任蜀焱 孙国均 陈志跃 孙 元

（1.重庆科技学院，重庆 401331；2.浙江健力股份有限公司，诸暨 311800）

小直径轴承钢管生产工艺改进及应用

任蜀焱1孙国均2陈志跃2孙 元2

（1.重庆科技学院，重庆 401331；2.浙江健力股份有限公司，诸暨 311800）

分析某轴承钢管企业生产工艺及设备诸多问题，提出小直径GCr15轴承钢管生产及设备改进方案。实践应用表明，改进后的新工艺、新设备及新技术可使小直径轴承钢管产量提高2倍，且具有生产装备简单、流程短、占地面积小、成材率高、生产成本低、环保、污染小等特点。

小直径轴承管；冷轧；GCr15；改进

浙江某轴承钢管生产企业主要生产外径φ（14～120）mm×（2～15）mm中小直径的冷拔 （轧）GCr15轴承钢管，年产量达20万t左右，此钢管广泛用于轴承制造企业。该企业现有斜底炉8座、50穿孔机5台、76穿孔2台、90穿孔机1台、冷拔机50台、球化退火炉2座、退火炉3座等生产设备。近年来市场需要大量高质量的外径φ65mm以下的小直径精品轴承管，而现有工艺与设备比较落后，难以适应市场的需要。为了适应市场对小直径高质量精品轴承管的需求，必须对现有设备更新换代，改进生产工艺新技术的运用及流程的重构。本次改进以生产小直径精品轴承管生产为主，使精品轴承管年产量达15万t左右。

1 生产工艺中存在的问题

该轴承管生产企业中小直径GCr15轴承钢管生产工艺流程如图1所示。该工艺主要生产低端市场所需要的轴承钢管，难以适应市场对小直径精品轴承管的需求。其存在的主要问题如下：

图1 该企业中小直径GCr15轴承钢管生产工艺流程

（1）斜底炉加热能耗大，效率低，劳动强度大。该车间加热圆管坯采用三段式斜底加热炉加热。虽然斜底炉省去了推钢设备，但是经常因管坯摩擦力大而不易滚动，甚至发生管坯黏结，滚动困难，从而造成加热不均匀。所以，斜底炉经常需要人工从侧门去拨动，劳动强度大，加热效率低，能耗大。同时斜底炉的炉头与炉尾温差大，容易吸入更多的冷空气，金属氧化多，金属烧损严重，甚至造成脱碳现象。另外，该斜底炉所用燃料采用发生炉煤气，以煤为原料，在煤气发生炉中制得煤气，多出现燃料供应不足的情况，同时对环境的污染严重。

（2）球化退火时间长，生产效率低。球化退火是轴承钢管生产最重要的环节。穿孔后的毛管经打头后空冷或雾冷到室温，由于冷却速度慢，易生成比较严重的网状碳化物和粗的珠光体片层组织，致使球化时间长达13~18h。球化时间周期长是制约车间产量最主要的因素。企业亟需采用新的控制轧制与控制冷却新技术来改善毛管球化前的预备组织，以缩短球化退火时间，提高生产效率，增加车间产量。同时，缩短球化退火时间，也减少了脱碳层厚度，提高了轴承钢管的质量。另外，球化炉温度控制自动化程度低，也影响球化过程中温度的精确控制。

（3）冷拔工序道次变形量小，拔制道次多，成材率低。钢管冷拔虽然具有设备简单操作容易的优点，但是冷拔前的打头、退火、酸洗、润滑等拔前准备工序多。冷拔的道次变形量较小，特别是生产小规格的轴承管需要经过多次冷拔才能获得。冷拔道次越多，中间处理工序就越多，于是生产效率和成材率就会降低。

（4）成品退火钢管表面质量差，金属烧损严重。轴承钢管的成品退火一般是700~740℃温度条件下长时间退火，金属烧损严重，甚至造成脱碳层增加，表面光洁度差。同时，用户对成品轴承钢管表面质量及光洁度要求高。所以亟需改善成品管的表面质量及光洁度。

（5）成品管砂轮锯切粉尘污染严重。目前，该车间成品钢管切头、切尾和切定尺都采用砂轮锯切割。砂轮锯切过程噪音大，粉尘污染严重，劳动强度大。锯切横断面尺寸精度不高，并带有毛刺，需要去毛刺。同时砂轮锯片消耗严重。亟需改善员工劳动条件，降低成本。

2 生产工艺改进方案

该企业具有生产冷拔（轧）轴承管全规格尺寸的优势，技术改造保留原来76穿孔机和90穿孔机所使用的斜底炉及若干冷拔机，用于中直径轴承管生产。拆除5座50穿孔机所使用的斜底炉和3座退火炉，数字化改造2台球化炉。增加8座中频感应加热炉，1台40穿孔机，2台50穿孔机，1座光亮球化退火炉，4座连续光亮退火炉，50台二辊冷轧机，50台三辊冷轧机，3台圆盘锯片的管排锯。新增100台冷轧机，减少变形道次改造5条50穿孔线、新建1条40穿孔线和2条50穿孔线以及穿孔后控制冷却设备，用于小直径轴承管生产。改进后生产工艺流程如图2所示。

图2 小直径GCr15轴承钢管生产工艺流程

3 工艺改进及应用情况

该企业的生产工艺及设备改进，既要充分利用原有设备的价值，又要能满足生产高质量的轴承管产品，增加小直径精品轴承管的产量，降低劳动成本，提高市场竞争力。

3.1 加热设备更换及工艺改进

该车间淘汰了50穿孔线上以发生炉煤气为燃料的斜底炉，更换先进的中频感应加热炉。因中频感应加热炉能够加热Φ40~70mm的管坯，不适用加热75mm以上的管坯。中频感应炉具有加热均匀、控温精确、自动化程度高、避免晶粒粗化、钢材烧损少、生产成本低、占地面积小、环保、无污染等优点。同时，加热速度快，大大提高了生产效率，完全能够满足Φ40mm和Φ50mm穿孔机生产小规格轴承钢管的需要。

3.2 穿孔控冷设备及控冷新技术应用

穿孔的毛管温度范围为950~1 050℃，如果采用空冷会出现大量的网状碳化物+粗片状珠光体组织，致使球化退火时间延长。该车间采用控制冷却技术，有效抑制900~700℃之间大量网状碳化物的析出，获得细片状索氏体球化预备组织，从而达到缩短球化退火时间。所以，在穿孔后的毛管，立即进入14m左右的控制冷却设备，使950~1 050℃左右毛管在15~20s降至550~650℃后空冷或热装球化炉。新技术的采用不但改善了毛管组织，也减少了金属在空冷过程中的烧损。

3.3 球化炉改造及球化工艺改进

该车间对原来连续辊式球化退火炉的传动系统进行改造，使每个辊道的转速均可以得到调速控制。同时采用数字智能化温度控制技术，实现了温度的精度控制和设备的数字管理，综合节能效果显著。另外，新增加一座光亮球化退火炉，操作简单可靠，劳动强度大大降低。采用控制冷却技术所得到的毛管球化前的良好预备组织，必需修改原来的球化退火工艺曲线。在不改变原来等温球化退火曲线形状的情况下，缩短790℃的加热保温时间，提高790℃到720℃的冷却速度，缩短720℃的球化时间 （见图3）。整个球化退火时间缩短至8~10.5h，获得满足GB/T18254-2002标准中2~4级球化组织要求。球化退火炉设备生产能力提高了35%~50%。

图3 控冷后毛管GCr15轴承管球化退火工艺曲线

3.4 连续光亮退火炉用于成品轴承管退火

该车间将原来连续退火炉更换为连续光亮退火炉，用于成品轴承管的最终热处理。连续光亮退火炉采用电加热，具有热耗小、温控精确、成本低、寿命长、安全可靠、维修方便、降低劳动强度等优点。可生产小口径精密光亮轴承管，扩大了产品范围。

3.5 成品切割采用圆盘锯片的管排锯切割效率高

该车间成品管切断改用圆盘锯片的管排锯设备。切后钢管断面平面度、切斜度及几何尺寸均在控制标准范围内。管排锯切割轴承管噪音小，环保，无粉尘污染，劳动强度低，切后钢管横断面质量好，生产效率高。

4 结 语

经过对工艺与设备的改进，不但提高了轴承钢管的质量，而且降低劳动成本，提高了生产效率，生产规模比原来扩大了1倍，车间占地面积扩大了2倍。改进后小直径轴承钢管年生产能力由5万t增加到15万t。该企业中小直径GCr15轴承管总产量达25万t。

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Abstract：This paper analyzes the existing problems of production process and equipment,puts forward an improvement project of the small-sized GCr15 bearing steel tube production and equipment.Practice shows that improved new technology,new equipment and new technology can make the production of the small-sized bearing steel tube increase by two times.And it has some advantages including simple production equipment,short flow,small occupation area,high yield,low production cost,less environmental pollution,etc.

Key words：small-sized bearing tube；cold-rolling；GCr15；improvement

Improvement and Application of Manufacturing Process of Small-sized Bearing Steel Tube

REN Shuyan1SUN Guojun2CHEN Zhiyue2SUN Yuan2
(1.Chongqing University of Science and Technology，Chongqing 401331；2.Zhejiang Jian Li Company Limited,Zhuji 311800)

TG355

A

1673-1980（2012）02-0102-03

2011-11-02

重庆科技学院横向科研项目（1119-001）

任蜀焱（1973-），男，四川南部人，讲师，硕士，主要从事材料加工教学、科研及管理工作。