Дата публикации:  14/02/2021

За последние 20 лет подшипниковая сталь пережила быстрое развитие в Китае вместе с ее экономическим взлетом, и во многих областях применения вышла на международный уровень. Однако по-прежнему в некоторых сферах, таких как авиационные и высокоскоростные железнодорожные системы, применение китайской подшипниковой стали невелико. Существует большой разрыв в качестве подшипниковой стали и ценами. Чтобы реализовать прыжок вперед, о котором говорится в последнее время, нужно, чтобы все большее число предприятий выпускало качественного металла. Но пока качественная подшипниковая сталь все еще не производится массово в Китае. Однако с приходом на внутренний подшипниковой рынок Китая таких производственных гигантов как SKF, сделавших ставку на локализацию своей продукции, подвижки в производстве происходят.

Фото: CITIC Special Steel

Для рывка вперед в области высококачественных подшипниковых сталей металлургическим компаниям Китая нужно сотрудничество с крупными мировыми производителями подшипников, которое позволяет понять, что такое международный уровень качества

Шведский SKF вышел на рынок Китая еще в 1912 году, на пятый год после того, как был основан бренд SKF. Строительство подшипниковых заводов SKF началось в 90-х годах прошлого века. К настоящему моменту в Китае имеется 17 производственных площадок SKF, где активно реализуется стратегия “региональные ресурсы для обслуживания региональных рынков”.

Для локализации производства большого числа подшипников требуется значительное количество высококачественной подшипниковой стали. В настоящее время большая часть подшипниковой стали, используемой на заводах SKF в Китае, закупается внутри страны. Добиться возможности закупки стали внутри Китая стало возможны благодаря тому, что SKF когда-то владела специализированным сталелитейным предприятием, которое могло производить подшипниковую сталь самого высокого в мире уровня, а также богатым знаниями, накопленному опыту и стандартизированному управлению, наработанному за столетие производства подшипников.

В 1916 году SKF приобрел металлургический завод HoforsBruk Steel Plant и со временем превратила его в ведущего производителя специальной стали Ovako Steel (SKF владел этой компанией вплоть до 2006 года), создав принятый в качестве стандарта де-факто в мире процесс производства чистой стали SKF MR. В процессе SKF MR особую роль играет контроль и удержание уровня кислорода и включений на очень низком уровне. Процесс считается классическим методом плавки и включен в многочисленные учебники. Стандарты SKF на материалы также обычно считаются справочными для высококачественных подшипниковых сталей.

Поскольку уровень качества подшипниковой стали в значительной степени определяет характеристики и срок службы подшипников, то группа компаний SKF применяет во всем мире единый и известный “строгий” процесс утверждения стали. При сертификации подшипниковой стали в Китае также применяется единый процесс сертификации группы. Процесс производства стали, физическое качество и возможности обеспечения качества должны соответствовать единым во всем мире стандартам и должны быть одобрены глобальной экспертной группой SKF по материалам.

Фактически, в начале 21 века SKF могла импортировать подшипниковую сталь только из-за границы. Последующая трансформация металлургических предприятий Китая стала выигрышной от неуклонного стремления SKF к локализованным разработкам. В 1990-х годах китайские компании по производству специальной стали представили ряд усовершенствованных сверхмощных электродуговых печей с эксцентриковой выпускной врезкой для выпуска специальной стали, заложив основу для производства высококачественной подшипниковой стали. Однако уровень качества китайской подшипниковой стали в то время был все еще низким, и существовал огромный разрыв с требованиями предъявляемыми SKF.

Такое положение дел было связано с тремя преградами:

1) китайские сталелитейные заводы не обладали достаточными знаниями о высококачественной подшипниковой стали;
2) процесс литья не был освоен;
3) отсталые концепции управления качеством металлургических предприятий приводили к плохой стабильности качества продукции.

За последние 20 лет работы в Китае SKF вложила много трудовых и материальных ресурсов в сотрудничество с местными сталелитейными заводами в области развития. В 1990-х годах SKF направила в Китай группу ведущих экспертов по материалам и испытаниям. Специалисты изучили ситуацию с подшипниковой сталью в Китае и пришли к выводу что местные сталелитейные предприятия пока еще не накопили достаточного опыта, как это сделали предприятия на Западе. Было принято решение помочь китайским сталелитейным заводам в области подшипниковой стали по трем направлениям:

1) помочь понять, что такое высококачественная подшипниковая сталь;
2) инструкции сталелитейным заводам по разработке концепции производства чистой подшипниковой стали;
3) реализация концепции “нулевого дефекта” для обеспечения стабильности качества.

Чтобы помочь китайским сталелитейным заводам понять, что такое высококачественная подшипниковая сталь, прежде всего, SKF начал с инструктирования сталелитейных заводов как делать металлографические образцы. При оценке чистоты стали необходимо четко идентифицировать микровключения размером в несколько микрон. Однако традиционная металлографическая подготовка проб на сталелитейных заводах в то время была низкого качества, и инспекторы часто рассматривали микровключения как загрязнители и устраняли их. Чтобы способствовать повышению уровня автоматизации оборудования для пробоподготовки на сталелитейных заводах, SKF предоставила инспекторам-металлургам возможность пройти обучение в собственной европейской лаборатории и направила своих экспертов на металлургические предприятия для обучения на месте, тем самым обеспечивая подготовку проб. Это стало первым уроком внимательности к деталям для китайских сталелитейных заводов.

Однако подготовка образцов — это только первый шаг в точной оценке микроскопических включений. В то время стандарты Китая на сталь для подшипников были еще очень отсталыми, а критерии оценки микроскопических неметаллических включений были расплывчаты.

Крупногабаритные недеформируемые микроскопические включения (DS) и нетрадиционные микроскопические включения, такие как TiCN, не включались в оценку микроскопических включений. Перед лицом такой ситуации SKF провел обучение по “Системе оценки микрометаллических включений SKF” для соответствующих сталелитейных заводов и неоднократно проверял последовательность оценки микрометаллических включений. Помимо включений и неоднородности карбидов, показатель для оценки однородности структуры стали был показан также важным фактором, влияющим на срок службы подшипников.

В 90-х непрерывная разливка блюмов была популярна в Китае. Но критерии оценки карбидной неоднородности в международных и национальных стандартах не подходили для подшипниковой стали, произведенной методом непрерывной разливки блюмов. Поэтому SKF разработал систему оценки неоднородности карбида, подходящую для непрерывной разливки подшипниковой стали, на основе влияния карбидной неоднородности на срок службы подшипников и вовремя анонсировал ее на сталелитейных заводах Китая.

Эти действия позволили техникам сталелитейных заводов по-настоящему понять разрыв между подшипниковой сталью, которую они производят, и требованиями SKF, и в результате найти направление куда необходимо было приложить больше усилий.

Создание концепции производства чистой подшипниковой стали является необходимым условием ее производства. Подшипниковая сталь, как один из лидеров в сортах стали, имеет сложный производственный процесс. В начале пути сотрудничества с SKF китайские сталелитейные заводы обычно применяли грубый метод производства с соблюдением требований к составу и отбором проб, которые считались основной целью. В каждом процессе обнаружились множество неподходящих рабочих методов, которые влияли на чистоту жидкой стали. Например, чтобы избежать больших потерь алюминия во время вакуумной дегазации, алюминий добавлялся после вакуумной дегазации; кремний-кальциевая проволока подавалась перед непрерывной разливкой для улучшения литья; во время литья под давлением проводилась открытая разливка без защитной атмосферы.

SKF методично внедрял концепцию производства чистой подшипниковой стали и постепенно менял традиционные рабочие привычки сталелитейных заводов. Были пересмотрены подходы в использовании огнеупорных материалов, сплавов, ковшей, технологии раскисления, очищенного шлака и вакуумирования. Весь процесс производства подшипниковой стали, включающий дегазацию, защитное литье, контроль колебаний уровня жидкости, высокотемпературную диффузию, контролируемую прокатка и т. д., стал детально контролироваться, а технологический процесс был сформирован так, чтобы гарантировать, что все марки стали для SKF производятся в соответствии с заданным технологическим циклом.

Стабильность качества - еще одно основное требование SKF к чистой подшипниковой стали. В 1990-х у сталелитейных заводов было слабое чувство качества. В то время реализация концепции бездефектности на сталелитейных заводах казалась немыслимой. Однако SKF не сдался, потому что контроль процесса чрезвычайно важен, а все планы отбора проб стали планируются на основе стабильного процесса. Если процесс нестабилен, даже если результат проверки квалифицирован, то это неприемлемо. Благодаря бесчисленным тренингам и аудитам на месте сталелитейные заводы начали понимать требование отсутствия дефектов и рассматривать его как ежедневный кодекс поведения. Будь то технические специалисты или операторы на месте, они все должны были наизусть запомнить технологические требования к продукции SKF. Прохождение сертификации SKF - болезненный и долгий процесс. Первой группе металлургических компаний потребовалось более восьми лет, чтобы получить официальное одобрение SKF. В процессе разработки подшипниковой стали на китайских сталелитейных заводах SKF направила сотни групп экспертов, чтобы помочь сталелитейным предприятиям совершенствоваться, и использовала собственные лабораторные ресурсы в США, Германии, Швеции, Нидерландах, Франции и Индии, подтверждая качество материалов китайских металлургических заводов.

Фундаментальной движущей силой долгосрочного прогресса предприятий подшипниковой стали стала решимость и практические действия руководителей сталелитейных заводов по реформированию. Благодаря продвижению идей SKF сталелитейные заводы стали избегать многих обходных путей в процессе разработки. Модель поведения разработанная SKF также может применяться для содействия дальнейшему развитию китайской подшипниковой стали будущего.

Современные тенденции в области подшипниковой стали в Китае, с точки зрения SKF, должны связаны, прежде всего, с развитием стандартов на подшипниковую сталь, усилением внимания к вредным микровключениям, тесным сотрудничеством металлургических заводов и производителей подшипников.

За последние годы значительно улучшились стандарты на подшипниковую сталь в Китае. Новый национальный стандарт GB / T 18254-2016 “Высокоуглеродистая хромистая подшипниковая сталь” оказывает химический эффект на крупные сферические включения (DS), включения карбонитрида титана (TiCN), олова (Sn), мышьяка (As), сурьмы (Sb), свинца (Pb), алюминия (Al), титана (Ti), кальция (Ca) и т. д. Если требуется контроль химических элементов, то в качестве критерия для оценки микроскопических включений используется метод A стандарта GB / T 10561-2005 “Определение неметаллических включений в стали” (ISO 4967).

Хотя предыдущий вариант стандарта GB / T 18254-2002 “Высокоуглеродистая хромистая подшипниковая сталь” добился больших успехов, однако до сих пор существует множество сталелитейных заводов, которым недостает должного понимания метода А, изложенного в GB / T 10561-2005 “Определение неметаллических включений в стали. Градационная диаграмма. Метод микроскопического контроля”, что вызывает отклонения. Например, книги гарантии качества подшипниковой стали на некоторых сталелитейных заводах показывают, что шары не деформируются в соответствии с методом A описанного в GB / T 10561-2005; микроскопические включения, мелкие включения типа D, крупные включения типа D и включения серии DS равны нулю. Однако, на самом деле, металлургическим предприятиям сложно добиться такого результата на передовом международном уровне. Неспособность сталелитейных заводов по-настоящему осознать свои пробелы побуждает производителей подшипников, которые не знакомы с подшипниковой сталью, чрезмерно ужесточить свои стандарты по приемлемому уровню микровключений.

Когда был сформулирован новый национальный стандарт, то учитывалось, что технология высокочастотной дефектоскопии в Китае в то время еще не была развита, и поэтому высокочастотная дефектоскопия погружением в воду для обнаружения макроскопических включений не стала обязательным, в отличие от стандартов SKF. И это требует срочного внимания.

В настоящее время в компаниях по производству подшипниковой стали в Китае все еще наблюдается поляризация. Уровень производства подшипниковой стали некоторыми компаниями является одним из самых высоких в мире, а другие до сих пор не могут производить высококачественную подшипниковую сталь, несмотря на использование плавильного оборудования мирового класса. Одна из основных причин заключается в том, что в стали слишком много макроскопических включений, а макроскопические включения также являются важным фактором ведущим к преждевременному выходу из строя подшипников.

В ходе высокочастотного (частота 10 МГц) испытания погружением в воду обычной подшипниковой стали, случайно выбранной SKF на рынке, было обнаружено немало макроскопических включений размером более 10 мм. Поскольку многие сталелитейные заводы и подшипниковые компании не смогли выявить макровключения в стали так же эффективно, как SKF, и осознать риски, которые они несут, на рынке все еще присутствует большое количество низкокачественных подшипниковых сталей.

Из большинства разновидностей подшипниковой стали, используемых в сферах с высокими требованиями, высококачественные варианты не доступны соответствующим производителям подшипников, хотя китайские компании по производству специальной стали уже имеют необходимое производственное оборудование, такое как электрошлаковая плавка в защитной атмосфере и двойная вакуумная плавка. В результате отсутствуют практические возможности оптовых закупок высококачественного металла у китайских сталелитейных заводов.

Не всегда возможно производить качественные подшипники без высококачественной подшипниковой стали. Например, подшипники для авиационных двигателей, которые производятся SKF, предъявляют чрезвычайно высокие требования к стали основных деталей и строгий контроль последующих процессов, чтобы произвести подшипники, отвечающие суровым условиям эксплуатации авиационных двигателей. Поэтому, разработка подшипниковой стали, подходящей для сфер применения с высокими требованиями, требует тесного сотрудничества между передовыми производителями подшипников и передовыми сталелитейными заводами.

Подшипник с высокими эксплуатационными характеристиками — это сочетание превосходной конструкции подшипника, превосходной технологии производства подшипников и высококачественной подшипниковой стали. SKF глубоко интегрировался в Китае. Согласно стратегии “региональные ресурсы обслуживают региональный рынок”, SKF продолжает увеличивать свои инвестиции в Китае. В будущем все больше высококачественных подшипников SKF будет постепенно перемещаться в сторону локализации, поэтому в повестку дня была поставлена локальная разработка необходимой подшипниковой стали. SKF продолжит сотрудничество с китайскими сталелитейными заводами для разработки высококачественной подшипниковой стали и готов внести свой вклад в дальнейшее совершенствование стандартов Китая на подшипниковую сталь и дальнейшее развитие подшипниковой стали.

Чтобы делать высококлассные подшипники в Китае нужна собственная высококачественная сталь