GCr18Mo轧机轴承在某带钢轧厂的应用

2015-04-17王国平

机械工程师 2015年4期

王国平

（河南能化洛阳LYC轴承有限公司大型轴承事业部，河南洛阳471039）

0 引言

在为某带钢轧制钢有限公司提供的7种型号的轴承产品中，有2种型号的产品使用的是GCr18Mo材料，且采用了下贝氏体淬火的热处理工艺。原本想选取具有抗冲击性GCr18Mo材料采用下贝氏体淬火工艺来替代渗碳钢，以达到既可降低生产制造的成本又能满足用户使用工况需求的目的。但在实际的使用中，效果很不理想（主要是FC5274220出现早期失效）。本文主要阐述该钢种的主机应用情况。

1 轴承失效的模式

从跟踪统计的近百套（FC5274220）轴承失效情况来看，有近70套轴承的失效是外圈压力区范围内粉碎性破碎，有近20套轴承为内圈在压力区范围内沿圆周方向整体断裂，其余为保持架失效等原因造成失效。这些失效轴承的工作时间最长为10d左右，轧制1.8万t。最短的上机仅30 min，轧制仅几十吨。即使上机使用寿命最长的产品也仅为其它厂最短使用寿命的一半。其它生产厂家的产品，哪怕是轧制10万t以上的失效产品，其零件的外形也是一个整体。

2 失效原因分析

材料GGr18Mo采用下贝氏体淬火代替渗碳钢制造耐冲击的轧机轴承，在轴承行业的轧机轴承产品制造中已有先例。并且其使用效果也达到设计要求。但本次失效原因为：

首先，轴承外圈失效占绝对多数，内圈失效较少，也有因保持器损坏而造成轴承失效的产品。失效轴承的滚子端面均有磨损或破碎；大部分失效轴承的外圈在压力区范围内瓷状破碎，内圈在沿圆周方向整体断裂；失效轴承的破碎角几乎均在100°～140°之间，但也有极个别的失效件的失效角在90°以内。失效轴承的碎片几乎均为粉碎性，块状破碎的穿晶断裂状态。

其次，从失效轴承的使用工况来看，某轧厂的带钢生产线设备是20世纪70年代大连生产的老产品，且严重超负荷运转。原设计是轧制2.5～4.5 mm的中、厚钢带板。现据市场需要，厚度在2.5 mm以下的薄钢带成了生产的主要品种，加工范围严重超限。加工范围的扩大，致使轴承的受力剧增。特别是向特薄方向扩展加工，受力成倍急剧增加，从而造成轴承快速早期损坏。从跟踪观察的情况来看，只要加工2.5 mm以下的产品，轴承的损坏就严重。

另外，某轧钢厂生产管理上的自身问题也较多。如：1）炉温较低。由于企业追求利润最大化，采取比价采购，致使采购的商品质量难以保证。由于燃料-煤的质量问题，使炉温一直上不去。本应是均热1430℃，上加热1420℃，下加热1300℃以上的炉温。在近一段时期内一直维持在均热 1240℃，上加热 450～1130℃，下加热780～1120℃。再加上天气寒冷温降大，从而也造成了设备的损坏（包括轴承的损坏）。炉温的高低直接影响钢材的塑性变形，影响了钢材的变形抗力。从而影响下压力的大小变化，最终导致轴承及其设备零配件提前损坏。2）生产设备的严重老化。严重的超负荷运行，使设备的故障率居高不下，造成其产量难以提高和轴承提前损坏。在跟踪的一个多月时间内，就有2根初精轧辊轴和2根初轧辊断裂为两半，可见其设备实际承受负荷之大。

轴承也存在一些问题，主要表现在轴承产品的材料韧性差、脆性大、硬度高。从损坏的轴承碎片上表现得最为明显，光洁如新的碎片，几乎看不到磨过的痕迹。穿晶断裂破碎是轴承失效的主要型式，穿晶断裂破碎说明了轴承材料强度不足，韧性太差。