 钡合金处理 EAF2LFV 铝脱氧
第 24 卷第 1 期 2003 年 1 月
特殊钢
SPECIAL STEEL
Vol. 24. No. 1 January 2003 · 33 ·
GCr15 轴承钢冶炼工艺分析和讨论
王忠英 韩建淮
(钢铁研究总院 ,北京 100081) (江苏淮钢集团有限公司)
王重海
(青海博世冶金技术研究所)
摘 要 采用非真空钢包精炼及钡合金处理轴承钢工艺 ,可使轴承钢氧含量降到 10 ×10 - 6以下 ,在钢的 氧含量为 8 ×10 - 6时 ,钡合金处理钢的疲劳寿命比铝处理钢高 63155 %。
关键词 高碳铬轴承钢 钡合金 脱氧 转炉 电弧炉
An Analysis and Discussion on Steelmaking Process for GCr15 Bearing Steel
西宁三炼
60t EAF260t VD2IC/ CC
LF2
235 ×265
抚顺特钢50t EAF260t LF2 VD2IC/ CC
280 ×320
北满特钢40t EAF240t LF2IC -
本钢特钢30t EAF240t LF2IC -
大连钢厂40t EAF240t LF2 VD2IC
郑州永通10t EAF220t LF2 CC
Material Index High Carbon Chromium Bearing Steel , Barium Alloy , Deoxidation , Converter , EAF
轴承钢的热处理工艺及参数和发展
轴承钢热处理工艺参数时间：2010-06-14 08:59:46 来源：机械社区作者：时间：2010-04-19 16:29:25 来源：中国金属加工在线作者：轴承钢是质量要求很严格的钢类。
目前对轴承钢提出的要求有：用户免加工和检查、提高质量、规格细化和提高尺寸精度等，而且，对这些要求的重要程度越来越高。
为满足这些要求，JFE制钢使用了各种保证产品质量和进行精加工的设备生产轴承钢。
这些设备与新开发的提高质量的技术相结合，可以生产尺寸围宽、质量高、附加值高的热处理和热轧轴承钢。
JFE轴承钢制造技术的特点是：1）表面质量精细加工和质量检查体系用对钢坯进行火焰清理和将连铸坯轧制成小型圆坯的方法，均匀去除表面瑕疵、皮下夹杂物和脱碳层。
对质量要求特别高的材料，实施钢坯扒皮作业高度清除缺陷。
为保证小型圆坯的表面质量，用自动涡流探伤仪和磁粉探伤仪进行检查；对部缺陷，用圆坯全断面超声波探伤仪检测部孔隙和夹杂物。
2）轴承钢的精细制造技术和质量保证在线材-棒材厂，在棒材轧制线上增设线材轧制线，进行联合轧制。
对棒材和线材都采用4辊精轧机进行精轧，棒钢的尺寸精度在0.01mm以下，用户可以省略扒皮和拉拔加工。
对线材可进行自由尺寸轧制，并可以生产Φ4.2mm的小尺寸线材。
由于把线材已经轧制到锻造的尺寸，所以用户可以省略拔丝、热处理和表面处理工序。
3）提高钢的洁净度近年来，JFE制钢为了提高钢的洁净度，采用了PERM（加减压精炼）、LF（炉外精炼炉）对钢的生产工艺进行了改进。
PERM法是在转炉冶炼时，使氮、氢等气体溶解在钢中，然后，用RH炉（真空脱气）迅速减压，使钢中产生气体，利用这种气体捕捉并排除钢液中的夹杂物。
JFE制钢还在2008年新建LF炉，大大提高了夹杂物的去除能力。
采用上述工艺和设备的效果是：与原有工艺相比，夹杂物个数预测指数减少34%、夹杂物最大直径指数减少29%、夹杂物最大直径指数分布的标准偏差减少了73%。
热处理专科毕业设计GCr15轴承钢球的热处理工艺及缺陷分析
GCr15轴承钢球的热处理工艺及缺陷分析摘要：本论文重点对GCr15轴承钢球热处理工艺的设计进行了讨论，同时对热处理后其可能存在的热处理工艺缺陷进行了分析。
钢球在不同热处理工艺下虽然都能达到其使用要求，但所需的成本却大不相同，因此在满足其使用要求的同时也应该注意生产成本。
热处理常常因操作、原材料等产生缺陷，但只要有正确的热处理工艺并严格按工艺进行加工热处理缺陷也是可以避免的，即使产生了缺陷也可以采取相应的措施及时修复缺陷。
关键词：GCr15 轴承钢球热处理设计热处理工艺热处理缺陷引言滚动轴承是机械工业十分重要的基础标准件之一;滚动轴承依靠元件间的滚动接触来承受载荷，与滑动轴承相比:滚动轴承具有摩擦阻力小、效率高、起动容易、安装与维护简便等优点。
缺点是耐冲击性能较差、高速重载时寿命低、噪声和振动较大。
图 1 轴承及钢球实物图滚动轴承的基本结构（图 1）：内圈、外圈、滚动体和保持架等四部分组成。
常用的滚动体有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子。
轴承的内、外圈和滚动体，一般是用轴承钢（如GCr15、GCr15SiMn）制造，热处理后硬度应达到61～65HRC。
当滚动体是圆柱或滚针时，有时为了减小轴承的径向尺寸，可省去内圈、外圈或保持架，这时的轴颈或轴承座要起到内圈或外圈的作用。
为满足使用中的某些需要，有些轴承附加有特殊结构或元件，如外圈带止动环、附加防尘盖等。
滚动轴承钢球的工作条件极为复杂，承受着各类高的交变应力。
在每一瞬间，只有位于轴承水平面直径以下的那几个钢球在承受载荷，而且作用在这些钢球的载荷分布也不均匀。
力的变化由零增加到最大，再由最大减小到零，周而往复得增大和减小。
在运转过程中，钢球除受到外加载荷外，还受到由于离心力所引起的载荷，这个载荷随轴承转速的提高而增加。
滚动体与套圈及保持架之间还有相对滑动，产生相对摩擦。
滚动体和套圈的工作面还受到含有水分或杂质的润滑油的化学侵蚀。
在某些情况下，轴承零件还承受着高温低温和高腐蚀介质的影响。
GCr15轴承钢棒材热连轧过程温度场模拟
Ｇ ａ ｉ ｇａｇ Ｔｎ ｕｎｂ２ Ｃ ｅｇ ｉｅｇ Ｌ ｈｎｄｎ ｕｎＸａ ｕｎ ａｇ ａｇｏ ｈｎ ｅ ｎ ｉ Ｚｅｇｏ￣ ｏ ’ Ｇ Ｊｆ ２ ｕ
Ｐ ｎ ｅｇ ｅ ｇＰ ｎ Ｍａ Ｂａ ｇ ｏ ｏｕ Ｌ ｕ Ｊａ ｈ ｎ ３ ｉ ｉｎ ｅ ｇ
针对 热 轧 过 程 中 的 工 艺 参 数 建 立 相 应 的 温
度 、应力 应 变模型 、物 理冶 金模 型对 组织性 能 进 行预 报 。 以优 化工 艺设计 成 为 当今 冶金 研究 的热 点之 一 。由 于棒 材轧 制过 程具 有孔 型差 别大 、变
本文 以 国内某 厂 棒 材 热连 轧 生 产 线 为依 据 ， 对 Ｇ ｒ５轴究 ，建立温 度场 数学模 型并 编写 程序对 过 程 温度场 进行 分析 。
【 ｂｔ ｃ】 Ａｍｔ ｍｔａｍｄ ｅ ｃｔ ｍｅ ｔｅ ｉ ｂｔ ｅ ｏ ｉ ｅ Ａ ｓ ａｔ ｒ ａ ｅａｃ ｏ ｌ ｐ ｄ ｔ ｅｅｐｒｕ ｓ ｕｏ ｏｔ ｒｎ ｐ ｃ ｈ ｉ ｌ ｅｔ ｒ ｉ ｔ ａｒ ｄｔ ｉ ｆ ｗ ｋ ｇ ｉｅ ｏ ｈ ｉ ｒ ｎ ｈ
ｄ ｒｎ ｏ ａ ｌｉｇ ａ ｄ ｃ ｏｉ ｇ ｏ ｅ ＧＣｒ ｅ ｒｎ ｔ ｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔｄ ｂ ＤＭ ． Ｔ ｅ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ｕ ｇｈ ｔｂ ｒ ｒ ｌ ｎ ｏ ｌ ｆｔ ｉ ｏ ｎ ｎ ｈ ｌ ｂ ａｉ ｇ ｓｅ ｌｗａ ｒｓ ｎ ｅ ｙ Ｆ ５ ｈ ｅ ｅ ｕ ｅ ａ ｄ ｓｒｂ ｔｏ ｎ ｈ ｓ ｒａ ｅ ｎｄ ｎ ｅ ｏ ｈ ｒｌｉｇ ｉｔ ｕｉｎ ｏ ｔｅ ｕ ｆｃ ａ ｉ ｎ ｒ ｆ ｔ ｅ ｏ ｌｎ ｐｉｃ Ｗ ｏ ｔｉ ｅ ｂ ｃ ｃ ｌｔｎ ｈ ｐ ａ ｔ ｉ ｉ ｅｅ ａ ｓ ｂ ａｎ ｄ ｙ ａ ｕ ａｉ ｇ ｔ ｅ ｌ ｉ ｔ ｌ ｓ ｃｙ ｄ ｆｒ ｔｏ ｅ ｔ ａ ｐ ａ ｅ ｒｎ ｆ ｒ ｔ ｎ ｅ ｔ Ｔｈ ｅｕ ｔ ｈ ｗｅ ｔ ａ ｔｅ ｅ Ｗａ ｏ ｄ ｇ ｅ ｍｅ ｔ ｅｏｍａｉｎ ｈ ａ ｎｄ ｈ ｔ ｓｏ ｍａｉ ｈ ａ ． ｓ ａ ｏ ｅ ｒｓｌ ｓ ｏ ｄ ｈ ｔ ｈ ｒ ｓ ａ ｇ ａ ｒ ｅ ｎ ｂ ｔ ｅ ｈ ｒ ｄｃｅ ａｕ ｓ ａ ｄ ｍｅ ｕ ｅ ｎｅ ．Ａｌｏ ｔｅ ｉｆ ｅ ｃｎ ａ ｔｒ ｎ ｔ ｅ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ｅｄ ｏ ｅｗｅ ｎ ｔｅ ｐ ｉｔｄ ｖ ｅ ａ ｒ ｄ ｏ ｓ ｅ ｌ ｎ ｓ ｓ ｈ ｎ ｕ ｎ ｉｇ ｆｃｏｓ ｏ ｈ ｅ ｅ ｕ ｆ ｌ ｆ ｌ ａ ｅ ｉ ｂ ｒｒｌｉｇ ｗｅ ｎ ｙ ｅ ｙ ｅ ｌｙｎ ｈ ｄ １ ａ ｌ ｒ ａ ａ ｚ ｄ ｂ ｍｐｏ ｉｇ ｔ ｅ ｍｏ ｅ ． ｏ ｎ ｅ ｌ
浅谈GCr15轴承钢质量问题及对策
浅谈GCr15轴承钢质量问题及对策目前的轴承钢中产量最大的钢种当属GCr15这种高碳铬轴承钢，轴承钢在应用中多运用在强冲击荷载以及交变荷载这种环境下，可见轴承钢需要具备的钢种功能。
这种环境要求轴承钢的硬度以及高接触疲劳强度都能够表现良好的性质，并且对于轴承钢的韧性和淬透性具有品质要求。
当前对于轴承钢生产采用的工艺比较传统，一般是利用连铸技术，对比模铸技术，连铸产品的表面质量更优秀，并且连铸的产品成材率与成本相比更优异。
高碳铬轴承钢在其中心碳偏析的要求非常严格，所以模铸仍然很重要。
轴承钢GCr15圆钢（直径28～70mm），此钢种在进行顶锻、低倍检验的时候，钢材截面或表面常常会检测出裂纹，这对钢材的应用具有严重的影响。
利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪等先进设备对轴承钢GCr15圆钢进行金相显微组织分析，能够采集GCr15轴承钢金相组织图片，进一步展开膨胀、腐蚀情况、重构、灰度化处理，使裂纹图片更加清晰，测量更加准确，并且能够提取钢材中的碳化物颗粒，通过种种数据计算钢材中碳化物所占的比例，分析碳化物的不均匀情况，同时又能对裂纹的尺寸、内部形貌、内部夹杂进一步研究，进而评定出轴承钢GCr15圆钢的顶锻、低倍出现裂纹的原因，综合质量检验分析得出轴承钢GCr15圆钢的综合力学性能。
轴承钢GCr15圆钢在进行顶锻和低倍检验的时候，出现裂纹的研究与轴承钢GCr15化学成分关系密切。
切割轴承钢裂纹试样，对裂纹试样进行热镶嵌，再使用磨抛机进行磨制加工，随后抛光处理，然后使用扫描电镜观察存在裂纹缺陷的平面、横截面，通过仪器设备分析裂纹内部的能谱成分，使用能谱能够分析出裂纹处以及周边区域相关数据，最后使用4%的硝酸酒精进行腐蚀处理，处理后使用金相显微镜对裂纹及周边再次进行关于组织变化的观察。
1 轴承钢GCr15圆钢处理观察过程裂纹呈现出弯曲的状态，测量得出其宽度大约为15μm，放大了裂纹图像后，可以观察到主要裂纹旁边存在很多细微的树枝状分支裂纹，并且这些裂纹具有孔洞的特性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Φ16 mm GCr15轴承钢棒材KOCKS轧机热连轧工艺数值模
拟和分析
李小龙;程卫国;周立新;周敦世;邹晖
【期刊名称】《特殊钢》
【年(卷),期】2016(037)005
【摘要】采用DEFORM-3D三维大变形热力耦合弹塑性有限元软件对Φ21.5 mm GCr15轴承钢坯料在四架KOCKS轧机连轧成Φ16 mm棒材工艺过程进行了数值模拟.分析了棒材在KOCKS轧机孔型中轧制时的等效应力、等效应变、温度场以及轧制力等轧制工艺参数.结果表明,棒材在KOCKS机组中的变形主要发生在延伸孔型,精轧孔型的变形量较小,尤其在最后一道次;棒材在KOCKS机组中的宽展是不均匀,在靠近轧辊的区域宽展较小,在辊缝处宽展较大并产生鼓形;棒材在KOCKS机组中等效应变已达到芯部渗透,这对保证组织致密度和成品内部质量是非常有利的,现场各道次轧制力的实测值与模拟值的相对误差＜2％.
【总页数】5页(P5-9)
【作者】李小龙;程卫国;周立新;周敦世;邹晖
【作者单位】大冶特殊钢股份有限公司1中棒厂;大冶特殊钢股份有限公司1中棒厂;高品质特殊钢湖北省重点实验室,黄石435001;大冶特殊钢股份有限公司1中棒厂;大冶特殊钢股份有限公司1中棒厂
【正文语种】中文
【相关文献】
1.高速钢轧辊在棒材热连轧精轧机组上的应用 [J], 王秀花;王梅;郑艳
2.GCr15轴承钢Φ130mm棒材热连轧过程轧制力的数值模拟和分析 [J], 李小龙;周敦世;冯亮
3.改善GCr15轴承钢小型棒材低倍质量的连轧工艺实践 [J], 付俊薇;赵杰;刘建培;周建英
4.GCr15轴承钢220 mm×220 mm连铸坯生产Φ55～70 mm棒材的工艺开发[J], 池武
5.连轧后水冷工艺对GCr15轴承钢Φ60mm棒材网状碳化物的影响 [J], 夏伟栋; 李铮; 郑雨旸; 葛华
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。