CN113088662A - 一种轴承钢管无氧球化退火工艺中dx气体碳势控制方法 - Google Patents

一种轴承钢管无氧球化退火工艺中dx气体碳势控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轴承钢管无氧球化退火工艺中DX气体碳势控制方法，所述轴承钢管的生产工艺包括毛管球化退火工艺和成品管去应力退火工艺，在所述毛管球化退火工艺和成品管去应力退火工艺中，通过碳势仪测定炉内碳势，调整DX气体发生器中天然气与空气的比例，把碳势控制在预设范围；其中，所述毛管球化退火工艺中控制碳势在1.00‑1.05％，所述成品管去应力退火工艺中控制碳势在1.00‑1.05％。采用本发明碳势控制方法，可以达到总脱碳层≤0.15mm的技术要求，使轴承钢管表面碳原子无法因氧化而造成表面脱碳，解决轴承钢管在无氧退火时的全脱碳问题。

Description

一种轴承钢管无氧球化退火工艺中DX气体碳势控制方法
技术领域
本发明属于轴承钢管制造技术领域，特别涉及一种轴承钢管无氧球化退火工艺中DX气体碳势控制方法。
背景技术
随着氮气保护无氧退火在钢管球化、退火中的实现，氮气保护的弱点也开始显示出来，主要表现在无氧退火钢管表面存在全脱碳现象，造成轴承车加工时无法完全消除脱碳层，最后造成轴承表面硬度达不到要求。
全脱碳层主要产生原因：虽然是氮气保护，但在进炉、出炉处总有氧气进入炉子内部，在球化炉内长时间保温的情况下，氧气不断把钢管表面碳原子氧化，而氧气的量又不足以形成表面氧化层，使脱碳层随氧化层脱落，从而导致钢管表面全脱碳，见附图1金相照片。
由于全脱碳层的存在，毛坯轴承有个别点未全部车削完的情况存在，在后续轴承淬火加热时会出现脱碳层因碳原子扩散加厚，导致表面脱碳层在精磨加工时无法全部磨掉，导致轴承表面硬度无法达到设计要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轴承钢管无氧球化退火工艺中DX气体碳势控制方法，可以达到总脱碳层≤0.15mm，使轴承钢管表面碳原子无法因氧化而造成表面脱碳，解决轴承钢管在无氧退火时的全脱碳问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种轴承钢管无氧球化退火工艺中DX气体碳势控制方法，所述轴承钢管的生产工艺包括毛管球化退火工艺和成品管去应力退火工艺，
在所述毛管球化退火工艺和成品管去应力退火工艺中，通过碳势仪测定炉内碳势，调整DX气体发生器中天然气与空气的比例，把碳势控制在预设范围；
其中，所述毛管球化退火工艺中控制碳势在1.00-1.05％，所述成品管去应力退火工艺中控制碳势在1.00-1.05％。
作为其中一种实施例，所述毛管球化退火工艺中控制碳势为1.00％，所述成品管去应力退火工艺中控制碳势为1.00％。具体工艺为：所述毛管球化工艺中炉温790℃，氧探头输出电压1118mv，保温时间11.5h；所述成品管去应力退火工艺中炉温730℃，氧探头输出电压1103mv，保温时间3.5h。
作为另一种实施例，所述毛管球化退火工艺中控制碳势为1.05％，所述成品管去应力退火工艺中控制碳势为1.05％。
本发明的有益效果在于：采用本发明碳势控制方法，可以达到总脱碳层≤0.15mm的技术要求，使轴承钢管表面碳原子无法因氧化而造成表面脱碳，解决轴承钢管在无氧退火时的全脱碳问题。
附图说明
图1是钢管表面全脱碳金相照片；
图2是DX气体保护无氧球化毛管的总脱碳层金相照片；
图3是DX气体保护无氧退火成品的总脱碳层金相照片。
具体实施方式
DX气体是以甲烷或丙烷等天然气为原料，在常温下和空气混合，并进行不充分燃烧，使得分解成含有氮气、氢气、一氧化碳和二氧化碳的混合气体。该气体可以广泛用于金属材料的无氧化退火、防氧化保护等相关的处理工艺。但是申请人发现在轴承钢管无氧球化退火工艺中仍会存在全脱碳现象，造成轴承车加工时无法完全消除脱碳层，最后造成轴承表面硬度达不到要求。申请人对此现象进行了研究以探索发生这一现象的原因和解决问题的方法，发现合理控制DX气体碳势即可解决这一问题。因此，申请人对DX保护气体钢管无氧退火工艺的碳势控制方法进行了开发应用。
DX气体的工作原理：天然气以甲烷为主，在不完全燃烧的情况下，形成二氧化碳、一氧化碳及氢气，通过用碳势仪测定炉内碳势，调整DX气体发生器中天然气与空气的比例，把碳势控制在一个合理的范围，使钢管表面碳原子无法因氧化而造成表面脱碳，就可以解决钢管在无氧退火时的全脱碳问题。
轴承钢管的生产、检验路径一般如下：
(1)管坯经加热穿孔得到毛管；
(2)毛管经球化退火得到退火管，出炉空冷，并进行硬度检验和金相组织检验；
(3)退火管经冷拔、冷轧得到成品管；
(4)成品管去应力退火，出炉空冷，并进行硬度检验和金相组织检验；
(5)退火后成品管精整(矫直、切头尾等)，并进行探伤和尺寸检验。
按照上述生产、检验路径进行轴承钢管生产试验，实际操作中的调整试验及检测结果的比对如下：
表一：DX气体保护无氧球化退火氧探头输出电压、碳势对照表
碳势Cp％ 炉温790℃电压mv 保温时间h
1.05 1121 11.5
1.00 1118 11.5
0.95 1115 11.5
对未经球化毛管抽样六个，检验原始总脱碳层均为为0.12mm，无全脱碳，抽取毛管样品各两个，按表一碳势控制下进行球化退火，两个一组中，分别选取检测到最大总脱碳层厚度，分别为0.127mm、0.128mm、0.134mm，均无全脱碳现象发生，符合高端客户(如SKF、NSK等厂家)技术协议脱碳层≤0.15mm的要求，见附图2金相照片；但0.95％碳势的脱碳层0.134mm，已接近上限，有不合格风险，碳势控制在1.00％、1.05％的脱碳符合要求。考虑到碳势越高，DX气体成本越高，因此，选择1.00％的碳势用于毛管球化退火工艺。
表二：DX气体保护无氧去应力退火氧探头输出电压、碳势对照表
碳势Cp％ 炉温730℃电压mv 保温时间h
0.95 1100 3.5
1.00 1103 3.5
1.05 1106 3.5
对按表一球化退火的毛管原始脱碳分别为127mm、128mm、134mm，对应球化毛管冷拔成钢管，按表二碳势控制下进行去应力退火，退火后总脱碳层分别为0.123mm、0.121mm、0.108mm，无全脱碳，符合高端客户(如SKF、NSK等厂家)技术协议脱碳层≤0.15mm的要求，见附图3金相照片。
实施例1：
毛管球化退火工艺中控制碳势为1.00％，成品管去应力退火工艺中控制碳势为1.00％。
实施例2：
毛管球化退火工艺中控制碳势为1.05％，成品管去应力退火工艺中控制碳势为1.05％。
考虑到成本与质量的关系，选定实施例1碳势1.00％作为最优实施例用于实际生产。
综上所进行的试验，在实际生产中，按照毛管球化退火、成品管去应力退火中确定的方案，进行了定量控制碳势1.00％，进行了小批量试生产，均符合设定技术要求：总脱碳层≤0.15mm。
表三：DX气体保护无氧球化退火氧探头输出电压、碳势对照表
碳势Cp％ 炉温790℃电压mv 保温时间h
1.00 1118 11.5
表四：DX气体保护无氧去应力退火氧探头输出电压、碳势对照表
碳势Cp％ 炉温730℃电压mv 保温时间h
1.00 1103 3.5
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种轴承钢管无氧球化退火工艺中DX气体碳势控制方法，所述轴承钢管的生产工艺包括毛管球化退火工艺和成品管去应力退火工艺，其特征在于：
在所述毛管球化退火工艺和成品管去应力退火工艺中，通过碳势仪测定炉内碳势，调整DX气体发生器中天然气与空气的比例，把碳势控制在预设范围；
其中，所述毛管球化退火工艺中控制碳势在1.00-1.05％，所述成品管去应力退火工艺中控制碳势在1.00-1.05％。
2.根据权利要求1所述的轴承钢管无氧球化退火工艺中DX气体碳势控制方法，其特征在于：所述毛管球化退火工艺中控制碳势为1.00％，所述成品管去应力退火工艺中控制碳势为1.00％。
3.根据权利要求1所述的轴承钢管无氧球化退火工艺中DX气体碳势控制方法，其特征在于：所述毛管球化退火工艺中控制碳势为1.05％，所述成品管去应力退火工艺中控制碳势为1.05％。
4.根据权利要求2所述的轴承钢管无氧球化退火工艺中DX气体碳势控制方法，其特征在于：所述毛管球化工艺中炉温790℃，氧探头输出电压1118mv，保温时间11.5h。
5.根据权利要求2所述的轴承钢管无氧球化退火工艺中DX气体碳势控制方法，其特征在于：所述成品管去应力退火工艺中炉温730℃，氧探头输出电压1103mv，保温时间3.5h。
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