CN104372250B - 一种轴承套圈毛坯及其铸辗复合工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轴承套圈毛坯，该轴承套圈毛坯按质量百分比组分为：C：0.40‑0.45%，Mn：0.80‑1.00%，Si：0.35‑0.55%，Cr：0.95‑1.25%，Mo：0.20‑0.30%，P：0.03‑0.05%，Ti：0.08‑0.10%，Al：0.20‑0.23%，V:0.10‑0.20%，Ni≤0.30%，Cu≤0.25%，S≤0.02%，复合稀土：0.12‑0.14%，余量为Fe；本发明还设计一种轴承套圈毛坯的铸辗复合工艺流程为冶炼‑铸造‑辗扩‑正火‑调质处理‑车加工；该轴承套圈毛坯力学性能高、质量高，且该铸辗复合工艺减少了毛坯的加工工序，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属制品的铸辗复合工艺，具体涉及一种轴承套圈毛坯的铸辗复合工艺。
背景技术
目前生产高质量的轴承套圈等环件，常用的方法为冷辗扩和热辗扩两种。冷辗扩方法是利用锻坯在室温下进行辗扩，该方法虽然质量容易保证，单需要辗扩力大，只适用于小型环件的加工。而相对的热辗扩方法常用于大型环件的生产，但是对于大型环件的生产，由于使用锻件热辗扩需要进行去氧化皮及冲孔，且加工余量大，造成人工和材料的浪费。
目前，轴承行业多采用42CrMo钢制环形锻件作为特大型轴承套圈的毛坯，轴承环形锻件的加工工艺流程为: 炼钢-铸锭-切除铸锭帽口和尾部-铸锭加热-锻造-镦饼-扩孔-二次加热辗扩，锻件毛坯的加工工序多，成本高，且制备出的轴承套圈质量低，性能差，研发一种能克服以上缺陷的轴承套圈毛坯及其制备方法称为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种轴承套圈毛坯及其铸辗复合工艺，该轴承套圈毛坯力学性能高、质量高，减少了轴承套圈毛坯表面的缩孔、缩松、偏析等缺陷，且该铸辗复合工艺减少了毛坯的加工工序，降低生产成本。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种轴承套圈毛坯，该轴承套圈毛坯按质量百分比组分为：C：0.40-0.45%，Mn：0.80-1.00%，Si：0.35-0.55%，Cr：0.95-1.25%，Mo：0.20-0.30%，P：0.03-0.05%，Ti：0.08-0.10%，Al：0.20-0.23%，V:0.10-0.20%，Ni≤0.30%，Cu≤0.25%，S≤0.02%，复合稀土：0.12-0.14%，余量为Fe；
复合稀土按质量百分比包括以下组分：镧：25-30%，镨：15-18%， 镝：11-14%，钬：5-8%，钆：8-10%，钇：8-10%，铈：8-11%，钕：7-9%，铕：5-10%，以上各组分之和为100%。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述轴承套圈毛坯中，该轴承套圈毛坯按质量百分比组分为：C：0.40%，Mn：1.00%，Si：0.45%，Cr：1.25%，Mo：0.20%，P：0.05%，Ti：0.09%，Al：0.20%，V:0.20%，Ni：0.30%，Cu：0.20%，S：0.02%，复合稀土：0.12%，余量为Fe；
复合稀土按质量百分比包括以下组分：镧：25%，镨：16%， 镝：13%，钬：6%，钆：9%，钇：9%，铈：9%，钕：8%，铕：5%。
前述轴承套圈毛坯中，该轴承套圈毛坯按质量百分比组分为：C：0.45%，Mn：0.80%，Si：0.35%，Cr：1.00%，Mo：0.25%，P：0.04%，Ti：0.08%，Al：0.23%，V:0.10%，Ni：0.20%，Cu：0.15%，S：0.01%，复合稀土：0.14%，余量为Fe；
复合稀土按质量百分比包括以下组分：镧：25%，镨：18%， 镝：11%，钬：7%，钆：8%，钇：8%，铈：8%，钕：8%，铕：7%。
前述轴承套圈毛坯中，该轴承套圈毛坯按质量百分比组分为：C：0.42%，Mn：0.9%，Si：0.55%，Cr：0.95%，Mo：0.30%，P：0.03%，Ti：0.10%，Al：0.21%，V:0.15%，Ni：0.15%，Cu：0.25%，S：0.015 %，复合稀土：0.13%，余量为Fe；
复合稀土按质量百分比包括以下组分：镧：30%，镨：15%， 镝：11%，钬：5%，钆：8%，钇：8%，铈：8%，钕：7%，铕：8%。
本发明还设计了一种轴承套圈毛坯的铸辗复合工艺，具有操作步骤如下：
（1）采用型砂进行混制铸型，并将铸型送至烘炉中在200-210℃下进行烘干待用；
型砂按质量百分比计包括以下组分：水玻璃8-11%，膨润土：1-2%，其余为石英砂；
（2）将上述化学组分送至电弧炉进行冶炼得到钢液，冶炼温度为1680-1700℃，冶炼4-4.5h，将冶炼的钢液倒入钢包中，镇静3-8min至钢液温度为1570-1580℃，然后将钢液注入步骤（1）中的铸型内得到轴承套圈铸件，浇注温度为1570-1580℃，浇注速度控制在65-70kg/s，浇注15-20s，将浇注有钢液的铸型保温20-21h，待轴承套圈铸件冷却到450-500℃时进行切割浇冒口；
（3）将步骤（2）中的轴承套圈铸件加热至1150-1200℃，加热速度为120-130℃/h，保温4-5h后进行辗扩，辗机轴向轧制力为50-150t，径向轧制力为100-250t；
（4）将辗扩后的轴承套圈铸件进行正火处理，具体如下：
以30-70℃/h的加热速度升温至550-600℃，保温0.5-0.8h，再以50-80℃/h的速度升温至850-900℃，继续保温至7-8h后出炉风冷至室温；
（5）将经正火处理后的轴承套圈铸件进行调质处理，具体如下：
以30-70℃/h的加热速度升温至550-600℃，保温0.5-0.8h，再以50-80℃/h的速度升温至850-880℃，保温2.5-3h后出炉淬火，淬火后及时进行回火，以20-30℃/h的加热速度升温至500-550℃，保温5-6h，出炉冷却；
（6）对步骤（5）中经调质热处理后的轴承套圈铸件经冷却工序降至室温，并对降至室温的轴承套圈铸件进行打磨和机械加工，最终得到轴承套圈毛坯。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述轴承套圈毛坯的铸辗复合工艺中，步骤（1）中铸型的制备工艺，具体工艺如下：将石英砂放置混砂机中然后加入膨润土进行混制，干混9-11min，然后加入水玻璃，继续混合15-20min，出砂根据轴承套圈进行造型。
前述轴承套圈毛坯的铸辗复合工艺中，还包括对步骤（2）中倒入钢包中的钢液进行除渣处理，具体为在钢液上撒布珍珠岩造渣以净化钢液并立刻扒渣。
前述轴承套圈毛坯的铸辗复合工艺中，步骤（6）中的冷却工序具体为采用水冷与空冷结合，先采用水冷以8-9℃/s的冷却轴承套圈铸件水冷至300-350℃，然后空冷至280-300℃，再采用水冷以4-6℃/s的冷却速率将轴承套圈铸件水冷至200-220℃，最后空冷至室温。
本发明的有益效果是：
本发明采用轴承套圈铸件加辗扩的铸辗复合成形工艺代替了原来的工艺，采用常规的冶炼和浇注工艺浇注成轴承套圈铸件，然后将轴承套圈铸件辗扩加工成轴承套圈的毛坯，然后对其进行正火和调质处理，使其获得能够符合技术要求的力学性能，且该工艺提高了生产效率，节约了能源、人力和设备投资，有利于缩短工艺流程、提高生产效率、实现节能减排和清洁生产，具有重要的理论意义和实用价值。
轴承套圈铸件经调质热处理后，抗拉强度、屈服强度、室温冲击吸收攻和硬度都达到了铸件的标准并得到了强化。
本发明中通过新的铸型配方和冶炼铸造的工艺参数，并适当提高冶炼的温度、降低浇注温度和控制浇注速度等措施可以有效的控制铸件凝固过程、实现晶粒细化和消除铸造缺陷，保证了铸件的质量。
本发明的工艺制备出来的轴承套圈毛坯具有较高的质量和性能为环件铸辗复合成形提供一个良好的基础，使得铸辗复合出来的环件成形性质量更高。
本发明通过调质热处理，可使轴承套圈毛坯表面产生2-4mm厚回火马氏体组织，有效提高的其抗水蚀能力，后冷却，通过水冷与空冷结合的方法，先以较快的冷却速度水冷，然后进行空冷，最后再通过较慢的水冷冷却至室温，不仅可提高钢环坯的抗水蚀能力，而且可以使组织更为均匀稳定，极少出现气孔及沙眼，保证了轴承套圈毛坯的抗腐蚀性能，起到了意想不到的技术效果。
本发明轴承套圈毛坯的组分中添加适量的复合稀土元素，由于以上稀土元素的金属原子半径大且稀土具有较高的活性，很容易填补在其晶粒及缺陷中，并生成能阻碍晶粒继续生长的膜，从而使晶粒细化而提高钢的性能，同时，稀土元素易和氧、硫等元素化合生成熔点高的化合物，可以起到净化钢的效果。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种轴承套圈毛坯，该轴承套圈毛坯按质量百分比组分为：C：0.40%，Mn：1.00%，Si：0.45%，Cr：1.25%，Mo：0.20%，P：0.05%，Ti：0.09%，Al：0.20%，V:0.20%，Ni：0.30%，Cu：0.20%，S：0.02%，复合稀土：0.12%，余量为Fe；复合稀土按质量百分比包括以下组分：镧：25%，镨：16%， 镝：13%，钬：6%，钆：9%，钇：9%，铈：9%，钕：8%，铕：5%。
该轴承套圈毛坯的铸辗复合工艺，具有操作步骤如下：
（1）采用型砂进行混制铸型，并将铸型送至烘炉中在210℃下进行烘干待用；
型砂按质量百分比计包括以下组分：水玻璃9%，膨润土：2%，其余为石英砂；将石英砂放置混砂机中然后加入膨润土进行混制，干混9min，然后加入水玻璃，继续混合15min，出砂根据轴承套圈进行造型；
（2）将上述化学组分送至电弧炉进行冶炼得到钢液，冶炼温度为1690℃，冶炼4.2h，将冶炼的钢液倒入钢包中，在钢液上撒布珍珠岩造渣以净化钢液并立刻扒渣，镇静3min至钢液温度为1570℃，然后将钢液注入步骤（1）中的铸型内得到轴承套圈铸件，浇注温度为1570℃，浇注速度控制在65kg/s，浇注18s，将浇注有钢液的铸型保温20h，待轴承套圈铸件冷却到480℃时进行切割浇冒口；
（3）将步骤（2）中的轴承套圈铸件加热至1150℃，加热速度为120℃/h，保温5h后进行辗扩，辗机轴向轧制力为50t，径向轧制力为100t；
（4）将辗扩后的轴承套圈铸件进行正火处理，具体如下：
以50℃/h的加热速度升温至580℃，保温0.8h，再以70℃/h的速度升温至850℃，继续保温至8h后出炉风冷至室温；
（5）将经正火处理后的轴承套圈铸件进行调质处理，具体如下：
以50℃/h的加热速度升温至580℃，保温0.8h，再以70℃/h的速度升温至850℃，保温2.5h后出炉淬火，淬火后及时进行回火，以20℃/h的加热速度升温至520℃，保温5h，出炉冷却；
（6）对步骤（5）中经调质热处理后的轴承套圈铸件经冷却工序降至室温，冷却工序具体为采用水冷与空冷结合，先采用水冷以8℃/s的冷却轴承套圈铸件水冷至300℃，然后空冷至290℃，再采用水冷以4℃/s的冷却速率将轴承套圈铸件水冷至220℃，最后空冷至室温并对降至室温的轴承套圈铸件进行打磨和机械加工，最终得到轴承套圈毛坯。
实施例2
本实施例提供一种轴承套圈毛坯，该轴承套圈毛坯按质量百分比组分为：C：0.45%，Mn：0.80%，Si：0.35%，Cr：1.00%，Mo：0.25%，P：0.04%，Ti：0.08%，Al：0.23%，V:0.10%，Ni：0.20%，Cu：0.15%，S：0.01%，复合稀土：0.14%，余量为Fe；
复合稀土按质量百分比包括以下组分：镧：25%，镨：18%， 镝：11%，钬：7%，钆：8%，钇：8%，铈：8%，钕：8%，铕：7%。
该轴承套圈毛坯的铸辗复合工艺，具有操作步骤如下：
（1）采用型砂进行混制铸型，并将铸型送至烘炉中在200℃下进行烘干待用；
型砂按质量百分比计包括以下组分：水玻璃11%，膨润土：1%，其余为石英砂；将石英砂放置混砂机中然后加入膨润土进行混制，干混11min，然后加入水玻璃，继续混合20min，出砂根据轴承套圈进行造型；
（2）将上述化学组分送至电弧炉进行冶炼得到钢液，冶炼温度为1700℃，冶炼4.5h，将冶炼的钢液倒入钢包中，在钢液上撒布珍珠岩造渣以净化钢液并立刻扒渣，镇静8min至钢液温度为1580℃，然后将钢液注入步骤（1）中的铸型内得到轴承套圈铸件，浇注温度为1580℃，浇注速度控制在70kg/s，浇注20s，将浇注有钢液的铸型保温20h，待轴承套圈铸件冷却到450℃时进行切割浇冒口；
（3）将步骤（2）中的轴承套圈铸件加热至1200℃，加热速度为130℃/h，保温4h后进行辗扩，辗机轴向轧制力为150t，径向轧制力为250t；
（4）将辗扩后的轴承套圈铸件进行正火处理，具体如下：
以70℃/h的加热速度升温至600℃，保温0.5h，再以80℃/h的速度升温至900℃，继续保温至7h后出炉风冷至室温；
（5）将经正火处理后的轴承套圈铸件进行调质处理，具体如下：
以70℃/h的加热速度升温至600℃，保温0.5h，再以80℃/h的速度升温至880℃，保温3h后出炉淬火，淬火后及时进行回火，以30℃/h的加热速度升温至550℃，保温6h，出炉冷却；
（6）对步骤（5）中经调质热处理后的轴承套圈铸件经冷却工序降至室温，冷却工序具体为采用水冷与空冷结合，先采用水冷以8℃/s的冷却轴承套圈铸件水冷至350℃，然后空冷至300℃，再采用水冷以6℃/s的冷却速率将轴承套圈铸件水冷至200℃，并对降至室温的轴承套圈铸件进行打磨和机械加工，最终得到轴承套圈毛坯。
实施例3
本实施例提供一种轴承套圈毛坯，该轴承套圈毛坯按质量百分比组分为：C：0.42%，Mn：0.9%，Si：0.55%，Cr：0.95%，Mo：0.30%，P：0.03%，Ti：0.10%，Al：0.21%，V:0.15%，Ni：0.15%，Cu：0.25%，S：0.015 %，复合稀土：0.13%，余量为Fe；
复合稀土按质量百分比包括以下组分：镧：30%，镨：15%， 镝：11%，钬：5%，钆：8%，钇：8%，铈：8%，钕：7%，铕：8%。
该轴承套圈毛坯的铸辗复合工艺，具有操作步骤如下：
（1）采用型砂进行混制铸型，并将铸型送至烘炉中在205℃下进行烘干待用；
型砂按质量百分比计包括以下组分：水玻璃8%，膨润土：2%，其余为石英砂；将石英砂放置混砂机中然后加入膨润土进行混制，干混10min，然后加入水玻璃，继续混合18min，出砂根据轴承套圈进行造型；
（2）将上述化学组分送至电弧炉进行冶炼得到钢液，冶炼温度为1680℃，冶炼4h，将冶炼的钢液倒入钢包中，在钢液上撒布珍珠岩造渣以净化钢液并立刻扒渣，镇静5min至钢液温度为1575℃，然后将钢液注入步骤（1）中的铸型内得到轴承套圈铸件，浇注温度为1575℃，浇注速度控制在68kg/s，浇注15s，将浇注有钢液的铸型保温21h，待轴承套圈铸件冷却到500℃时进行切割浇冒口；
（3）将步骤（2）中的轴承套圈铸件加热至1160℃，加热速度为125℃/h，保温4.5h后进行辗扩，辗机轴向轧制力为100t，径向轧制力为150t；
（4）将辗扩后的轴承套圈铸件进行正火处理，具体如下：
以30℃/h的加热速度升温至550℃，保温0.7h，再以50℃/h的速度升温至870℃，继续保温至7h后出炉风冷至室温；
（5）将经正火处理后的轴承套圈铸件进行调质处理，具体如下：
以30℃/h的加热速度升温至550℃，保温0.7h，再以50℃/h的速度升温至870℃，保温0.8h后出炉淬火，淬火后及时进行回火，以25℃/h的加热速度升温至500℃，保温5h，出炉冷却；
（6）对步骤（5）中经调质热处理后的轴承套圈铸件经冷却工序降至室温，冷却工序具体为采用水冷与空冷结合，先采用水冷以9℃/s的冷却轴承套圈铸件水冷至330℃，然后空冷至280℃，再采用水冷以5℃/s的冷却速率将轴承套圈铸件水冷至210℃，并对降至室温的轴承套圈铸件进行打磨和机械加工，最终得到轴承套圈毛坯。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种轴承套圈毛坯的铸辗复合工艺，该轴承套圈毛坯按质量百分比组分为：C：0.40-0.45％，Mn：0.80-1.00％，Si：0.35-0.55％，Cr：0.95-1.25％，Mo：0.20-0.30％，P：0.03-0.05％，Ti：0.08-0.10％，Al：0.20-0.23％，V:0.10-0.20％，Ni≤0.30％，Cu≤0.25％，S≤0.02％，复合稀土：0.12-0.14％，余量为Fe；
所述的复合稀土按质量百分比包括以下组分：镧：25-30％，镨：15-18％，镝：11-14％，钬：5-8％，钆：8-10％，钇：8-10％，铈：8-11％，钕：7-9％，铕：5-10％，以上各组分之和为100％，其特征在于，轴承套圈毛坯的铸辗复合工艺的具有操作步骤如下：
(1)采用型砂进行混制铸型，并将铸型送至烘炉中在200-210℃下进行烘干待用；
所述型砂按质量百分比计包括以下组分：水玻璃8-11％，膨润土：1-2％，其余为石英砂；
(2)将上述化学组分的原料送至电弧炉进行冶炼得到钢液，冶炼温度为1680-1700℃，冶炼4-4.5h，将冶炼的钢液倒入钢包中，镇静3-8min至钢液温度为1570-1580℃，然后将钢液注入步骤(1)中的铸型内得到轴承套圈铸件，浇注温度为1570-1580℃，浇注速度控制在65-70kg/s，浇注15-20s，将浇注有钢液的铸型保温20-21h，待轴承套圈铸件冷却到450-500℃时进行切割浇冒口；
(3)将步骤(2)中的轴承套圈铸件加热至1150-1200℃，加热速度为120-130℃/h，保温4-5h后进行辗扩，辗机轴向轧制力为50-150t，径向轧制力为100-250t；
(4)将辗扩后的轴承套圈铸件进行正火处理，具体如下：
以30-70℃/h的加热速度升温至550-600℃，保温0.5-0.8h，再以50-80℃/h的速度升温至850-900℃，继续保温至7-8h后出炉风冷至室温；
(5)将经正火处理后的轴承套圈铸件进行调质处理，具体如下：
以30-70℃/h的加热速度升温至550-600℃，保温0.5-0.8h，再以50-80℃/h的速度升温至850-880℃，保温2.5-3h后出炉淬火，淬火后及时进行回火，以20-30℃/h的加热速度升温至500-550℃，保温5-6h，出炉冷却；
(6)对步骤(5)中经调质热处理后的轴承套圈铸件经冷却工序降至室温，并对降至室温的轴承套圈铸件进行打磨和机械加工，最终得到轴承套圈毛坯。
2.根据权利要求1所述的轴承套圈毛坯的铸辗复合工艺，其特征在于，该轴承套圈毛坯按质量百分比组分为：C：0.40％，Mn：1.00％，Si：0.45％，Cr：1.25％，Mo：0.20％，P：0.05％，Ti：0.09％，Al：0.20％，V:0.20％，Ni：0.30％，Cu：0.20％，S：0.02％，复合稀土：0.12％，余量为Fe；
所述的复合稀土按质量百分比包括以下组分：镧：25％，镨：16％，镝：13％，钬：6％，钆：9％，钇：9％，铈：9％，钕：8％，铕：5％。
3.根据权利要求1所述的轴承套圈毛坯的铸辗复合工艺，其特征在于，该轴承套圈毛坯按质量百分比组分为：C：0.45％，Mn：0.80％，Si：0.35％，Cr：1.00％，Mo：0.25％，P：0.04％，Ti：0.08％，Al：0.23％，V:0.10％，Ni：0.20％，Cu：0.15％，S：0.01％，复合稀土：0.14％，余量为Fe；
所述的复合稀土按质量百分比包括以下组分：镧：25％，镨：18％，镝：11％，钬：7％，钆：8％，钇：8％，铈：8％，钕：8％，铕：7％。
4.根据权利要求1所述的轴承套圈毛坯的铸辗复合工艺，其特征在于，该轴承套圈毛坯按质量百分比组分为：C：0.42％，Mn：0.9％，Si：0.55％，Cr：0.95％，Mo：0.30％，P：0.03％，Ti：0.10％，Al：0.21％，V:0.15％，Ni：0.15％，Cu：0.25％，S：0.015％，复合稀土：0.13％，余量为Fe；
所述的复合稀土按质量百分比包括以下组分：镧：30％，镨：15％，镝：11％，钬：5％，钆：8％，钇：8％，铈：8％，钕：7％，铕：8％。
5.根据权利要求1所述轴承套圈毛坯的铸辗复合工艺，其特征在于：所述步骤(1)中铸型的制备工艺，具体工艺如下：将石英砂放置混砂机中然后加入膨润土进行混制，干混9-11min，然后加入水玻璃，继续混合15-20min，出砂根据轴承套圈进行造型。
6.根据权利要求1所述轴承套圈毛坯的铸辗复合工艺，其特征在于：还包括对步骤(2)中倒入钢包中的钢液进行除渣处理，具体为在钢液上撒布珍珠岩造渣以净化钢液并立刻扒渣。
7.根据权利要求1所述轴承套圈毛坯的铸辗复合工艺，其特征在于：所述的步骤(6)中的冷却工序具体为采用水冷与空冷结合，先采用水冷以8-9℃/s的冷却轴承套圈铸件水冷至300-350℃，然后空冷至280-300℃，再采用水冷以4-6℃/s的冷却速率将轴承套圈铸件水冷至200-220℃，最后空冷至室温。
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