[发明专利]一种高性能轴承套圈用无缝钢管的生产工艺

说明书

本发明公开了一种高性能轴承套圈用无缝钢管的生产工艺，包括以下步骤：变形工具的设计及变形参数的确定，变形工具的加工、安装调试及变性参数的调整以及加热轧制成形；本发明与现有技术相比，采用在两相区温度轧制配合PTR旋轧技术可以有效地破碎钢中碳化物尺寸，细化晶粒尺寸，并使碳化物在钢中均匀的分布，显著的提高了无缝钢管的强韧性以及疲劳寿命，而且低温轧制可控制轧后冷却过程中碳化物二次长大。采用PTR工艺，避免了传统锻压需要多道次反复变形来细化碳化物与晶粒的效果。

技术领域

本发明涉及钢管生产技术领域，具体涉及一种高性能轴承套圈用无缝钢管的生产工艺。

背景技术

轴承套圈是具有一个或几个滚道的向心滚动轴承的环形零件，常见的高性能轴承如风电轴承、航空轴承、机械轴承等，他们都是特殊的轴承，使用环境恶劣，维修成本高，要求有高的使用寿命，并且有的轴承长期在超高速、高载荷、高温及其它恶劣工况下工作。

对于上述高性能轴承使用的轴承套圈对其性能结构要求比较高，而传统的轴承套圈的生产技术为锻造与斜轧穿孔两种工艺。其中，锻造工艺流程为：下料—箱式炉加热—镦粗—冲孔—扩孔—预轧—终轧，此工艺因其本身特点，其单次生产坯料尺寸受限；工艺中间需要冲孔，材料利用率偏低；而且工艺步骤较多，生产效率低；工艺成本较高。普通斜轧穿孔工艺流程为：箱式炉加热—斜轧穿孔—下料—终轧，较于锻造材料利用率高，生产效率也高，但因其辊型对工艺参数(送进角β与辗轧角γ)的限制，对材料性能提升不明显，则仍不能满足上述高性能轴承在使用过程中的需求。

现在使用的高性能轴承套圈一般以高性能的无缝钢管作为原料来加工制得，而高性能的无缝钢管现有的采用纵轧的方式来加工制得，例如申请号为CN202010260435.5的专利申请文件中介绍了一种采用Φ200mm圆管坯生产稀土轴承无缝钢管的方法，包括：

钢坯一次加热、无缝钢管热连轧、轧后快速冷却；

其中：

钢坯一次加热总加热时间≥5.5小时，预热段温度控制≤800℃，加热段温度1100～1200℃，均热段温度1120～1150℃，烧钢时缓慢升温，保证钢坯加热温度均匀，减少温差，同一根钢坯温差不得大于50℃，但要保证烧钢时间；炉内风量不能过大，保持微还原性火焰。

钢坯开坯轧制过程中，确保光滑，无尖锐棱角，避免轧件表面产生刮伤、磕伤；轧制时必须匀速轧制，控制轧辊冷却水，杜绝将冷却水直接浇到轧件上，轧坯弯钢不能用矫直机矫直；无缝钢管热连轧，穿孔转速400～450rpm，咬入速度45～50％，穿孔角度9.5～10.5°；定径后钢管实际温度≥800℃；轧后快速冷却，为了防止轧态钢管空冷出现网状碳化物，钢管出定径以8℃～13℃/s冷速冷却到700℃上冷床密排缓冷。

但是上述专利申请文件中的无缝钢管在制作过程中，基本上属于二维变形，对于碳化物的破碎和均匀化效果有限；因现有研究结果表明碳化物数量过多，尺寸越大，分布越不均匀，则无缝钢管的疲劳寿命越低，从而使得由无缝钢管加工出来的轴承套圈疲劳寿命也比较低。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的在于提供一种高性能轴承套圈用无缝钢管的生产工艺，以解决现有技术中，制备的无缝钢管中的碳化物尺寸较大且分布不均导致无缝钢管的疲劳寿命较低的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种高性能轴承套圈用无缝钢管的生产工艺，包括以下步骤：

第一步，变形工具的设计及变形参数的确定：

利用有限元模拟，建立无缝钢管轧制过程的有限元模型，设定其成型条件为：变形区内任意一点的周向扭转角度不低于50°，且变形中锻造比不低于6；