轴承钢技术及市场调研报告

1、轴承钢技术及市场调研报告目 录1 轴承钢简介11.1产品结构11.2主要产品及应用领域分析21.3轴承钢质量要求及工艺路线要求32 轴承钢生产技术调研42.1 冶炼工艺42.1.1 轴承钢传统生产工艺42.1.2 轴承钢转炉生产工艺52.1.3 轴承钢炉外精炼技术72.1.4 冶炼工艺质量控制72.2 连铸工艺102.2.1 连铸轴承钢工艺102.2.2 连铸工艺采用的技术112.2.3 连铸工艺质量控制142.3 轧制工艺152.3.1 加热工序152.3.2 轴承钢热轧的组织变化172.3.3 轧钢工艺质量控制233 国内轴承钢生产概况253.1近年国内轴承钢产量情况253.2近年我国主要轴承钢生产企业的产量情况263.3轴承钢市场需求分析283.3.1下游行业快速发展带动轴承钢的发展283.3.2世界轴承生产重心转向我国将大大拉动国内轴承钢需求293.3.3我国经济持续增长将拉动轴承钢的需求293.3.4高端轴承需求带动轴承钢市场29- II -GCr15轴承钢文献综述 轴承钢技术及市场调研报告1 轴承钢简介轴承钢广泛应用于机械制造、铁路运输、汽车制造、国防工业等领域，主要是制造

2、滚动轴承的滚动体和套圈。近年来，我国轴承行业旺盛的需求促进了轴承钢生产的快速发展。2014年我国轴承钢粗钢产量292.71万吨，与2013年同期下降2.95%；2014年我国轴承钢材产量为285.57万t，与2013年同期相比减少2.65%。高碳铬轴承钢为我国轴承行业用量最大的钢种，占轴承行业用钢量的85%以上，其中，GCr15是该类钢中具有代表性的钢种之一，具有广阔的市场前景。1.1产品结构轴承是一个支撑轴的零件，是当代机械设备中一种举足轻重的零部件。它的主要功能是支承旋转轴或其它运动体，引导转动或移动运动并承受由轴或轴上零件传递而来的载荷。尽管轴承只是作为各种主机支承元件，但由于品种繁多、加工精密、尺寸范围大，所以轴承工业是机械工业中一种特殊的独立产业，并已形成了完整的工业体系。到目前为止，全世界已生产轴承品种5万种以上，规格多达15万种以上。按照轴承的结构特点、物理形状、应用领域等标准可做许多种分类，其分类具有多样性。从轴承的组成和工艺加工流程方面来说，轴承行业包括轴承成品制造企业、轴承套圈锻件加工企业、轴承套圈车加工企业、轴承滚动体（钢球、滚子、滚针）加工企业、轴承保持架加工企

3、业、轴承密封件加工企业、轴承座（含紧定套）加工企业、轴承专用设备仪器制造企业以及轴承设计、科研企事业单位等。以ISO国际标准和行业约定俗成为基础，结合轴承的摩擦性质和应用性能，可以将轴承大体分为滚动轴承、滑动轴承、特殊专用轴承和轴承附属件这四大类：（1）滚动轴承系列占到轴承生产和使用的绝大部分，超过轴承总量的80%以上，通常说的轴承在多数情况下指的都是滚动轴承。滚动轴承是指依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的一大类轴承，具有摩擦力小、易于启动、升速迅速、结构紧凑、“三化”（标准化、系列化、通用化）水平高、适应现代各种机械要求的工作性能和使用寿命以及维护保养简便等特点。包括深沟球轴承、单双向推力球、各种滚子、滚针型轴承等常见产品。按照滚动体的类型，可以将滚动轴承分为球轴承和滚子轴承两类；按照轴承的承载负荷受力方向，又可以将滚动轴承分为向心轴承和推力轴承两类。（2）靠滑动来支承转动零件的一类支承件称之为滑动轴承，包括实体型、冲压外壳型、行程型等直线运动球轴承和一些直线运动滚子、平面轴承。（3）特殊专用轴承指的是根据某些特殊器械所需要的特殊性能而相应设计的一类支承件，主要包括复合轴承、纺

4、织器械用轴承、磁力轴承、小型单向离合器、等速万向节等。（4）轴承支承件对机械转轴的支承作用还需要相关的附属件来配合完成，这主要包括螺母、衬圈、钢球、滚针套和活塞环等。1.2主要产品及应用领域分析轴承是消耗性的机械基础件，广泛应用于一切和转动相关的机械产品新增量生产和保有量折旧当中。滚动轴承种类众多，应用十分广泛。滑动轴承一般应用于高速、高精度或特别重载的情况下，需求行业基本与滚动轴承无异。针对某些特殊的支承要求而设计的一些特殊的轴承设备，如磁力轴承、复合型轴承、防高温、防低温、防水轴承则专门应用与某些特定的领域。作为配合轴承适用的轴承附属件，其需求伴随存在与所有应用轴承的行业领域中。从当前主要应用来看，汽车、摩托车、铁路、机床、风电是比较集中的几个领域：（1）汽车轴承：这里主要包括轿车和商用车两大类。轿车上使用轴承的部位有：发动机、启动器、发电机、水泵、离合器、变速器、差速器、前后轮毂、转向器、空调机等二十几个部位。轴承类型主要是小型深沟球轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、角接触球轴承和滚针轴承等。商用车上使用轴承的部位主要有：水泵、变速器、传动轴、发电机、差速器、前后轮毂、转向系统等

5、约三十个部位。轴承类型主要有：圆锥滚子轴承、深沟球轴承、滚针轴承及圆柱滚子轴承。（2）铁路轴承：包括各系列不同结构、精度等级和规格的铁路用机车、客车、货车轴承。铁路机车上使用的轴承主要是圆柱滚子轴承、调心滚子轴承、角接触球轴承、深沟球轴承，用于液力传动箱、轮毂及齿轮箱等部位。客、货车辆用轴承主要是轮毂轴承，客车用轴承多为圆柱滚子轴承，货车用轴承多为双列圆锥滚子轴承。（3）摩托车轴承：摩托车上使用轴承的部位有发动机、轮轴、转向轴、齿轮箱、传动系统等十几个部位，轴承类型以小深沟球轴承和滚针轴承为主。（4）机床轴承：数量巨大的各类机床，特别是精密机床需要配套各类高精度、高性能轴承，以保证机床加工精度。通常所说的机床用精密轴承，一般指机床主轴轴承、精密传动副和转台轴承等。（5）风电轴承：主要指的是风力发电机组配套轴承，风电轴承受力的复杂性要求产品具有高承载能力、高寿命和高可靠性，良好的防腐性能和密封性能、耐低温冲击性能、运转灵活性和平稳性等特点。主要包括偏航轴承、变浆轴承、发电机轴承、主轴轴承、变速箱轴承等。1.3轴承钢质量要求及工艺路线要求轴承钢是洁净钢的代表，除需控制以氧化物、硫化物为主的

6、夹杂物和碳的偏析外，对P、Ti、N、H等残余元素含量也有严格要求。GB/T 18254-2002高碳铬轴承钢不仅对化学成分有具体要求，尤其对氧含量有严格限制，同时对低倍组织、非金属夹杂、显微组织、碳化物不均匀性、脱碳层、表面质量等都有具体规定。表1-1 GB/T 18254-2002对GCr15轴承钢的化学成分要求（wt%）牌号CSiMnCrMoPSNiCuNi+CuO模铸连铸不大于GCr150.951.050.150.350.250.451.401.650.100.0250.0250.300.250.501512对轴承钢的质量要求，确定了轴承钢生产的关键：（1）尽最大可能减少钢中夹杂物，提高钢材纯净度；（2）严格控制和消除钢中碳化物缺陷，提高钢材的组织均匀性。图1-1 轴承钢质量控制示意图全氧和夹杂物是轴承钢冶炼中的主要难题之一。轴承钢的全氧含量一般稳定在10ppm以下，目前世界最高水平可稳定在5ppm以下。根据GB/T18254-2002要求，该钢种应采用真空脱气处理。高档的钢种必须走LF+RH组合工艺，RH定位首先是脱气，脱气前要求O、S低，必须经过LF。2 轴承钢生产技术调研2

7、.1 冶炼工艺2.1.1 轴承钢传统生产工艺轴承钢最传统的生产是采用电炉工艺。目前，国际上电炉生产轴承钢，按是否采用连铸技术，可分为两类：其一是以瑞典SKF公司为代表的“UHEAF-LF-IC”工艺；其二是以日本山阳公司为代表的“UHEAF-LF-RH-CC”工艺流程。图2-1给出两种工艺流程的比较。（a）瑞典SKF公司轴承钢生产工艺流程（b）日本山阳公司轴承钢生产工艺流程图2-1 两种工艺流程的比较近几年，SKF流程的技术进步在于其取消了轴承钢真空精炼工艺，采用钢包内铝沉淀脱氧和SKF精炼炉内吹Ar加电磁搅拌工艺，生产出高质量轴承钢。山阳厂轴承钢生产工艺的最大特点是采用高碱度渣精炼，生产超纯净轴承钢，钢中硫含量控制S0.002%。表2-1为两种工艺生产轴承钢纯净度的对比。表2-1 SKF和山阳公司轴承钢生产工艺质量对比厂名SPAlTi106T.O106SKF平均值0.020.0080.036138.1波动范围0.0130.0240.0060.0130.0270.0451016512山阳厂平均值0.010.0080.01514.55.8波动范围0.0020.0130.0060.0140

8、.0110.02214155.48.32.1.2 轴承钢转炉生产工艺采用转炉工艺生产轴承钢，出现于20世纪末期。采用转炉生产特殊钢具有明显的技术优势：（1）原料条件好，铁水的纯净度和质量稳定性均优于废钢；（2）采用铁水预处理工艺，进一步提高铁水的纯净度，适宜低成本生产高纯净度的优质特殊钢；（3）转炉终点控制水平高，钢渣反应比电炉更趋近平衡；（4）转炉钢的气体含量低；（5）连铸和炉外精炼装备和工艺水平与电炉基本相当。采用转炉生产轴承钢，日本和德国采用完全不同的生产工艺。二者主要的技术差别在于对炼钢终点碳的控制。日本采用全量铁水“三脱”预处理工艺，转炉采用少渣冶炼高碳出钢技术，生产低磷低氧钢。德国采用转炉低拉碳工艺，保证转炉后期磷效果，依靠出钢时增碳生产轴承钢。2.1.2.1 日本住友公司轴承钢冶炼工艺日本住友公司在世界上首先开发利用杂质少的铁水经转炉吹炼生产轴承钢的生产工艺。生产工艺流程如图2-2所示。图2-2 日本住友公司轴承钢生产工艺流程主要工艺特点：（1）铁水脱硫预处理S0.003%；（2）转炉进行钢水”三脱”预处理，P0.010%；（3）转炉少渣冶炼，Cr矿熔融还原，吹氧脱Ti；（4）转炉高碳出钢，C0.6%；（5）挡渣出钢，加Al深脱氧；（6）RH轻处理脱气；（7）吹Ar弱搅拌上浮夹杂。产品质量达到T.O9.010-6，Ti1510-6。2.1.2.2 德国蒂森轴承钢生产工艺德国蒂森轴承钢生产工艺流程如图2-3所示。图2-3 德国蒂森轴承钢生产工艺流程工艺特点：（1）140t转炉低碳出钢，吹炼后期脱P，终点碳控制在：C=0.030.04%；（2）转炉无渣出钢至白云石衬钢包内；（3）出钢过程合金化，加少量Al脱O；（4）RH脱气处理。产品质量达到T.O（712）10-6，H210-6。2.1.3 轴承钢炉外精炼技术轴承钢的炉外精炼工艺，根据对硫的不同控制要求，分为“高碱度渣”和“低碱度渣”两种精炼工艺。高碱度渣精炼工艺：控制渣中碱度（CaO+MgO）/（SiO2+ Al2O3）3.0，渣中T.Fe1.0%。其特点是具有很高的脱硫能力，可生产S2010-6的超低硫轴承钢。同时，高碱度渣的脱氧能力强，可大量吸附Al2O3夹杂，使钢中基本找不到B类夹杂。但由于渣中CaO含量高，容易被

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