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CN110508742A - 一种火力发电设备专用钢球制造工艺 - Google Patents

一种火力发电设备专用钢球制造工艺 Download PDF

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CN110508742A
CN110508742A CN201910687248.2A CN201910687248A CN110508742A CN 110508742 A CN110508742 A CN 110508742A CN 201910687248 A CN201910687248 A CN 201910687248A CN 110508742 A CN110508742 A CN 110508742A
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CN
China
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steel ball
steel
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manufacturing process
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邱腾飞
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Peixian Xianglong Mining Machinery Parts Co Ltd
Original Assignee
Peixian Xianglong Mining Machinery Parts Co Ltd
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/02—Making machine elements balls, rolls, or rollers, e.g. for bearings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/36—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for balls; for rollers
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Abstract

本发明涉及钢球生产技术领域，且公开了一种火力发电设备专用钢球制造工艺，包括选用原材料、冷镦成型、热处理、强化处理、抛光、表面探伤、研磨、清洗和包装的上述步骤组成，原材料选用GCr15轴承钢，GCr15轴承钢含氧量低于0.01％，钛含量小于0.03％，且GCr15轴承钢的颗粒杂物小于1.5级，再通过将GCr15轴承钢原材料进行轻拉处理，使原材料的直径轻拉缩小0.4‑0.5mm，然后进行冷镦成型，在冷镦成型过程中将GCr15轴承钢原材料的压缩比控制在1.5‑1.9之间，使成型处的球坯呈无环带状态，同时没有明显的两极柱。该火力发电设备专用钢球制造工艺，能够进一步提高钢球表面质量与几何精度，且能够保证钢球的硬度和恶劣环境下使用的寿命，提高了产品质量和使用寿命，便于人们使用。

Description

一种火力发电设备专用钢球制造工艺
技术领域
本发明涉及钢球生产技术领域，具体为一种火力发电设备专用钢球制造工艺。
背景技术
火力发电是利用可燃物在燃烧时产生的热能，通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式。中国的煤炭资源丰富，1990年产煤10.9亿吨，其中发电用煤仅占12％。火力发电是我国主要的发电方式，电站锅炉作为火力电站的三大主机设备之一，伴随着我国火电行业的发展而发展。
目前，钢球使火力发电大部分设备转动处的必须物品，而现有技术中钢球大多采用单向旋转的方式热轧钢球，导致钢球表层摩擦力引起钢球表层局部金属塑性耗尽以致发生塑性损伤，钢球长时间在恶劣环境下啊使用时，容易遭受较严重的腐蚀，从而导致机械设备的使用出现问题，不便于人们的使用。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种火力发电设备专用钢球制造工艺具备能够进一步提高钢球表面质量与几何精度，且能够保证钢球的硬度和恶劣环境下使用的寿命，提高了产品质量和使用寿命，便于人们使用的优点，解决了现有技术中钢球大多采用单向旋转的方式热轧钢球，导致钢球表层摩擦力引起钢球表层局部金属塑性耗尽以致发生塑性损伤，钢球长时间在恶劣环境下啊使用时，容易遭受较严重的腐蚀，从而导致机械设备的使用出现问题，不便于人的使用的问题。
(二)技术方案
为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种火力发电设备专用钢球制造工艺，包括选用原材料、冷镦成型、热处理、强化处理、抛光、表面探伤、研磨、清洗和包装的上述步骤组成，
步骤1：原材料选用GCr15轴承钢，所述GCr15轴承钢含氧量低于0.01％，钛含量小于0.03％，且GCr15轴承钢的颗粒杂物小于1.5级，再通过将GCr15 轴承钢原材料进行轻拉处理，使原材料的直径轻拉缩小0.4-0.5mm，然后进行冷镦成型，在冷镦成型过程中将GCr15轴承钢原材料的压缩比控制在1.5-1.9 之间，使成型处的球坯呈无环带状态，同时没有明显的两极柱；
步骤2：对冷镦成型后的球坯进行回火热处理，所述回火温度为 200-250℃，时间为3-4小时，回火完成后对其进行强化处理，通过将纳米氧化锆陶瓷粉均匀嵌入在钢坯的表面，将嵌入完成的钢坯放入至升降式电阻窑炉中，加热至1500-2000℃，烧结呈瓷，并保温4-5小时，使其密度大于8g/cm3，让其自然降温冷却；
步骤3：将步骤2的钢球经过两次研磨，并通过抛光机进行抛光，抛光完成后对钢坯的表面进行涡流探伤，对外观无损的钢球再通过树脂砂轮盘进行两次精磨；
步骤4：对研磨完成后的钢球进行清洗，并通过包装机进行装袋。
优选的，所述强化处理步骤中增加钢球以自主落差撞击和相互撞击，使得钢球表面形成一定深度的强化层，所述强化层的深度大于0.2mm。
优选的，所述竖直砂轮盘使用软球磨沟，且竖直砂轮盘的沟槽深度散差小于0.004mm。
优选的，所述步骤2对钢坯进行加热采用中频或者工频感应加热的方式。
优选的，将所述热处理完成后的钢坯以连续滚动的方式在温度为50℃ -70℃的水池中进行淬火，且水池中含有水溶性淬火剂，使钢坯的表面形成一层蒸汽膜。
优选的，所述水溶性淬火剂为浓度为5-10％的NACO3溶液。
优选的，所述步骤2中的纳米氧化锆陶瓷粉加量为钢球质量的0.1-0.3％。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种火力发电设备专用钢球制造工艺，具备以下有益效果：
1、该火力发电设备专用钢球制造工艺，通过优选原材料、球坯成型新工艺、表面强化工艺、树脂砂轮精研工艺进一步提高钢球表面质量与几何精度，且能够保证钢球的硬度和恶劣环境下使用的寿命，提高了产品质量，进而提高了钢球的使用寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种火力发电设备专用钢球制造工艺，包括选用原材料、冷镦成型、热处理、强化处理、抛光、表面探伤、研磨、清洗和包装的上述步骤组成，
步骤1：原材料选用GCr15轴承钢，GCr15轴承钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢，具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能，GCr15轴承钢含氧量低于0.01％，钛含量小于 0.03％，且GCr15轴承钢的颗粒杂物小于1.5级，再通过将GCr15轴承钢原材料进行轻拉处理，使原材料的直径轻拉缩小0.4-0.5mm，然后进行冷镦成型，在冷镦成型过程中将GCr15轴承钢原材料的压缩比控制在1.5-1.9之间，使成型处的球坯呈无环带状态，同时没有明显的两极柱，能够钢球钢球在使用时的形变量，保证钢球的使用效果，从而提高钢球的使用寿命；
步骤2：对冷镦成型后的球坯进行回火热处理，回火温度为200-250℃，时间为3-4小时，回火完成后对其进行强化处理，通过将纳米氧化锆陶瓷粉均匀嵌入在钢坯的表面，将嵌入完成的钢坯放入至升降式电阻窑炉中，加热至1500-2000℃，烧结呈瓷，并保温4-5小时，使其密度大于8g/cm3，让其自然降温冷却，注入纳米氧化锆瓷粉的钢球表面处于压应力状态，应力值较未注入钢球提高10％以上，同时纳米氧化锆瓷可以提高耐腐蚀性，从而能够保证钢球在恶劣环境下的使用寿命，便于人们的使用，纳米氧化锆陶瓷的配料是将粒度为40-100nm粒径的氧化钇部分稳定纳米氧化锆粉体与聚乙烯醇按95： 2的质量比配混合，加入1.5倍混合料重量的净水，调配成料浆球磨20h，通过加入纳米氧化锆陶瓷粉，能够使钢球的硬度提高5％；
步骤3：将步骤2的钢球经过两次研磨，并通过抛光机进行抛光，抛光完成后对钢坯的表面进行涡流探伤，对外观无损的钢球再通过树脂砂轮盘进行两次精磨，通过第一次研磨能够对热处理时产生的氧化皮进行去除，有利于强化过呈中强化层的使用效果，再通过第二次研磨，能够提高钢球的集合精度，同时需要防止强化层被破坏，通过涡流探伤能够钢球表面的损伤，探伤是通过仪器以涡流或光电或振动这样三种方式的进行，将裂纹等原材料缺陷、垫伤、毛刺、啃伤等加工过程中产生的缺陷全部分选出来，同时能够研磨过度的钢球进行检测，消除可能存在的质量隐患，分选出合格产品，再通过两次精磨，能够提高钢球表面的光滑度，从而降低使用过程中的摩擦力；
步骤4：对研磨完成后的钢球进行清洗，并通过包装机进行装袋，通过清洗机对能够对钢球表面的附作物进行清理，同时进行打包装袋，能够便于对钢球整体的运输。
强化处理步骤中增加钢球以自主落差撞击和相互撞击，使得钢球表面形成一定深度的强化层，强化层的深度大于0.2mm，能够使钢由表层有效深度的地方以梯度的方式过渡到正常组织，从而能够提高钢球表面的硬度，能够防撞击，耐磨损，从而提高钢球的使用寿命。
竖直砂轮盘使用软球磨沟，且竖直砂轮盘的沟槽深度散差小于0.004mm，能够提高对钢球精磨时的精准度，保证钢球精磨的效果，便于人们的使用。
步骤2对钢坯进行加热采用中频或者工频感应加热的方式，能够提高加热时的效率和安全性，。
将热处理完成后的钢坯以连续滚动的方式在温度为50℃-70℃的水池中进行淬火，且水池中含有水溶性淬火剂，使钢坯的表面形成一层蒸汽膜，能够使得得钢材的力学性能达到预期要求。
水溶性淬火剂为浓度为5-10％的NACO3溶液，能够更好地使水溶性淬火剂钢球之间相互反应。
步骤2中的纳米氧化锆陶瓷粉加量为钢球质量的0.1-0.3％，能够与与钢球之间形成有效的配比，来最大化发挥纳米氧化锆陶瓷粉的作用。
综上，该火力发电设备专用钢球制造工艺，通过优选原材料、球坯成型新工艺、表面强化工艺和研磨和精磨的工艺，能够进一步提高钢球表面质量与几何精度，且能够保证钢球的硬度和恶劣环境下使用的寿命，提高了产品质量和使用寿命，便于人们的使用。
需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种火力发电设备专用钢球制造工艺，包括选用原材料、冷镦成型、热处理、强化处理、抛光、表面探伤、研磨、清洗和包装的上述步骤组成，其特征在于：
步骤1：原材料选用GCr15轴承钢，所述GCr15轴承钢含氧量低于0.01％，钛含量小于0.03％，且GCr15轴承钢的颗粒杂物小于1.5级，再通过将GCr15轴承钢原材料进行轻拉处理，使原材料的直径轻拉缩小0.4-0.5mm，然后进行冷镦成型，在冷镦成型过程中将GCr15轴承钢原材料的压缩比控制在1.5-1.9之间，使成型处的球坯呈无环带状态，同时没有明显的两极柱；
步骤2：对冷镦成型后的球坯进行回火热处理，所述回火温度为200-250℃，时间为3-4小时，回火完成后对其进行强化处理，通过将纳米氧化锆陶瓷粉均匀嵌入在钢坯的表面，将嵌入完成的钢坯放入至升降式电阻窑炉中，加热至1500-2000℃，烧结呈瓷，并保温4-5小时，使其密度大于8g/cm3，让其自然降温冷却；
步骤3：将步骤2的钢球经过两次研磨，并通过抛光机进行抛光，抛光完成后对钢坯的表面进行涡流探伤，对外观无损的钢球再通过树脂砂轮盘进行两次精磨；
步骤4：对研磨完成后的钢球进行清洗，并通过包装机进行装袋。
2.根据权利要求1所述的一种火力发电设备专用钢球制造工艺，其特征在于：所述强化处理步骤中增加钢球以自主落差撞击和相互撞击，使得钢球表面形成一定深度的强化层，所述强化层的深度大于0.2mm。
3.根据权利要求1所述的一种火力发电设备专用钢球制造工艺，其特征在于：所述竖直砂轮盘使用软球磨沟，且竖直砂轮盘的沟槽深度散差小于0.004mm。
4.根据权利要求1所述的一种火力发电设备专用钢球制造工艺，其特征在于：所述步骤2对钢坯进行加热采用中频或者工频感应加热的方式。
5.根据权利要求1所述的一种火力发电设备专用钢球制造工艺，其特征在于：将所述热处理完成后的钢坯以连续滚动的方式在温度为50℃-70℃的水池中进行淬火，且水池中含有水溶性淬火剂，使钢坯的表面形成一层蒸汽膜。
6.根据权利要求5所述的一种火力发电设备专用钢球制造工艺，其特征在于：所述水溶性淬火剂为浓度为5-10％的NACO3溶液。
7.根据权利要求1所述的一种火力发电设备专用钢球制造工艺，其特征在于：所述步骤2中的纳米氧化锆陶瓷粉加量为钢球质量的0.1-0.3％。
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