一种废旧轴承钢保级再利用方法

文档序号:9271124阅读:2682来源:国知局
一种废旧轴承钢保级再利用方法
【技术领域】
[0001]本发明提供了一种废旧轴承钢保级再利用方法,包括废旧轴承钢预处理、冶炼、控碳、成分调控、脱氧和铸造工序,属于循环经济、环境领域,特别涉及废旧轴承钢保级再利用方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]轴承钢是机械的关节,被广泛应用于汽车、航空航天、机床、风电等行业。根据国家统计局2014年预测,2015年,我国轴承产量将超过280亿套,成为全球最大的轴承生产和销售基地。
[0004]轴承属于易损零部件。近年来,我国废旧轴承的年产出量超过30亿对,总重量超40万吨。因此,废旧轴承的回收和保级再生一直是行业面临的重大课题。目前,废旧轴承的主要处理方法有:1.翻新后直接再利用;2.以废钢形式贱卖;3.轴承钢降级使用。近年来,关于轴承修整的专利较多,主要致力于轴承套圈公差尺寸和滚珠的修整。中国发明专利(CN103962792A)公布了一种报废汽车传动轴承的再制造方法,指出传动轴管和伸缩套的损坏程度符合焊合标准时,可能过堆焊进行焊合攻丝或矫正后再利用。中国发明专利(CN103358097A)公开了一种废轴承钢淬火制成磨具钢的工艺,专利提出通过锤锻一无氧球化退火一金属粗加工一淬火回火一精加工后制备3Cr2W8V磨具钢。中国发明专利(CN1059018A)提出,废轴承和旧轴承可以通过清洗,折分,检测,电镀补修,重新装配的方法实现废旧轴承再生。从循环经济的角度上讲,这种方法实现了 “变废为宝”的总目标,具有很大的市场价值,得到了业内的认可。但是,废旧轴承大多是因为达到服役年限或严重损坏才进入拆解流程,所以报废轴承的使用年限大多达到或超过其安全服役时长。从材料和机械角度上讲,简单的维修只是调整了旧轴承的公差尺寸,并没有改善轴承材料的疲劳情况,这也是翻新轴承问题不断的原因。因此,出于安全考虑,不应鼓励轴承翻新再利用。
[0005]工业上,报废轴承通常是与废钢混合后,被送入炼钢厂重新入炉冶炼,其产品大多为建材用钢,属于粗放式,降级利用。资料显示,国内轴承钢生产主要是用铁水或者铁水加少量废钢作为原料进行冶炼。中国发明专利CN102367501A公开了一种轴承钢的精炼方法,指出在电炉冶炼中,普通钢水加入量为60~65wt%,废钢添加量为35~40wt% ;中国发明专利CN103849710A公布了一种电炉全铁水冶炼高碳铬轴承钢方法,可实现高碳含量出钢,利用偏心低出钢防止卷渣。中国发明专利CN103602920A提出一种短流程制造耐磨轴承的方法,该方法以GCr 15轴承钢废料和Q235废钢为主要原料,采用电炉熔炼、离心铸造以及粗精加工和热处理的制备方法,轴承经冶炼和离心铸造后,直接成型。与锻造轴承相比,该生产工艺相对简便,流程较短,但是生产效率较低,且未实现全废旧轴承钢保级再生。
[0006]由此可见,现有的回收处理废旧轴承的专利技术涉及的均未实现全废旧轴承钢保级利用,有些再生技术还存在安全风险。因此,急需开发废旧轴承保级再生轴承钢技术。
[0007]

【发明内容】

[0008]本发明以废旧轴承钢保级再生为目的,采用电炉烟气预处理废旧轴承钢,经冶炼、控碳、成分调整、脱氧和铸造过程制得目标轴承钢。
[0009](I)预处理:将电炉烟气引入装有废旧轴承钢的旋转震动料槽中,利用烟气余热烘干并预热废旧轴承钢,杂质被震动分离,烟气送入除尘系统,预热后的废旧轴承钢温度为200-400°C,含水量彡0.001wt%,杂质含量彡0.01wt%。
[0010](2)冶炼:将预处理后的废旧轴承钢送入电炉,为降低杂质含量,提高废旧轴承钢升温速率,向电炉中配加5 wt%-10 wt%的低灰分无烟煤,形成CO和C02,还原性混合气氛,待钢液温度超过1500°C时,吹氧5 min-15 min使钢水中单一杂质元素含量小于0.02wt%,总杂质含量小于0.06wt% ;
(3)控碳:向吹氧后的钢水中加入增碳剂,调整钢液碳含量至目标轴承钢成分范围后出钢。在升温熔融过程中,部分无烟煤中的碳进入高碳含量的废旧轴承钢液,提高了钢液中的碳含量;另外,由于钢液中杂质含量低,吹氧时间仅为5-15 min,吹氧后的钢液中碳含量较高;因此,本发明在控碳时向钢水中添加的增碳剂比长流程生产时的配加量低60%。
[0011](4)成分调控:在精炼炉中,向钢水中加入合金料,使钢水中合金元素成分达到目标轴承钢要求。本发明采用全废旧轴承钢冶炼,且吹氧化时间短,在熔融和吹氧结束后,钢液中合金元素含量较高,因此成分调控时所需的合金量比长流程生产时添加量低50%。
[0012](5)脱氧:将成分调整后的钢水送入特定设备深脱氧15 min-25 min,使钢水中氧含量低于15 ppm ;
(6)铸造:将深脱氧后的钢水送入铸造设备,完成铸造,得到目标轴承钢。
[0013]本发明以废旧轴承钢为原料,不添加铁水及其它成分的废钢进行冶炼,可有效降低钢液中有害杂质元素含量,减轻冶炼及精炼负担,提高生产效率。本技术具有吹炼时间短,钢液纯净度高的特点。本发明可实现废旧轴承钢保级再生高品质轴承钢。
【附图说明】
[0014]图1为一种废旧轴承钢保级再利用技术工艺流程图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例对本发明作进一步描述,但本发明不仅仅局限于以下实施例。
[0016]实施例1
将废旧轴承钢装入震动料槽中,通入除尘后的电炉烟气30 min,得到预处理后的废旧轴承钢,其温度为200 °C,含水量为0.001wt%,杂质含量为0.01wt% ;将预处理后的废旧轴承钢送入电炉,配加5 wt%无烟煤后升温至1500°C恪融,吹氧5 min,钢水中单一杂质元素含量最高为0.02wt%,总杂质含量为0.06wt% ;然后向钢水中加入增碳剂,调整钢液碳含量至目标轴承钢成分范围后出钢;在精炼炉中,向钢水中加入合金料,使钢水中合金元素成分达到目标轴承钢要求;再将成分调整后的钢水送入特定设备深脱氧15 min,钢水中氧含量为15 ppm ;最后将深脱氧后的钢水送入铸造设备,完成铸造,得到目标轴承钢。
[0017]实施例2 将废旧轴承钢装入震动料槽中,通入除尘后的电炉烟气60 min,得到预处理后的废旧轴承钢,其温度为400 °C,含水量为0.0008wt%,杂质含量为0.004wt% ;将预处理后的废旧轴承钢送入电炉,配加10 ?丨%无烟煤后升温至1650°C熔融,吹氧15 min,钢水中单一杂质元素含量最高为0.01wt%,总杂质含量为0.04wt% ;然后向钢水中加入增碳剂,调整钢液碳含量至目标轴承钢成分范围后出钢;在精炼炉中,向钢水中加入合金料,使钢水中合金元素成分达到目标轴承钢要求;再将成分调整后的钢水送入特定设备深脱氧25 min,钢水中氧含量为10 ppm ;最后将株脱氧后的钢水送入铸造设备,完成铸造,得到目标轴承钢。
[0018]实施例3
将废旧轴承钢装入震动料槽中,通入除尘后的电炉烟气40 min,得到预处理后的废旧轴承钢,其温度为350 °C,含水量为0.0007wt%,杂质含量为0.003wt% ;将预处理后的废旧轴承钢送入电炉,配加6wt%无烟煤后升温至1550°C恪融,吹氧10 min,钢水中单一杂质元素含量最高为0.008wt%,总杂质含量为0.02wt% ;然后向钢水中加入增碳剂,调整钢液碳含量至目标轴承钢成分范围后出钢;在精炼炉中,向钢水中加入合金料,使钢水中合金元素成分达到目标轴承钢要求;再将成分调整后的钢水送入特定设备深脱氧20 min,钢水中氧含量为8 ppm ;最后将?米脱氧后的钢水送入铸造设备,完成铸造,得到目标轴承钢。
[0019]实施例4
将废旧轴承钢装入震动料槽中,通入除尘后的电炉烟气35 min,得到预处理后的废旧轴承钢,其温度为300 0C,含水量为0.0009 wt%,杂质含量为0.005 wt% ;将预处理后的废旧轴承钢送入电炉,配加8 ?七%无烟煤后升温至1600°C熔融,吹氧12 min,钢水中单一杂质元素含量最高为0.002wt%,总杂质含量为0.01 wt% ;然后向钢水中加入增碳剂,调整钢液碳含量至目标轴承钢成分范围后出钢;在精炼炉中,向钢水中加入合金料,使钢水中合金元素成分达到目标轴承钢要求;再将成分调整后的钢水送入特定设备深脱氧18 min,钢水中氧含量为12 ppm ;最后将株脱氧后的钢水送入铸造设备,完成铸造,得到目标轴承钢。
[0020]实施例5
将废旧轴承钢装入震动料槽中,通入除尘后的电炉烟气37 min,得到预处理后的废旧轴承钢,其温度为250 °C,含水量为0.0005wt%,杂质含量为0.001wt% ;将预处理后的废旧轴承钢送入电炉,配加9 wt%无烟煤后升温至1580°C恪融,吹氧13 min,钢水中单一杂质元素含量最高为0.008wt%,总杂质含量为0.03wt% ;然后向钢水中加入增碳剂,调整钢液碳含量至目标轴承钢成分范围后出钢;在精炼炉中,向钢水中加入合金料,使钢水中合金元素成分达到目标轴承钢要求;再将成分调整后的钢水送入特定设备深脱氧13 min,钢水中氧含量为5 ppm ;最后将?米脱氧后的钢水送入铸造设备,完成铸造,得到目标轴承钢。
【主权项】
1.一种废旧轴承钢保级再利用方法,包括废旧轴承钢预处理、冶炼、控碳、成分调控、脱氧和铸造工序,具体步骤为: 1)预处理:将电炉烟气引入震动料槽,利用烟气余热烘干预热废旧轴承钢,同时实现杂质的震动分离; 2)冶炼:将脱水除杂后的废旧轴承钢送入电炉,配加一定量的无烟煤后升温熔融,经吹氧除杂,使钢水中单一杂质元素含量小于0.02wt%,总杂质含量小于0.06wt% ; 3)控碳:所述控碳过程是在电炉冶炼过程中,通过加入增碳剂调整钢液中碳含量至目标轴承钢成分范围; 4)成分调控:在精炼炉中,向钢水中加入合金料,使钢水中合金元素成分达到目标轴承钢要求; 5)脱氧:将成分调整后的钢水送入特定设备完成钢液深脱氧,同时除去钢液中的夹杂物; 6)铸造:将深脱氧后的钢水送入铸造设备进行铸造,得到目标轴承钢。2.根据权利要求1所述的一种废旧轴承钢保级再利用方法,其特征在于步骤(I)中采用电炉烟气烘干并预热废旧轴承钢,预热后的废旧轴承钢温度为200°C -400°C,含水量(0.001wt%,杂质含量彡 0.01wt%o3.根据权利要求1所述的一种废旧轴承钢保级再利用方法,其特征在于步骤(2)中,无烟煤添加量为5wt%-10wt%,其余为预处理后的废旧轴承钢。
【专利摘要】一种废旧轴承钢保级再利用方法,属于循环经济技术领域,特别涉及一种废旧轴承钢保级再利用技术。本发明公开了一种以废旧轴承钢为原料,采用全废钢电炉冶炼方法,经预处理、冶炼、控碳、成分调控、脱氧和铸造工序制得轴承钢的技术,实现了废旧轴承钢的短流程、低成本保级再利用。本发明具有节能,环保和易于工业化生产的特点,具有显著的经济、环境和社会效益。
【IPC分类】C21C5/52, C21C7/06, C21C7/00
【公开号】CN104988278
【申请号】CN201510293438
【发明人】张深根, 潘德安, 杨健, 刘波, 刘赓
【申请人】北京科技大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月1日
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