<< На главную страницу    << Публикации

|

|

|

Непростой выбор (Являются ли стали SKF MR альтернативой отечественным особо высококачественным сталям?)

 

 

Смотрите также:

 

Не секрет, что залогом бесперебойной работы подшипника является высококачественная сталь, используемая для его изготовления. Ученые и инженеры различных стран не прекращают попыток улучшения характеристик применяемых марок сталей. Идут плодотворные поиски новых сортов с новыми характеристиками. Опыт ведущих подшипниковых фирм показывает необходимость постоянного поиска путей как улучшения качества применяемых сталей, так и попыток использования новых, в т.ч. и композиционных с использованием нанотехнологий.

 

Основной целью процесса выплавки является получение стали надлежащего химического состава с очень низким процентом включений, отрицательно влияющих на качество и ресурс эксплуатации подшипников.

 

Исходя из характера нагрузок срок службы подшипников, как и других деталей машин, во многом зависит от качества применяемых сталей. На основе накопленного опыта не вызывает сомнений, что одним из главных факторов, влияющих на срок службы подшипников и деталей машин, являются включения, представленные окислами алюминия и железа, сульфиды, силикаты в виде глобулей и избыточные карбиды и фазы в виде ликваций (скоплений), строчек и сетки.

Стали для изготовления подшипников выплавляются в электродуговых печах с основной футеровкой по следующей схеме (рисунок 1).

 

Стали для изготовления подшипников выплавляются в электродуговых печах с основной футеровкой по схеме

 

Рисунок 1

 

В состав шихты входит около 30% жидкого чугуна с содержанием серы менее 0,030%, остальное – отсортированный металлический лом. Сразу же после расплава шихты определяется содержание C, S, P, Cr, Ni, Mo, Cu. Вслед за этим приступают к выжиганию углерода, продувая расплавленный металл кислородом и засыпая в ванну окислы железа, что позволяет довести содержание углерода в расплаве до 1%. После чего опять контролируют содержание C, P, S, Mn, Cr и др. Далее полностью скачивают шлак и наводят новый введением в расплав извести CaC2. Затем вводят феррохром, доведя содержание хрома до 1,5%, одновременно добавляя FeSi, поддерживая шлак карбидом кальция (СаС2) и углеродом. В случае необходимости вслед за этим раскисляют металл алюминием. Часть жидкой стали (около 50%) сливается в ковш, из которого ее перемещают обратно в печь для интенсификации перемешивания стали со шлаком. По выполнении очередного контрольного анализа в сталь вводят разные добавки для корректировки до нормы химического состава ванны. Затем частично удаляют шлак и разливают сталь с одновременной дегазацией при вакууме менее 1 мм рт. столба. Вакуумирование стали позволяет значительно снизить содержание кислорода, азота и водорода. В период обработки металла в вакууме вводятся добавки FeSi для корректировки кремния в стали до установленной нормы. После разливки и охлаждения слитков проводятся контрольные анализы. Пробы берутся от слитка первой, средней и последней плавок из головной, средней и донной части слитка. С целью получения максимально высокого качества слитки впоследствии подвергаются переплавке различными способами. Всего их насчитывается более 21 вида, но для подшипниковых сталей используют электрошлаковый и вакуумно-дуговой переплавы. Основная задача переплава стали – значительное снижение включений.

 

В зависимости от требований конструкции подшипника и производства на предприятии SKF Steel выплавляют металл трех уровней качества:

  • SKF Q (Quality);                                    

  • SKF MR BQ (Bearing Quality);

  • SKF MR PBQ (Premium Bearing Quality).

Каждому уровню качества соответствует свой специальный технологический маршрут, для них установлены пределы на содержание кислорода, титана, макро- и микровключений. Сталь SKF MR PBQ предназначена непосредственно для замены сталей, получаемых методом электрошлакового переплава, и сталей вакуумно-дугового переплава.

 

В процесс выплавки сталей SKF MR PBQ включены аргонное перемешивание, индукционное перемешивание, вакуумная обработка, а также подогрев, необходимый для обеспечения стабильного и хорошо регулируемого раскисления в комбинации с эффективным удалением серы. Для удовлетворения действующих норм спецификаций фирмы SKF Steel в отношении сталей качества SKF MR PBQ суммарное содержание кислорода, титана и серы не должно превышать 0,008%. Основными методами оценки качества являются указанные в следующих спецификациях: ASTM A535, AMS 2300 и спецификация фирмы SKF Steel. Нормы спецификаций требуют проведения следующих исследований:

  • магнитно-порошковая дефектоскопия;

  • оценка микроскопических включений;

  • определение размера аустенитного зерна;

  • измерение размеров зерна на изломе и дефектов;

  • макротравление.

 

 

Рисунок 2 - Контроль на макровключения проводится по спецификациям ASTM A535 и SKF Steel на трехступенчатых образцах

 

Макровключения по спецификациям ASTM A535 и SKF Steel оцениваются по трехступенчатому образцу (рисунок 2) методом магнитно-порошковой дефектоскопии. При этом контроле образец подвергается трехступенчатой обработке с уменьшением диаметра от первоначального до 90%, 75% и 60%. После каждой ступени обработки поверхность проверяют, и все включения длиной более 0,5 мм регистрируются. Содержание включений оценивается как средняя общая длина включений на единицу площади для испытываемых образцов. При испытаниях требуется, чтобы на первой ступени (90% первоначального диаметра) площадь, подвергаемая контролю, составляла по меньшей мере 0,15 м2. Таким образом, для заготовок любых размеров минимальная площадь, подвергаемая проверке, составляет 0,37 м2 на образец. На плавку требуется 3 образца, а это означает, что общая контролируемая площадь составляет 1,12 м2.

 

В спецификации AMS 2300 на контроль макровключений дается его методика и указаны требования в отношении содержания макровключений в сталях для критических областей применения. Метод оценки основан на использовании магнитно-порошковой дефектоскопии образцов, выточенных из половины диаметра (рисунок 3). Оценка качества по макровключениям осуществляется по двум показателям: частота (F) и степень серьезности (S). Частота (F) является средним числом дефектов на единицу площади контролируемых образцов. Степень серьезности (S) является произведением числа и средней длины дефектов в каждой группе и коэффициента степени серьезности на единицу площади образцов, подвергаемых исследованию.

 

 

Рисунок 3 - Контроль на макровключения по спецификации AMS 2300 на образцах

 

Из изложенного ясно, что спецификации для контроля металлопродукции, действующие на зарубежных металлургических заводах, несопоставимы между собой, а тем более с методами контроля качества металла в России.

Итоговое сравнение методов оценки макровключений представлено в таблице 1.

 

Таблица 1 - Оценка микровключений

 

Метод

Контролируемая площадь/плавка

Требования

ASTM A535

0,144 1,55

<130мм/м2 – общая длина

AMS 2300

0,106 1,13

F<0,25 частоты число/дюйм2

S<0,50 степень серьезности

SKF Steel

Ступенчатые испытания

1,12 12,0

<1мм/м2 (SKF MR PBQ) – общая длина

 

Спецификация ASTM А535 дает оценку микровключений в сталях определенного уровня качества. По системе ASTM A535 качество металлопродукции оценивается по наихудшему образцу относительно пределов, указанных в спецификации. Применяемый метод оценки – это метод JK/ASTM с использованием серии шкал III (ASTM E 45). Контроль качества по микровключениям ведется дифференцированно по микровключениям тонкого сечения (Th) и микровключениям толстого сечения (He). Дополнительно к полю с наихудшей оценкой регистрируется ряд полей, содержащих включения с оценкой 1 и выше.

 

Таким образом, ASTM A535 определяет максимальные оценочные показатели в любом образце (таблица 2).

 

Таблица 2

 

А

(сульфиды)

В

(окись алюминия)

С

(силикаты)

D

(оксиды)

Th

He

Th

He

Th

He

Th

He

1,5

1

1,5

1

1,5

1

1,5

1

 

Дополнительно для ряда подлежащих оценке полей (т.е. полей с оценкой ≥1) в каждом образце определены максимальные значения (таблица 3).

 

Таблица 3

 

А

 

В

 

С

 

D

 

Th

He

Th

He

Th

He

Th

He

8

1

3

1

3

1

5

1

 

Спецификация на микровключения фирмы SKF Steel применительно к сталям класса SKF MR PBQ при оценке качества металлопродукции руководствуется требованиями ASTM A535 и ASTM A295 в таблице 4.

 

Таблица 4

 

 

A

 

B

C

D

 

Th

He

Th

He

Th

He

Th

He

ASTM A535

1,5

1

1,5

0

0

0

1

0

ASTM A295

1,0

0,5

1,0

0

0

0

0,5

0

 

Фирма SKF Steel на основании опытных данных утверждает, что требования спецификаций по сталям класса SKF MR PBQ во всех отношениях удовлетворяют требованиям, предъявляемым к сталям вакуумно-дугового или электрошлакового переплава, а по макровключениям и микровключениям они значительно более строгие.

 

Обобщенные технические требования по чистоте металлопродукции фирмы SKF Steel представлены в таблице 5.

 

Таблица 5

 

 

Макровключения, мм/м2

О2 х 10-4 %

Ti х 10-4 %

Микровключения

A

B

C

D

С≤0,5%

С>0,5%

Th

He

Th

He

Th

He

Th

He

SKF

MR Q

10

25

20

2,5

1,5

2,0

0,5

0

0

0,5

0,5

SKF

MR BQ

5

15

13

30

2,0

1,5

1,5

0,2

0

0

0,5

0

SKF

MR PBQ

1

12

10

30

1,0

0,5

1,0

0

0

0

0,5

0

 

Конечно, теоретически сопоставить нормы требований спецификаций фирмы SKF Steel с требованиями ГОСТ 801-78 невозможно. Это можно сделать, только проводя контроль качества металла на подшипниках, изготовленных той или иной фирмой. По накопленным фактическим материалам можно лишь приблизительно оценить качество сталей фирм Timken и SKF. Так, согласно результатам анализа деталей подшипников фирмы Timken, получены оценки качества металла (в баллах), приведенные в таблице 6.

 

Конечно, теоретически сопоставить нормы требований спецификаций фирмы SKF Steel с требованиями ГОСТ 801-78 невозможно. Это можно сделать, только проводя контроль качества металла на подшипниках, изготовленных той или иной фирмой. По накопленным фактическим материалам можно лишь приблизительно оценить качество сталей фирм Timken и SKF. Так, согласно результатам анализа деталей подшипников фирмы Timken, получены оценки качества металла (в баллах), приведенные в таблице 6.

 

Таблица 6

 

 

Оксиды

Сульфиды

Силикаты

Глобули

Микропоры

Нормы по ГОСТ 801

Ш

1,5

1,5

1,5

2,0

0

А-высококачеств.

2,0–2,5

2,5–3,0

2,0–2,5

3,0

0

SKF

1,5–4,0

2,0–2,5

0

1,0–2,0

Timken

1,5–3,0

2,0–3,0

1,5–2,0

1,5–1,5

2,0

 

Вышеизложенные материалы приводят к выводу, что требуется кропотливая работа по сближению методик и критериев оценки качества металла, вызванная омологацией продукции российских фирм. Продвижение продукта на новом рынке обуславливается и новыми правилами. Кроме того, совершенно очевидны требования времени по усилению технической политики фирм – производителей подшипниковой продукции в области освоения новых современных марок сталей.

 

Анатолий Божков, ведущий инженер-конструктор НИЦ ЕПК, Россия

Сергей Ромашин, генеральный директор НИЦ ЕПК, Россия

 

Печатается с разрешения редакции журнала E-motion (ЕПК, Европейская подшипниковая компания

Отраслевые решения

 

Продукция

 

Каталоги

 

Сфера применения

 

О NTN-SNR

 

Сведения о подшипниках

 

 

Высокопрецизионные подшипники MachLine

 


Сайт содержит информацию о продукции компаний NTN-SNR Roulements (до 2010 г. называлась SNR Roulements) и NTN, а также их партнеров: подшипники, ремонтные комплекты из подшипников и других компонентов, подшипниковые узлы, сервисные продукты...

Любое цитирование и иное использование данных материалов возможно только со ссылкой на сайт snr.com.ru и исключительно для рекламирования либо распространения продукции NTN-SNR. Подробнее в "Правовой информации".

Страницы оптимизированы для просмотра Internet Explorer версии 6.х и выше

©2005-2008, Авторизированный дистрибьютор NTN-SNR - Правовая информация - Карта сайта