轴承钢的滚动接触疲劳与寿命预测模型

轴承是现代工业中最重要的钢铁部件之一,而次表面滚动接触疲劳(RCF)是轴承主要的失效模式。为了深入理解轴承钢的RCF失效过程,首先从力学和材料学两个角度对轴承钢的RCF过程进行了描述,提出RCF过程的实质是由位错和碳原子的交互作用造成的次表面组织演变过程;然后介绍了预测轴承RCF寿命的工程模型和理论模型,指出将工程模型与理论模型相结合、将在循环载荷作用下微观组织的演变与RCF寿命相结合是未来工作的两个重要方向;最后对全流程、多尺度的轴承钢设计问题进行了展望,提出耦合物理冶金学算法与人工智能算法以及多学科交叉的重要工作思路。     

轴承钢的长寿命化设计

轴承是工业机械中应用最广泛的部件之一,长期以来其服役寿命一直被滚动接触疲劳(RCF)寿命所制约。轴承钢对轴承的性能起着至关重要的作用,实现其长寿命化设计是提高轴承RCF寿命的关键环节。基于对国内外最新进展的分析总结,提出了提高冶金质量、创新热处理工艺和开发新型轴承钢的长寿命化设计方法,希望能为国内的轴承领域研究提供一些理论基础。     

以抗疲劳性能提升为目标的高碳轴承钢质量改善

轴承钢制造企业不仅需要关注自身产品的检验质量,更需要关心产品在下游用户和终端用户的使用质量。疲劳寿命是轴承钢使用性能较为有效的评价指标。兴澄特钢的滚动接触疲劳(RCF)和旋转弯曲疲劳(RBF)试验结果显示,夹杂物是影响高碳轴承钢疲劳失效的主要因素,钢中夹杂物的尺寸增加和偏析引起的夹杂物在中心的偏聚,会加速轴承钢使用的疲劳失效。通过浇铸钢水过热度控制并与轻压下工艺相匹配,可以改善连铸钢中心缺陷,降低因中心缺陷遗传导致的钢材使用疲劳失效概率。通过改变中间包形状优化浇铸过程钢水的流动,减少了钢中对轴承钢疲劳破坏敏感性强的B类和DS类夹杂数量和全氧含量,也减少了夹杂物总数量,有利于提升轴承钢的疲劳寿命。通过改善轴承钢纯净度和成分均匀性提高轴承钢疲劳寿命,仍然是兴澄特钢今后很长时间内的主要工作方向。     

轧辊轴承失效原因分析及对策

涟钢2250热轧板厂轧辊轴承从理论寿命来计算已到使用末期效模式,本文从几种典型的失效形式对性措施和改进方案,以达到提高轧辊轴承使用寿命的目的热轧板厂轧辊轴承从理论寿命来计算已到使用末期,近两年出现了一系列不同状态的损伤失几种典型的失效形式中重点对安装调整和维护方面的因素进行分析,并提出了一些必要的针以达到提高轧辊轴承使用寿命的目的。近两年出现了一系列不同状态的损伤失并提出了一些必要的针     

冷轧机张紧辊异常抱死故障处理研究及应用

针对冷轧机张紧辊异常抱死的故障,从张紧辊结构和所用轴承入手,通过动、静载荷计算、寿命计算、润滑、游隙等轴承失效原因分析,找出了轴承抱死的根本原因为热膨胀导致辊变形膨胀量过大及辊动平衡变差,得到了一端调心定位一端浮动调心的新选轴承依据,提高了轴承使用的可靠性。     

鞍钢2150mm热连轧机组工作辊轴承技术改进

对鞍钢2150 mm热连轧机组工作辊轴承冲击载荷分布及疲劳失效等有关数据进行了统计分析,详细论证了轴承的失效形式及失效原因。同时结合现场实际,制定了具体改进措施,实施后提高了轴承使用寿命,降低了设备维护成本。     

轴承钢中氧化物的控制及工艺分析

山东寿光巨能特钢有限公司通过加强电炉终点碳的控制,出钢过程强预脱氧,合理的氩气搅拌,控制出钢过程下渣量,调整精炼炉渣系,控制钢中铝含量,VD真空冶炼,连铸全程保护浇注等一系列措施,轴承钢材中的全氧含量控制为(8～12)×10-6,提高了钢材的洁净度。     

CSP精轧机组主减速机轴承承载能力分析及优化设计

针对某钢厂CSP(Compact Strip Production)产线精轧机组主减速机轴承频繁失效问题,在获取减速机力能参数基础上,结合精轧机监测系统数据,采用有限元仿真对轴承应力水平进行分析,获得轴承及保持架应力谱,再采用疲劳累积损伤理论对轴承使用寿命进行分析,得出轴承保持架疲劳破坏是轴承失效的主要原因.因此,对轴承结构形式进行了优化,将原轴承更换为穿销孔轴承,重新进行疲劳寿命评估,发现改进后的轴承保持架的疲劳寿命很长,产生损坏的机率极少,可从根本上解决轴承故障问题.     

大型板带轧机工作辊轴承载荷分布实验研究

通过对四列组合轴承载荷分布的模拟实验研究，提出了轴承径向载荷分布的检测方法，为宝钢2050精轧机提高工作辊轴承寿命的研究工作提供了可靠的实验手段与试验数据，实验结果对研究轴承破坏机理具有重要参考价值。     

帘线钢精炼工艺技术研究

针对高品质帘线钢对钢中夹杂物组分及钢液洁净度的严格要求,系统地开展了钢包顶渣组成和精炼工艺流程的研究。理论研究结果和生产实践表明,精炼过程将钢包顶渣二元碱度(CaO/SiO_2)控制在1.0左右,渣中Al_2O_3含量控制在6%~8%,可以将夹杂物基本控制在低熔点塑性区域;与De S-LD-LF-Ar-CC工艺相比,采用De SLD-LF-RH-CC生产工艺可以在实现夹杂物塑性化转变的同时进一步降低钢中T[O]、[N],提高钢液洁净度。所生产的帘线钢吨钢断丝率平均为0.47次/t,疲劳寿命在2万次以上。     

300 t RH炉化学升温工艺对IF钢洁净度的影响

为了研究RH炉化学升温工艺对IF钢洁净度的影响, 针对RH不同阶段进行化学升温,通过取样分析对铸坯全氧、夹杂物数量密度分布、夹杂物尺寸三指标进行系统分析,定量评价RH化学升温节点及升温幅度对钢水洁净度的影响。结果表明,RH化学升温时,钢水洁净度恶化,铸坯全氧质量分数增加了0.000 8%～0.001 3%;在同一升温值、不同升温节点条件下,以RH升温32～36 ℃为例,方案4团簇状夹杂物尺寸达到20 μm,小于方案5团簇状夹杂物尺寸30 μm。因此,采用“脱碳中前期＋脱碳终点”升温工艺,夹杂物尺寸优于“脱碳终点”升温工艺。生产实践中,若钢水进RH炉温度低,在RH升温操作不可避免的条件下,应采用“脱碳中前期＋脱碳终点”升温工艺,以减少RH升温操作对钢水洁净度的影响。     

高疲劳寿命轴承钢洁净度现状及研究进展

对比了国内外高疲劳寿命轴承钢主要杂质元素、主要夹杂物特征等冶金性能的差异，并对比了不同冶金质量下，轴承钢的疲劳性能及诱发疲劳断裂的因素，总结了国产轴承钢洁净度现状及与国外优质轴承钢的差距。在此基础上，围绕高疲劳寿命轴承钢，以进一步提高国产轴承钢质量为目的，分析梳理了国产轴承钢冶炼技术及夹杂物控制方法的发展轨迹，探讨了国产轴承钢进一步提高疲劳寿命及质量的发展方向。      

中间包覆盖剂对430不锈钢钢水洁净度的影响

为了提高430铁素体不锈钢钢水洁净度,采用光学显微镜、扫描电镜和电子探针对比分析了不同熔点中间包覆盖剂对430钢水洁净度的影响。结果表明,采用两类中间包覆盖剂生产的430不锈钢夹杂物成分都以CaOSiO2-Al2O3-MgO类为主,中间包覆盖剂对钢水中已经形成的夹杂物影响较小,不会改变夹杂物类型。使用低熔点中间包覆盖剂,板坯中夹杂物数量要明显少于使用高熔点中间包覆盖剂的炉次。     

唐钢RH钢水洁净度分析与研究

采用金相统计、扫描电镜、电子探针以及氮氧分析等试验方法对采用RH精炼的SPHD钢在精炼和连铸 环节各阶段钢水（坯）夹杂物的含量、类型和成分以及全流程氮氧质量分数进行了分析,试验结果表明:降低和避免 RH精炼铝氧升温有利于提高钢水洁净度和可浇性,对RH钢水中的夹杂物进行改性、提高夹杂物上浮速度是提高 钢水可浇性的重要措施,降低中包耐材侵蚀、避免卷渣是提高钢材洁净度的重要保障。     

高档汽车齿轮钢冶炼工艺研究

纯净度、淬透性、晶粒度是评价汽车用齿轮钢的主要指标,而钢中全氧质量分数（ w（T［O］）又是衡量纯洁 度的主要指标,东特集团抚顺特钢（以下简称抚特钢）通过调整脱氧制度,选择合理的渣系,采用“超高功率电炉+ LF+VD+CC”工艺流程生产出了 w（［C］）≤0.25%、 w（T［O］）≤15×10 -6 、夹杂物完全满足国外某用户标准要求 的高档汽车齿轮用钢。     

转炉合成渣洗工艺对45钢纯净度的影响

主要研究了转炉出钢合成渣洗工艺对45钢纯净度的影响。结果表明：采用合成渣洗工艺后,铸坯中的全氧质量分数有所降低,比未合成渣洗的铸坯全氧质量分数降低2588%;采用合成渣洗工艺后,铸坯中大颗粒夹杂物含量平均由966 mg/10 kg减少为512 mg/10 kg,平均减小了4700%。     

国内外23CrNi3Mo钎具钢洁净度的差异

通过国内外23CrNi3Mo钎具钢的洁净度对比，找出在冶金环节上与国外钎具钢的差距，并对国外钎具钢中夹杂物的生成机理进行了理论热力学计算。结果表明，国外钎具钢的洁净度较高，易偏析元素砷、磷等含量远低于国内钎具钢；夹杂物的类型主要以单独的Mg Al O类夹杂物和Mg Al O外包裹MnS类夹杂物为主，夹杂物的尺寸主要为0～3 μm；纵截面上MnS夹杂物具有很明显的拉长现象，且具有很好的熔断效果，宽度为1 μm左右，纵横比为3～6。国内钎具钢中夹杂物主要为单独的Mg Al O类夹杂物和Mg Al O外包裹(Ca,Mn)S类夹杂物，尺寸以3～6 μm为主；纵截面上，单独的(Ca,Mn)S沿轧制方向几乎不变形。热力学计算表明，MnS类夹杂物的两次析出是导致Mg Al O类夹杂物的包裹率达到70%、复合类夹杂物尺寸较小的主要原因。