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我國軸承鋼供需現(xiàn)狀、存在問題及質(zhì)量提高途徑(上)
后退一、我國軸承行業(yè)發(fā)展和軸承鋼供需情況
我國軸承行業(yè)已形成了較大的產(chǎn)生規(guī)模,成為獨立完整的工業(yè)體系。2007年全行業(yè)生產(chǎn)各類軸承90億套,實現(xiàn)銷售收入760億元。軸承產(chǎn)量和銷售收入居世界第三位;軸承出口創(chuàng)匯21.5億美元,進口用匯21.5億美元,進出口基本持平。軸承出口額占銷售總額的20%以上。
2007年,按銷售額計算,已形成國有:民營:三資=14:66:20的格局。同時,全行業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)能力有很大提高,為重大裝備和重點主機的配套率達到80%左右,高端產(chǎn)品開發(fā)也有重大突破。
隨著冶煉設備水平的提高和真空脫氣工藝技術的應用,以及新國家標準的實施,我國軸承鋼的冶金質(zhì)量上了一個臺階,在一些技術和質(zhì)量指標方面已達到或接近國外的先進水平。如氧含量由原來電爐鋼的30~40ppm下降到真空脫氣模鑄鋼的9~13ppm和連鑄鋼的6~10ppm,甚至更低。
二、國產(chǎn)軸承鋼與發(fā)達國家軸承鋼的差距、存在的主要問題及產(chǎn)生的原因
(一) 軸承生產(chǎn)企業(yè)軸承鋼進廠檢驗中發(fā)現(xiàn)的問題
洛陽軸研科技股份有限公司軸承鋼進廠檢驗執(zhí)行得比較嚴格、規(guī)范。2004年至2007年間購進的原材料主要是國內(nèi)主要特鋼企業(yè)生產(chǎn)的熱軋未退火軸承棒料,規(guī)格在Ф20~Ф190mm,共計106爐料,其中主要用料規(guī)格集中在Ф20~Ф50mm。按GB/T18254-2002標準,對進廠原材料進行全面復檢。
由前述兩表可以看出,表面質(zhì)量不好表現(xiàn)在表面裂紋和表面劃傷太深(對鋼絲而言),內(nèi)在質(zhì)量不好表現(xiàn)在非金屬夾雜物(B、C、D類)超標,碳化物帶狀和液析超標,低倍組織和顯微空隙不合格。
對其他軸承生產(chǎn)企業(yè)軸承鋼進廠檢驗情況進行調(diào)研,發(fā)現(xiàn)的主要問題是:(1)鋼材表面缺陷:材料裂紋;折疊裂紋;麻點(坑);夾渣;異金屬夾雜;表面脫碳;發(fā)紋。
(2)鋼材低倍缺陷:縮孔(管)殘余;翻皮;疏松;氣泡;偏析;白點;顯微孔隙;內(nèi)裂。
(3)非金屬夾雜物:點狀夾雜物;塑性硅酸鹽夾雜物。
(4)碳化物不均勻:碳化物帶狀;碳化物液析;碳化物網(wǎng)狀;退火組織不均勻。
這些缺陷都嚴重影響軸承的壽命和可靠性。
從對軸承生產(chǎn)企業(yè)軸承鋼進廠檢驗和在使用中發(fā)現(xiàn)的問題的調(diào)查研究情況來看,國產(chǎn)軸承鋼缺陷出現(xiàn)頻率最高的依次是:材料表面裂紋、縮孔、碳化物液析、碳化物網(wǎng)狀、內(nèi)裂、表面脫碳、碳化物帶狀、退火組織不合格。
(二) 國產(chǎn)軸承鋼與發(fā)達國家軸承鋼的差距
1. 軸承鋼標準水平的差距。我國國產(chǎn)軸承鋼從標準水平上與發(fā)達國家有較大差距。
與SKF D33-1標準相比,差距在GB/T18254-2002對有害元素含量未做限制,宏觀夾雜物未列為必檢項目,微觀夾雜物氮化鈦及碳氮化鈦不評級,熱軋鋼不要求檢查網(wǎng)狀,表面缺陷不用無損探傷檢查而用目視檢查,微觀夾雜物、脫碳、尺寸允許公差、彎曲度、不圓度等均控制較松。
2.國產(chǎn)軸承鋼和發(fā)達國家軸承鋼實物質(zhì)量對比檢驗結(jié)果。抽取國產(chǎn)軸承鋼、日本山陽鋼廠生產(chǎn)的軸承鋼、按SKF D33標準生產(chǎn)的軸承鋼三種棒料,進行化學成分、低倍組織和碳化物、非金屬夾雜物、碳化物顆粒尺寸及分布狀態(tài)等方面的對比分析。
(1)化學成分。三種鋼材化學成分均符合相關標準。
(2)低倍組織和碳化物。SKF3鋼材無疏松、辨析和液析。日本鋼材中心疏松與國產(chǎn)鋼材類似,但不存在碳化物液析。國產(chǎn)鋼材存在對軸承壽命和可靠性有較大影響的碳化物液析。SKF3鋼材和日本鋼材碳化物帶狀好于國產(chǎn)鋼材。
(3)非金屬夾雜。國產(chǎn)鋼材D類(點狀不變形)夾雜物數(shù)量多,顆粒尺寸大。SKF3、日本鋼材沒有發(fā)現(xiàn)粗系D類夾雜物,國產(chǎn)鋼材中則大量出現(xiàn),而且細系地安裝夾雜大于1.0級,超過標準。D類夾雜,尤其是D類大顆粒夾雜對軸承壽命和可靠性影響顯著。
(4)碳化物顆粒尺寸及分布狀態(tài)。國產(chǎn)鋼材中碳化物平均直徑及最大直徑均為最大,分別為1.25μm和10.70μm,而且大顆粒碳化物所占的比例為國外鋼材的3倍左右。碳化物顆粒尺寸及分布狀態(tài)也是影響軸承壽命和可靠性的主要因素之一。
3.用進口鋼材是和國產(chǎn)鋼材用相同工藝制造的近似型號的軸承疲勞壽命對比試驗。抽取某公司用進口GCr15軸承鋼制造的6308-2RZ軸承50套與用國產(chǎn)GCr15軸承鋼用相同工藝制造的6307軸承50套,在相同的試驗條件下進行壽命試驗對比,壽命試驗比值,用進口鋼材制造的6308-2RZ軸承是用國產(chǎn)鋼材制造的6307軸承的3倍。
(三)我國軸承鋼存在的問題和差距的原因
2.工藝技術和工藝裝備落后。在工藝技術和裝備上與國外先進企業(yè)的主要差距體現(xiàn)在:(1)冶煉裝備容量小,電爐變壓器功率小,熔煉時間長,生產(chǎn)效率低,電耗高,工藝還未最佳化。加熱、成分微調(diào)等功能尚未應用,微區(qū)成分偏析較大。
(2)連鑄錠的尺寸小,軋制比不夠。
(3)有的廠軋機為老式的橫列式軋機,剛度不夠,不能實現(xiàn)控軋和控冷,尺寸精度低,網(wǎng)狀難于控制。
(4)多數(shù)廠家無連續(xù)軋機,大鋼錠成小材時,加熱次數(shù)多,消耗高,成材率低,表面脫碳嚴重。
(5)鋼坯檢測和清理未能實現(xiàn)機械化或半自動化,表面裂紋等缺陷經(jīng)常漏檢并留在鋼材上。
(6)大多數(shù)企業(yè)沒有鋼錠高溫擴散設備,無法對碳化物的不均勻性實施進一步改善。
3.連鑄生產(chǎn)存在問題。發(fā)達國家早已使用連鑄法生產(chǎn)軸承鋼。我國真正開始采用連鑄法生產(chǎn)軸承鋼是2002年以后。由于生產(chǎn)廠家較多,難免技術水平參差不齊,各廠的連鑄錠大小不一,致使以連鑄法生產(chǎn)的軸承鋼質(zhì)量相差很大。質(zhì)量差的生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的鋼材缺陷主要表現(xiàn)在低倍組織和中心部位的碳化物不均勻性方面,即鋼材的致密度較差,往往導致低倍組織(指一般疏松、中心疏松和偏析)不合格。又因連鑄鋼與模鑄鋼結(jié)晶狀況不同,連鑄鋼易生產(chǎn)中心碳偏析,加之高溫擴散退火的裝備或工藝跟不上,常常導致鋼材中心部位的碳化物不均勻性(碳化物帶狀、碳化物網(wǎng)狀和碳化物液析)嚴重超標,給軸承廠家生產(chǎn)的軸承質(zhì)量造成很大的潛在危害。
全國軸承行業(yè)企業(yè)歷年銷售額和軸承鋼消耗量 單位:噸
年份
|
2003年
|
2004年
|
2005年
|
2006年
|
2007年
|
備注
|
|
主營銷售額
|
銷售額(億元)
|
320
|
446
|
520
|
620
|
760
|
|
同比增長
|
|
39.40%
|
16.60%
|
19.20%
|
22.60%
|
|
|
軸承鋼消耗量
|
消耗量(萬噸)
|
133.4
|
158
|
182.9
|
192.4
|
220.2
|
|
同比增長
|
|
18.40%
|
15.80%
|
5.20%
|
14.40%
|
|
各特鋼廠軸承鋼年產(chǎn)量統(tǒng)計表 單位:噸
年份/鋼廠
|
2003年
|
2004年
|
2005年
|
2006年
|
2007年
|
本特
|
18337
|
30054
|
59197
|
23689
|
32696
|
錫鋼
|
198836
|
210617
|
217279
|
251510
|
303938
|
東特
|
287452
|
442169
|
513753
|
412160
|
368172
|
萊鋼(特)
|
18338
|
12841
|
41852
|
14141
|
14289
|
首特
|
|
3601
|
1003
|
203
|
123
|
太鋼
|
345
|
302
|
19
|
0
|
1577
|
上五
|
147114
|
137347
|
116618
|
133781
|
148035
|
衡陽(管)
|
70
|
111
|
154
|
170
|
120
|
新冶鋼
|
87601
|
119757
|
115556
|
166834
|
214549
|
中原特
|
4823
|
4526
|
3986
|
1944
|
670
|
西寧
|
44901
|
37817
|
38358
|
47243
|
78349
|
齊魯特
|
|
|
24835
|
25137
|
24195
|
巨能
|
|
|
49911
|
32388
|
116942
|
石鋼
|
3956
|
27246
|
39213
|
140259
|
267885
|
長城
|
15947
|
8941
|
4769
|
8791
|
8381
|
南鋼
|
|
14684
|
51976
|
63231
|
95268
|
重特
|
16
|
26
|
84
|
73
|
108
|
淮鋼
|
|
5425
|
12857
|
7744
|
73788
|
貴陽
|
3983
|
1923
|
6791
|
9976
|
7989
|
豫永通
|
168427
|
214730
|
258793
|
271181
|
57300
|
興澄
|
333992
|
307926
|
268663
|
299324
|
333810
|
鄂鋼
|
|
|
3211
|
13988
|
20122
|
石橫
|
|
|
|
|
33876
|
合計
|
1334138
|
1580043
|
1828878
|
1923767
|
2202182
|
洛陽軸研科技使用的熱軋未退火軸承鋼棒質(zhì)量
規(guī)格(mm) |
檢驗爐數(shù) |
合格爐數(shù) |
不合格爐數(shù) |
不合格率 |
不合格原因 |
Ф20~Ф50 |
63 | 49 | 14 | 22.20% | 非金屬夾雜物(B、C、D類)超標18爐,尤其是C、D類更嚴重;表面折疊裂紋13爐;碳化物帶狀不合格8爐;液析不合格5爐;低倍組織和顯微空隙不合格3爐。注:一爐中常存在多項不合格 |
>Ф50~Ф80 |
24 | 13 | 11 | 45.80% | |
>Ф80 |
18 | 8 | 10 | 55.60% |
對洛陽某滾子廠使用的冷拉退火材調(diào)研,并對其2006~2007年間所用材料,按GB/T18579-2001復檢的質(zhì)量狀況進行了統(tǒng)計分析。
某滾子廠使用的冷拉退火軸承鋼絲質(zhì)量
年份 |
規(guī)格(mm) |
檢驗爐數(shù) |
合格爐數(shù) |
不合格爐數(shù) |
不合格率 |
不合格原因 |
2006年 |
Ф5~Ф6(以模鑄料為主) |
241 | 180 | 61 | 25% | 第一為表面劃傷太深和表面裂紋;第二為表面脫碳超標;第三是球化組織超標。 |
2007年 |
Ф5~Ф6(模鑄料+連鑄料) |
300 | 191 | 109 | 36% |
GB/T18254-2002、SKFD33-1標準主要差異對比
項目 |
SKF D33-1 B10001
SKF D33-1 B10101
|
GB/T18254-2002 |
|
代表鋼種SKF3 |
代表鋼種GCr15、GCr15SiMn等 |
化學成分 |
對Al、Ti、Ca和五害元素As、Sn、Sb和Pb有限制。(實物Al 0.006-0.0015%、Ti≤0.0016%、[0]≤0.0008%、Ca≤0.0003% |
對Al、Ti、Ca和五害元素As、Sn、Sb和Pb無限制 |
宏觀夾雜物 |
必檢項目。≤2.5mm/dm2、單個夾雜物長度≤3mm | 用戶要求時,才檢查。不得出現(xiàn)多于一處1.6mm~3.0mm的夾雜物和一處長度大于3.2mm的夾雜物 |
微觀夾雜物級別 |
A≤2.0/1.5;B≤1.5/0.5;C≤0/0;D≤1.0/0.5;Ds≤1.5 |
A≤2.5/1.5;B≤2.0/1.0;C≤0.5/0.5;D≤1.0/1.0 |
微觀夾雜物評級方法 |
氮化鈦及碳氮化鈦評級 |
氮化鈦及碳氮化鈦不評級 |
網(wǎng)狀 |
熱軋材要求檢驗網(wǎng)狀 |
熱軋材不要求檢驗網(wǎng)狀 |
脫碳 |
≤0.8%D |
≤1~2%D |
表面缺陷檢查 |
無損探傷檢查,保證表面缺陷深度≤0.3mm |
目視檢查,保證無肉眼可見缺陷 |
直徑允許公差 |
≤0.75~1%D |
≤1~2%D |
彎曲度 |
≤0.2%×棒材長度 |
≤0.4%×棒材長度 |
不圓度 |
≤65%直徑公美 |
≤(50~75)%直徑公美 |
退火材料出廠硬度 |
170~210HBS(實物190-202HBW) |
179~207HBW |
1.管理上存在諸多問題。我國軸承行業(yè)每年使用的200多萬噸軸承鋼是由20多家特鋼企業(yè)生產(chǎn)的。這些企業(yè)在技術水平、工藝裝備水平和質(zhì)量保證能力等方面良莠不齊。由于沒有嚴格的生產(chǎn)準入制度,有些生產(chǎn)企業(yè)根本不具備生產(chǎn)軸承鋼的能力。
長期的賣場市場,使軸承鋼質(zhì)量缺乏第二方、第三方監(jiān)督。絕大多數(shù)軸承生產(chǎn)企業(yè)采購軸承鋼材沒有對供貨廠家進行質(zhì)量保證能力調(diào)查和認可。絕大多數(shù)中小軸承企業(yè)沒有軸承鋼進廠檢驗的能力,僅以特鋼企業(yè)質(zhì)量保證書為依據(jù),有少數(shù)特鋼企業(yè)的質(zhì)量保證書存在造假的情況。有的軸承生產(chǎn)企業(yè)反映,有一家特鋼廠的鋼材,幾個爐號的質(zhì)量保證書上都有標明氧含量在15ppm以下,但這家軸承生產(chǎn)企業(yè)將這幾個爐號的鋼材的試樣送到鋼鐵研究總院化驗,有的爐號的鋼材的氧含量高達35ppm。
一些大型企業(yè)進廠檢驗不合格而退貨的鋼材,最后都流到?jīng)]有鋼材進廠檢驗手段的中小軸承生產(chǎn)企業(yè)。一家特鋼企業(yè)的負責人披露:“軸承行業(yè)退貨的不合格軸承鋼材,特鋼企業(yè)沒有回爐重煉過1噸,全都降價賣給其他軸承生產(chǎn)企業(yè)。”
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