轴承钢技术及市场调研报告
- I -
目 录
1 轴承钢简介 ............................................................................................................... 1 1.1产品结构 .................................................................................................................. 1 1.2主要产品及应用领域分析 ...................................................................................... 2 1.3轴承钢质量要求及工艺路线要求 .......................................................................... 3 2 轴承钢生产技术调研 ............................................................................................... 4 2.1 冶炼工艺 ................................................................................................................. 4
2.1.1 轴承钢传统生产工艺 ................................................................................ 4 2.1.2 轴承钢转炉生产工艺 ................................................................................ 5 2.1.3 轴承钢炉外精炼技术 ................................................................................ 7 2.1.4 冶炼工艺质量控制 .................................................................................... 7 2.2 连铸工艺 ............................................................................................................... 10
2.2.1 连铸轴承钢工艺 ...................................................................................... 10 2.2.2 连铸工艺采用的技术 .............................................................................. 11 2.2.3 连铸工艺质量控制 .................................................................................. 14 2.3 轧制工艺 ............................................................................................................... 15
2.3.1 加热工序 .................................................................................................. 15 2.3.2 轴承钢热轧的组织变化 .......................................................................... 17 2.3.3 轧钢工艺质量控制 .................................................................................. 23 3 国内轴承钢生产概况 ............................................................................................. 25 3.1近年国内轴承钢产量情况 .................................................................................... 25 3.2近年我国主要轴承钢生产企业的产量情况 ........................................................ 26 3.3轴承钢市场需求分析 ............................................................................................ 28
3.3.1下游行业快速发展带动轴承钢的发展 ................................................... 28 3.3.2世界轴承生产重心转向我国将大大拉动国内轴承钢需求 ................... 29 3.3.3我国经济持续增长将拉动轴承钢的需求 ............................................... 29 3.3.4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
- 1 -
GCr15轴承钢文献综述
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。
- 2 -
GCr15轴承钢文献综述
（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%）
O 牌号 C Si Mn Cr Mo P S Ni Cu Ni+Cu 模连铸 铸 不大于 GCr15 0.95 ~1.05 0.15 ~0.35 0.25 ~0.45 1.40 ~1.65 ≤0.10 0.025 0.025 0.30 0.25 0.50 15 12
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。
- 3 -