1　高端軸承鋼現(xiàn)狀

軸承是國家重大技術(shù)裝備的關(guān)鍵零部件。近30年來，我國通過引進、消化和吸收，實現(xiàn)了大部分高端裝備的國產(chǎn)化，但高端裝備用高可靠性、長壽命軸承的國產(chǎn)化尚未完全解決。目前，國產(chǎn)關(guān)鍵軸承與日本、歐美等先進國家同類產(chǎn)品相比，在使用壽命、可靠性與承載能力等使用條件方面存在較大差距，特別是高速鐵路軸承、高端冶金軋機軸承、風(fēng)電裝備及其他工業(yè)領(lǐng)域用的關(guān)鍵軸承，成為制約中國裝備制造業(yè)發(fā)展的一大瓶頸。尤其在高速鐵路行業(yè)上，目前，高速鐵路配套軸承市場仍被國外軸承制造企業(yè)壟斷，嚴(yán)重制約了國內(nèi)高速鐵路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，亟待實現(xiàn)國產(chǎn)化。

軸承質(zhì)量除了受軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造精度的影響外，軸承用鋼更是關(guān)鍵，其對軸承產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命和可靠性能具有至關(guān)重要的作用。就目前國內(nèi)軸承鋼生產(chǎn)企業(yè)而言，僅有幾家企業(yè)的軸承鋼質(zhì)量得到世界知名軸承制造公司的認(rèn)證，或者允許這些企業(yè)向其在中國運營的軸承制造廠供應(yīng)軸承鋼從而制成軸承零件。國內(nèi)不少軸承鋼生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品附加值較低，結(jié)果導(dǎo)致目前國內(nèi)軸承鋼市場的現(xiàn)狀是附加值低的產(chǎn)品供大于求，而高端軸承鋼又依賴進口。

2　興澄特鋼高端軸承鋼的研發(fā)進展

從手工業(yè)聯(lián)社走出來的江陰興澄特種鋼鐵有限公司（以下簡稱：興澄特鋼），經(jīng)過幾十年艱苦卓絕的發(fā)展，目前，該公司的軸承鋼產(chǎn)品不僅供給人本、萬向、洛軸、瓦軸等國內(nèi)大型軸承公司，而且主要供給斯凱孚（SKF）、舍弗勒（Schaeffler）、NSK、NTN、JTEKT、SNR等幾乎所有的跨國軸承集團，是國內(nèi)外知名軸承制造公司的主要供應(yīng)商之一，并獲得了SKF、Schaeffler等多家公司授予的“Z佳供應(yīng)商”、“Z佳質(zhì)量獎”稱號。除供應(yīng)國內(nèi)市場外，軸承鋼產(chǎn)品還出口到德國、法國、日本、美國等18個國家和地區(qū)，高端軸承鋼直接或間接出口量超過總銷量的50%。2019年興澄特鋼軸承鋼年銷售總量超80萬噸，連續(xù)十年全球，提升了中國軸承鋼的美譽度。

近年來，針對高端軸承鋼產(chǎn)品，特別是應(yīng)用于使用條件苛刻的重載、高速軸承領(lǐng)域，包括風(fēng)力發(fā)電的主軸軸承和增速器軸承、冶金軋機軸承、軌道交通用軸承、精密儀器軸承、盾構(gòu)機軸承等，興澄特鋼加大研發(fā)投入，從事超純凈和高穩(wěn)定性軸承鋼的冶金質(zhì)量與接觸疲勞壽命關(guān)系的基礎(chǔ)研究，進行改善軸承鋼純凈度和均勻性的多項研究并應(yīng)用于實際生產(chǎn)實踐中，軸承鋼產(chǎn)品質(zhì)量進一步提升，高端軸承鋼應(yīng)用領(lǐng)域不斷實現(xiàn)突破。期間共取得專利20余項，其中授權(quán)發(fā)明專利7項，核心專利5項，起草多項國家及行業(yè)的軸承鋼標(biāo)準(zhǔn)，獲得冶金科學(xué)技術(shù)一等獎一項，多項研發(fā)成果實現(xiàn)了國內(nèi)、領(lǐng)先，引領(lǐng)世界高端軸承用鋼的發(fā)展。下面重點介紹興澄特鋼目前在鐵路、風(fēng)電軸承滾動體用鋼方面取得的一些研發(fā)進展。

2.1 鐵路用軸承鋼的研發(fā)進展

由于我國幅員遼闊，鐵路服役條件遠(yuǎn)比國外服役環(huán)境苛刻、復(fù)雜，主要表現(xiàn)為連續(xù)運行時間長，運行環(huán)境溫度變化大，軸承需承受車輛的車體重量及載重，還需承受運行中車輛搖擺產(chǎn)生的各個方向的力，即除了承受靜態(tài)及動態(tài)徑向載荷外，還承受非恒定的軸向載荷。因此，制造符合我國貨車及高鐵軸承服役條件的原材料，必須要求高純凈度、均勻性良好的細(xì)晶粒軸承鋼，并要求材料的抗疲勞性能好，可以承受強烈的沖擊載荷。目前我國鐵路貨車用軸承鋼，按原標(biāo)準(zhǔn)要求全部采用電渣重熔工藝生產(chǎn)，而高速鐵路用軸承鋼，更是全部采用進口材料，大大增加了生產(chǎn)成本。

興澄特鋼是國內(nèi)家采用連鑄工藝生產(chǎn)鐵路軸承鋼的特鋼企業(yè)。為滿足鐵路軸承鋼高純凈度和高均勻性的要求，興澄特鋼技術(shù)人員在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程中敢于創(chuàng)新，與國內(nèi)外知名科研院所積極合作，形成了超高純凈度軸承鋼與夾雜物控制工藝、高均勻性軸承鋼大斷面鑄坯及其非均溫軋制工藝、高端軸承鋼應(yīng)用技術(shù)等，成功開發(fā)出了軌道交通用表面滲碳硬化軸承鋼（套圈用）和超高純高穩(wěn)定性的全淬透軸承鋼（滾子用）。

2.1.1 興澄特鋼鐵路軸承用鋼實物水平

1）有害元素含量水平。

興澄特鋼鐵路軸承用鋼有害元素平均含量見表1。

表1　有害元素平均含量水平

2）低倍檢驗結(jié)果。

興澄特鋼鐵路軸承用鋼低倍質(zhì)量100%符合檢驗標(biāo)準(zhǔn)要求。

3）大顆粒非金屬夾雜物。

興澄特鋼鐵路軸承用鋼非金屬夾雜物Z新統(tǒng)計檢測數(shù)據(jù)顯示，100%符合檢驗標(biāo)準(zhǔn)的要求，見圖1。

圖1　大顆粒非金屬夾雜物控制水平

4）對非金屬夾雜物掃描統(tǒng)計。

從圖2可以看出，興澄特鋼鐵路軸承用鋼具有夾雜物總數(shù)量少、顆粒小的特點，大部分非金屬夾雜物的尺寸在5μm以下。

圖2　非金屬夾雜物尺寸分布及統(tǒng)計

2.1.2 與進口軸承材料質(zhì)量比較

興澄特鋼高速動車組用軸承材料的有害元素（P、S、O）和歐洲、日本軸承材料相比都處于較好水平，見表2。

表2 　有害元素含量水平對比

“時鐘的莊嚴(yán)，來自齒輪的精準(zhǔn)”，興澄特鋼技術(shù)人員將這種一絲不茍、精益求精的精神融入產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計中，從而確保了產(chǎn)品質(zhì)量。目前，興澄特鋼生產(chǎn)的鐵路用貨車軸承鋼已通過中國鐵路認(rèn)證中心認(rèn)證，產(chǎn)品已應(yīng)用在重載列車貨車軸承上，高速動車軸承已通過疲勞測試，壽命遠(yuǎn)高于目前采用電渣重熔工藝生產(chǎn)的國外同類產(chǎn)品。

2.2 大尺寸風(fēng)電軸承滾動體用鋼的研發(fā)

國內(nèi)大尺寸風(fēng)電軸承滾動體用鋼的生產(chǎn)工藝一直以模鑄或電渣重熔工藝為主，且產(chǎn)品市場占有率很低，主要依靠進口，被國外軸承鋼生產(chǎn)企業(yè)壟斷，已成為我國風(fēng)力發(fā)電事業(yè)發(fā)展的軟肋。而采用連鑄工藝生產(chǎn)大尺寸風(fēng)電軸承滾動體用鋼，盡管在成本、交付等方面占據(jù)優(yōu)勢，且具有很強的市場競爭力，但市場對此認(rèn)可度不高，尚無特鋼企業(yè)敢輕易跨出這一步。這一次，興澄特鋼率先應(yīng)用這一工藝。

為保證連鑄工藝生產(chǎn)的鋼材產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到模鑄及電渣重熔鋼的質(zhì)量水平，并替代進口鋼材，興澄特鋼在鋼材純凈度、內(nèi)部組織及碳化物改善等方面進行了一系列的技術(shù)攻關(guān)。在鋼材純凈度控制方面，利用優(yōu)質(zhì)鐵礦生產(chǎn)純凈鐵水，并使用優(yōu)質(zhì)廢鋼，為高純凈鋼的生產(chǎn)提供條件；在鋼材內(nèi)部組織及碳化物控制方面，采用特殊澆注及特殊軋制工藝，確保鋼材偏析及碳化物100%滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

興澄特鋼對連鑄工藝生產(chǎn)的成品鋼材進行檢測顯示，鋼材組織非常均勻，內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)任何缺陷。結(jié)果表明，連鑄鋼的質(zhì)量完全符合客戶的標(biāo)準(zhǔn)要求。目前，連鑄工藝生產(chǎn)的鋼材已批量使用在風(fēng)電軸承滾動體上，并獲得國外知名軸承制造企業(yè)的認(rèn)可，客戶反饋產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、可靠，并逐步替代進口鋼材，國內(nèi)市場占有率穩(wěn)步提升。

3　未來展望

寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來。興澄特鋼十年如一日專注研發(fā)，打破常規(guī)，不斷探索，以創(chuàng)新為驅(qū)動，持續(xù)進行高端軸承鋼關(guān)鍵技術(shù)研究，目前，在高端冶金軋機軸承用鋼、高端汽車變速箱軸承用鋼、大型盾構(gòu)機軸承用鋼、大規(guī)格風(fēng)電主軸用鋼、增速器軸承用鋼等方面都取得了重大進展。

作為特鋼行業(yè)的龍頭企業(yè)，興澄特鋼對于軸承鋼行業(yè)的興盛和發(fā)展責(zé)無旁貸。未來，興澄特鋼將利用自身優(yōu)勢繼續(xù)突破高端軸承鋼生產(chǎn)瓶頸，與客戶緊密合作，實現(xiàn)高效率、低成本、快交付、優(yōu)服務(wù)的綠色制造產(chǎn)業(yè)鏈，為推動我國高端軸承鋼制造行業(yè)的發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。（陳敏 李鋒 尹青 許曉紅）

（來源：世界金屬導(dǎo)報）