年产100万KG GCr15钢微型轴承的热处理车间设计(4)
1.4.5 新材料与热处理工艺的紧密结合
为适应高温、高速、高负荷、耐蚀、抗辐射的要求，需要研制一系列具有特殊性能的新型轴承钢。为了降低轴承钢的氧含量，发展了真空冶炼、电渣重熔、电子束重熔等轴承钢的冶炼技术。而大批量轴承钢的冶炼由电弧炉熔炼，发展成各种类型初炼炉加炉外精炼。目前，采用容量大于60吨初炼炉+LF/VD或RH+连铸+连轧工艺生产轴承钢，以达到高质量、高效率、低能耗之目的。在热处理工艺方面，由车底式炉、罩式炉发展成连续可控气氛退火炉热处理[4]。目前，连续热处理炉型最长为150m，加工生产轴承钢的球化组织稳定和均匀，脱碳层小，消耗能量低。
轴承的接触疲惫寿命对钢组织的均匀性非常敏感。进步洁净度(减少钢中的杂质元素和夹杂物含量)，促使钢中的非金属夹杂物和碳化物细小均匀分布，可以进步轴承钢的接触疲惫寿命。轴承钢使用状态下的组织应是回火马氏体基体上均匀分布着细小的碳化物颗粒，这样的组织可以赋予轴承钢所需要的性能。高碳轴承钢中的主要合金元素有碳、铬、硅、锰、钒等。
如何获得球化组织是轴承钢生产中的重要题目，控轧控冷是先进轴承钢的重要生产工艺。通过控轧或轧后快冷消除了网状碳化物，获得合适的预备组织，可以缩短轴承钢球化退火时间，细化碳化物，进步疲惫寿命。以650℃温加工来代替高温加工并与球化退火工艺结合起来，这对简化设备和工序、节约能源、进步质量有重要意义。
在热处理方面，在进步球化退火质量，获得细小、均匀、球形的碳化物以及缩短退火时间或取消球化退火工序的研究方面有了进展，即盘条生产采用两次组织退火，将拉拔后的720℃～730℃再结晶退火改为760℃的组织退火。这样可以得到硬度低、球化好、无网状碳化物的组织，关键要保证中间拉拔减面率≥14%。该工艺使热处理炉的效率进步25%～30%。连续式球化退火热处理技术是轴承钢热处理的发展方向。
针对GCr15SiMn钢淬透性低的弱点，我国开发了高淬透性和淬硬性轴承钢GCr15SiMo，其淬硬性HRC≥60，淬透性J60≥25mm。GCr15SiMo的接触疲惫寿命L10和L50分别比GCr15SiMn进步73%和68%，在相同使用条件下，用G015SiMo钢制造的轴承的使用寿命是GCr15SiMo钢的两倍。近年来，我国还开发了能节约能源、节约资源和抗冲击的GCr4轴承钢。与GCr15相比，GCr4的冲击值进步了66%～104%，断裂韧性进步了67%，接触疲惫寿命L10进步了12%。GCr4钢轴承采用高温加热—表面淬火热处理工艺。与全淬透的GCr15钢轴承相比，GCr4钢轴承的寿命明显进步，可用于重载高速列车轴承。
1.5 研究背景、目的及意义
1.5.1 研究背景
上海天安轴承有限公司是由1960年成立的上海微型轴承厂和香港新鸿基(上海)投资实业有限公司在1993年合资建立，总投资为2950万美元。专业生产内径0.6～10 mm的公制、英制精密微型轴承，受到用户高度评价的上海微型轴承厂“SW 上微牌”注册商标, 产品远销美国、英国、法国、德国、日本和香港等五大洲四十多个国家和地区。SW 拥有雄厚的技术能力，可靠的生产管理及经验，生产四大类82个系列共2000多个品种。从上海天安轴承有限公司诞生至今日，不断推出应用于汽车电机、吸尘器、医疗器械、电脑等领域的精密轴承[5]。
1.5.2 设计目的及任务
天安轴承有限公司2010年投产年产约70万Kg的GCr15钢的微型轴承处理生产线，今年增产到100万Kg/年。为此需设计一个年产能100万Kg多规格的GCr15钢微型轴承零件的热处理车间。对所需设备进行选型和计算。计算并设计热处理生产工艺，根据设备的要求、对车间设备进行布局、配套设施的布局、车间的生产模式、设计车间平面布置、车间工作人员的组织结构及排班情况安排、检修与文护。
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