CN105331897A - 一种背衬轴承的内圈材料及其热处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明为一种背衬轴承的内圈材料及其热处理工艺，涉及冷轧机械设备的轴承技术，解决现有内圈易剥落的问题，所述内圈材料是Cr12Mo1V1模具钢，其化学元素成分的重量比为：C：1.4～1.6％，Si≤0.60％，Mn≤0.60％，S≤0.03％，P≤0.03％，Cr：11.5～13％，Mo：0.7～1.2％，V≤1.0％，余量为Fe；所述热处理工艺包含：对Cr12Mo1V1模具钢进行淬火处理；对淬火处理后的Cr12Mo1V1模具钢进行回火处理。本发明内圈采用模具钢Cr12Mo1V1，并经适宜的热处理工艺后提高了轴承内圈的疲劳强度，使其使用寿命能与背衬轴承的外圈匹配，从而延长了背衬轴承的整体使用寿命。

Description

一种背衬轴承的内圈材料及其热处理工艺

技术领域

本发明涉及冷轧机械设备的轴承技术，尤其是指一种轴承内圈寿命与外圈寿命匹配的背衬轴承的内圈材料及其热处理工艺。

背景技术

森吉米尔轧机是法国DMS设计,用于冷轧不锈钢带钢，其入口带钢厚度为1.4--10mm，出口带钢厚度为0.5--5.0mm，带钢宽度为730--1600mm，轧制速度最大为800m/min，最大轧制压力为1300t，年处理量达139000t，在各冷轧企业得以广泛应用。其中的背衬轴承用于森吉米尔轧机辊系中的最外部支撑辊。一般，森吉米尔轧机装机量为8支芯轴，每只芯轴由7个轴承组装而成，一个轧机共有56个背衬轴承，每个背衬轴承的结构外形见图1。

如图1所示，每个背衬轴承包含：外圈01，内圈02，滚子04，双列保持架16，单列保持架26及隔圈43。其相互结构关系：在内圈02上安装隔圈43；；双列保持架16和单列保持架26安装在内圈02上，并在双列保持架16和单列保持架26中放入滚子04；外圈01置于滚子04外面，其中：

外圈01功能：通过与二中间辊表面接触产生正压力与摩擦力带动轴承外圈01转动，同时承受来自工作辊、一中间辊和二中间辊的压力，并通过滚子04传递到轴承内圈02；

滚子04功能：承受外圈01的压力，并传递给内圈02。同时确保外圈01、内圈02作相对旋转；

双列保持架16(单列保持架26)功能：确保滚子04在外圈01和内圈02间均匀受力和正常旋转；

隔圈43功能：确保双列保持架16(单列保持架26)定位。

目前，背衬轴承的内圈02及外圈01的选材的轴承钢种为GCr18Mo，淬火组织为马氏体。实际使用中，内圈02的外表滚动面经常因接触疲劳剥落而提前报废。

上述轧机工作原理：二十辊的传动是通过二中间辊的主传动，通过摩擦带动一中间辊、工作辊及整个辊系的转动。二十辊轧机的压下，是通过转动两个上部中间支撑辊组B、C的偏心环来实现的。偏心环安装在鞍座的滚针轴承上，偏心环的转动，是靠上下移动压下双面齿条回转与其啮合的一对扇形齿轮，从而转动偏心轴，实现工作辊的压下和抬起。

在轧制过程中，背衬轴承的外圈01、内圈02及滚子04承受了较大的轧制压力，这种结构的背衬轴承用于轧机的支撑部位，主要存在以下问题：

第一、背衬轴承外圈01的外表面、内圈02的外表面有效接触面积不一样，在载荷的作用下内圈单位接触应力比外圈单位接触应力大，在内、外圈材料相同的前提下，导致内圈02实际接触疲劳寿命小于外圈01接触疲劳寿命，降低了背衬轴承整体使用寿命；

第二、此种轴承在工作时内圈02保持不动，内圈02滚道表面的受力点一直处于受力状态，在这种接触应力的作用下，势必造成滚道受力点表面出现接触疲劳，一旦达到极限，表面就开始出现点蚀。点蚀形成以后，继续在载荷作用下工作，点蚀就顺着滚动方向有不断扩展的趋势，直至出现裂口，其结果导致轴承不能再使用；

第三、在轴承使用的工作环境中，发现轧制油中难免有颗粒夹杂物，轴承在旋转时，将颗粒带入滚道内，这些颗粒会阻碍内、外圈相对运动，增大滚动体与滚道之间的磨擦，磨擦力增大，从而使滚道表面硬化，硬化的金属塑性变形几乎达到临界状态，塑性变形稍微增加，则会引起显微裂纹，随后就出现剥落。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，提供一种轴承内圈寿命与外圈寿命匹配的背衬轴承的内圈材料。

本发明的另一目的是提供一种背衬轴承的内圈材料热处理工艺。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种背衬轴承的内圈材料，其特征在于：

所述内圈材料是Cr12Mo1V1模具钢，所述Cr12Mo1V1模具钢的化学元素成分的重量比为：

C：1.4～1.6％，Si≤0.60％，Mn≤0.60％，S≤0.03％，P≤0.03％，

Cr：11.5～13％，Mo：0.7～1.2％，V≤1.0％，余量为Fe。

本发明的另一目的是通过以下技术方案实现的：

一种背衬轴承的内圈材料热处理工艺，其特征在于：

所述内圈材料是Cr12Mo1V1模具钢，所述Cr12Mo1V1模具钢的化学元素成分的重量比为：C：1.4～1.6％，Si≤0.60％，Mn≤0.60％，S≤0.03％，P≤0.03％，Cr：11.5～13％，Mo：0.7～1.2％，V≤1.0％，余量为Fe；

所述热处理工艺包含以下流程：

S1，对Cr12Mo1V1模具钢进行淬火处理；

S2，对淬火处理后的Cr12Mo1V1模具钢进行回火处理,热处理结束。

所述步骤S1中淬火处理的具体工艺流程如下：

S11，Cr12Mo1V1模具钢随模具钢加热炉升温至1020℃－1090℃；

S12，Cr12Mo1V1模具钢在模具钢加热炉内于1020℃－1090℃的高温下保温15分钟；

S13，Cr12Mo1V1模具钢从模具钢加热炉内高温出炉，并快速放入淬火介质中冷却，直至冷却到常温为止,淬火处理结束。

所述淬火介质采用200℃的硝酸盐介质，所述200℃的硝酸盐介质是硝酸盐在一个硝酸盐加热炉中加热到200℃而成，并置放在所述硝酸盐加热炉中。

所述步骤S13中Cr12Mo1V1模具钢从模具钢加热炉内高温出炉后，快速放入置有200℃硝酸盐介质的硝酸盐加热炉中冷却8分钟，然后从硝酸盐加热炉中出炉，并空冷到常温为止。

所述步骤S2中回火处理的具体工艺流程如下：

S21，Cr12Mo1V1模具钢随模具钢加热炉升温至200℃－550℃；

S22，Cr12Mo1V1模具钢在模具钢加热炉内于200℃至550℃保温2小时；

S23，模具钢加热炉停止加热，炉温开始下降；

S24，Cr12Mo1V1模具钢在模具钢加热炉内随炉冷却至室温，并出炉，回火处理结束。

本发明的有益效果：

本发明背衬轴承的内圈在不改变现有外形尺寸和安装的前提下，更换轴承常规使用的轴承钢GCr18Mo，内圈材料改为模具钢Cr12Mo1V1，并经适宜的热处理工艺后提高了轴承内圈的疲劳强度，使其使用寿命能与背衬轴承的外圈匹配，从而延长了背衬轴承的整体使用寿命。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1背衬轴承结构外形图；

图2本发明背衬轴承的内圈进行热处理工艺的流程图；

图3为图2流程中淬火处理的具体工艺流程图；

图4为图2流程中回火处理的具体工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例的附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

本发明的背衬轴承如图1所示，包含：外圈01，内圈02，滚子04，双列保持架16，单列保持架26及隔圈43。其相互结构关系：在内圈02上安装隔圈43；；双列保持架16和单列保持架26安装在内圈02上，并在双列保持架16和单列保持架26中放入滚子04；外圈01置于滚子04外面。

轴承加工的常规工艺依次如下：选用轴承的钢种，对选用的轴承钢进行锻造；进行车加工；进行热处理加工；进行车、磨加工，制成轴承。本发明是涉及其中的选用轴承钢种及其进行热处理加工的工艺。

轴承常规使用的是轴承钢GCr18Mo，本发明中，在不改变现有背衬轴承外形尺寸和安装的前提下，背衬轴承的内圈材料更换轴承常规使用的轴承钢GCr18Mo，改为模具钢Cr12Mo1V1，Cr12Mo1V1模具钢具有很高的耐磨性和抗冲击性。

a、Cr12Mo1V1的化学元素成分(重量％)：

C：1.4～1.6％，Si≤0.60％，Mn≤0.60％，S≤0.03％，P≤0.03％，

Cr：11.5～13％，Mo：0.7～1.2％，V≤1.0％，余量为Fe。

b、Cr12Mo1V1的力学性能：

硬度：退火状态硬度≤255HB；

淬火状态硬度≥59HRC。

本发明的背衬轴承的内圈材料热处理工艺中的内圈材料是指上述Cr12Mo1V1模具钢，参见图2，Cr12Mo1V1模具钢的热处理工艺包含以下流程：

S1，对Cr12Mo1V1模具钢进行淬火处理，参见图3，其具体工艺流程如下：

S11，Cr12Mo1V1模具钢随模具钢加热炉升温至1020℃－1090℃；

S12，Cr12Mo1V1模具钢在模具钢加热炉内于1020℃－1090℃的高温下保温15分钟；

S13，Cr12Mo1V1模具钢从模具钢加热炉内高温出炉，并快速放入淬火介质中冷却，直至冷却到常温为止。淬火处理结束。

本发明所述淬火介质采用200℃的硝酸盐介质，所述200℃的硝酸盐介质是硝酸盐在一个硝酸盐加热炉中加热到200℃而成，并置放在该硝酸盐加热炉中；所述步骤S13中Cr12Mo1V1模具钢从模具钢加热炉内高温出炉后，快速放入置有200℃硝酸盐介质的硝酸盐加热炉中冷却8分钟，然后从硝酸盐加热炉中出炉，并空冷到常温为止。

S2，对淬火处理后的Cr12Mo1V1模具钢进行回火处理，参见图4，其具体工艺流程如下：

S21，Cr12Mo1V1模具钢随模具钢加热炉升温至200℃－550℃；

S22，Cr12Mo1V1模具钢在模具钢加热炉内于200℃至550℃保温2小时；

S23，模具钢加热炉停止加热，炉温开始下降；

S24，Cr12Mo1V1模具钢在模具钢加热炉内随炉冷却至室温，并出炉。回火处理结束。

经此淬火、回火处理后的Cr12Mo1V1模具钢实际硬度在HRC60.5至HRC62.5之间，屈服强度在2071.7至2191.9(kN/mm2)之间，能满足轴承内圈工作的需要。

上述淬火、回火处理后的Cr12Mo1V1模具钢与GCr18Mo轴承钢的抗磨疲劳性能比较：Cr12Mo1V1模具钢与GCr18Mo轴承钢两个试样分别加载两个重量为85kg的钢套，经14次共88小时的试验后GCr18Mo轴承钢的外表面开始出现微小剥落，而Cr12Mo1V1模具钢外表面却完好无损。

由此可见，用经本发明的工艺热处理后的Cr12Mo1V1模具钢制作的轴承内圈，其抗磨疲劳性能优于轴承钢制作的轴承内圈，内圈耐磨性得到了提高，使其使用寿命能与背衬轴承的外圈使用寿命匹配。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (6)

1.一种背衬轴承的内圈材料，其特征在于：

所述内圈材料是Cr12Mo1V1模具钢，所述Cr12Mo1V1模具钢的化学元素成分的重量比为：

C：1.4～1.6％，Si≤0.60％，Mn≤0.60％，S≤0.03％，P≤0.03％，Cr：11.5～13％，Mo：0.7～1.2％，V≤1.0％，余量为Fe。

2.一种背衬轴承的内圈材料热处理工艺，其特征在于：

所述内圈材料是Cr12Mo1V1模具钢，所述Cr12Mo1V1模具钢的化学元素成分的重量比为：C：1.4～1.6％，Si≤0.60％，Mn≤0.60％，S≤0.03％，P≤0.03％，Cr：11.5～13％，Mo：0.7～1.2％，V≤1.0％，余量为Fe；

所述热处理工艺包含以下流程：

S1，对Cr12Mo1V1模具钢进行淬火处理；

S2，对淬火处理后的Cr12Mo1V1模具钢进行回火处理,热处理结束。

3.如权利要求2所述的背衬轴承的内圈材料热处理工艺，其特征在于：

所述步骤S1中淬火处理的具体工艺流程如下：

S11，Cr12Mo1V1模具钢随模具钢加热炉升温至1020℃－1090℃；

S12，Cr12Mo1V1模具钢在模具钢加热炉内于1020℃－1090℃的高温下保温15分钟；

S13，Cr12Mo1V1模具钢从模具钢加热炉内高温出炉，并快速放入淬火介质中冷却，直至冷却到常温为止,淬火处理结束。

4.如权利要求3所述的背衬轴承的内圈材料热处理工艺，其特征在于：

所述淬火介质采用200℃的硝酸盐介质，所述200℃的硝酸盐介质是硝酸盐在一个硝酸盐加热炉中加热到200℃而成，并置放在所述硝酸盐加热炉中。

5.如权利要求4所述的背衬轴承的内圈材料热处理工艺，其特征在于：

所述步骤S13中Cr12Mo1V1模具钢从模具钢加热炉内高温出炉后，快速放入置有200℃硝酸盐介质的硝酸盐加热炉中冷却8分钟，然后从硝酸盐加热炉中出炉，并空冷到常温为止。

6.如权利要求2所述的背衬轴承的内圈材料热处理工艺，其特征在于：

所述步骤S2中回火处理的具体工艺流程如下：

S21，Cr12Mo1V1模具钢随模具钢加热炉升温至200℃－550℃；

S22，Cr12Mo1V1模具钢在模具钢加热炉内于200℃至550℃保温2小时；

S23，模具钢加热炉停止加热，炉温开始下降；

S24，Cr12Mo1V1模具钢在模具钢加热炉内随炉冷却至室温，并出炉，回火处理结束。