80 t EBT+120 t LF+VD生產(chǎn)車輪輪坯的研究及應(yīng)用

李秋蘭　陳培紅　潛美麗　許益華

(太原重工股份有限公司，山西030024)

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80 t EBT+120 t LF+VD生產(chǎn)車輪輪坯的研究及應(yīng)用

李秋蘭陳培紅潛美麗許益華

(太原重工股份有限公司，山西030024)

摘要：采取專用冶煉澆注工藝及特殊澆注方式，實(shí)現(xiàn)用80 t EBT+120 t LF+VD流程生產(chǎn)車輪輪坯，使用夾雜物包裹技術(shù)，使得輪坯質(zhì)量優(yōu)良，滿足了國內(nèi)外車輪輪坯的生產(chǎn)要求，為企業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：EBT；夾雜物；車輪輪坯

國內(nèi)外車輛越來越朝著重載、高速的方向發(fā)展，對車輪質(zhì)量的要求也越來越高。由于車輛用車輪屬于高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)品，車輪要按每一熔煉爐號(hào)進(jìn)行破壞試驗(yàn)，還要對車輪進(jìn)行高、低倍等一系列檢測，并對成品進(jìn)行超聲檢測。而普通車輪輪坯的價(jià)格并不高，我廠原有的30 t EBT+40 t LF/VD工藝生產(chǎn)路線的生產(chǎn)成本居高不下，因此開發(fā)80 t EBT+120 t LF/VD工藝生產(chǎn)車輪輪坯能一定程度上降低綜合生產(chǎn)成本。

1技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)

1.1錠型：2.5 t/支[1]，每爐30支~40支。

1.2鋼種：各種車輪鋼，如歐洲ER系列、美國AAR系列、中國鐵標(biāo)CL60系列等。

1.3成分：[C]、[Si]、[Mn]、[Cr]的控制要求嚴(yán)格，常規(guī)鋼種[C]、[Si]、[Mn]和[Cr]范圍為0.09%、0.25%、0.30%和0.25%以內(nèi)，而車輪鋼要求[C]、[Si]、[Mn]和[Cr]范圍為0.04%、0.10%、0.10%和0.07%以內(nèi)，其它成分如[S]、[Mo]等也都有嚴(yán)格的要求。

1.4夾雜物等級(jí)：車輪輪坯對B類夾雜物的控制十分嚴(yán)格，要求≤1級(jí)。對以往車輪運(yùn)用故障輞裂進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)甚至幾十微米的氧化鋁夾雜就可以成為裂紋源，因此各車輪輪坯采購廠家都對B類夾雜進(jìn)行嚴(yán)格檢查。

2工藝分析

2.1工藝流程

工藝流程為：80 t電爐初煉→120 t LF精煉→VD處理→120 t LF精煉→軟攪拌→澆注。

2.2成分控制

上述大部分車輪鋼為碳含量在0.60%以上，合金含量在2.0%左右的低合金高碳、含硫鋼，這類鋼在生產(chǎn)中的難點(diǎn)在于過程碳、終點(diǎn)碳和終點(diǎn)硫含量的控制。

2.2.1碳的控制

碳的控制分為熔畢碳控制、電爐終點(diǎn)碳控制和精煉期碳控制。通過[C]與[O]的反應(yīng)原理及理論計(jì)算，可知在一定溫度下脫碳速度是已知的，因此通過控制脫碳時(shí)間可以對電爐中的重點(diǎn)碳進(jìn)行控制?？紤]精煉期有無計(jì)劃增碳量的因素，確定出鋼碳≤成分要求下線0.10%，[P]符合要求，即可出鋼，爐后可用碳粉增碳，減少精煉期間無計(jì)劃的增碳量。精煉前期調(diào)整合金時(shí)把碳控制在下線，進(jìn)真空處理。真空完畢后如果碳符合規(guī)定，不再增碳出鋼；如果小于規(guī)定下限0.03%以內(nèi)，允許喂碳線后出鋼；如果小于規(guī)定下限0.03%以上，增碳后再次真空處理；如果碳超出規(guī)定上限，改其它鋼種。

2.2.2終點(diǎn)硫的控制

車輪鋼硫含量一般要求為0.003%~0.010%，目前的鋼水精煉后期幾乎硫含量≤0.001%，考慮鋼水純凈度及硫含量損失等影響，在真空后根據(jù)硫含量進(jìn)行增硫，增硫后方可出鋼。

2.3溫度控制

目前的下注車輪輪坯，每包澆注在3盤以內(nèi)，但是80 t鋼水量較多，每支輪坯重量小，每盤的輪坯量有限，綜合考慮后決定一包澆注四盤輪坯。

經(jīng)過實(shí)際測試，160 t鋼包承裝100 t鋼水，吊包后降溫0.2℃/min ~0.8℃/min，綜合考慮澆注鋼水的溫降，確定澆注過熱度為70~80℃。

2.4夾雜物控制

80 t電爐夾雜物控制：(1)通過合理的配碳量及深吹氧脫碳能在80 t電爐內(nèi)使大量的夾雜物上浮到渣層中，通過流渣操作在爐內(nèi)去除；(2)在80 t電爐出鋼階段采用復(fù)合脫氧劑，可以形成液態(tài)夾雜物，出鋼過程鋼水劇烈運(yùn)動(dòng)，液態(tài)夾雜物很容易上浮進(jìn)入渣層中[2]，從而去除。

120 t精煉爐夾雜物控制：(1)精煉及真空處理階段，通過控制加入鐵合金的時(shí)機(jī)、順序及通過最佳渣組成、成渣路線及渣料有序加入的渣相控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鋼中超低T.O目標(biāo)來控制內(nèi)生夾雜物；(2)通過選用包襯耐火材料來控制外來夾雜物； (3)在吊包前進(jìn)行夾雜物變性及軟攪拌處理，能改變夾雜物形態(tài)并使鋼水的純凈度大大提高[3]。

在鋼水澆注過程中，易進(jìn)入外來夾雜物且很難去除。我廠的主要處理手段是：(1)采用高Al2O3含量的莫來石耐火材料，該材料比重大耐沖刷，減少鋼水對流鋼系列耐火材料的沖刷及浸蝕；(2)改變保護(hù)渣吊掛方式、高度，使保護(hù)渣能很好的覆蓋鋼水，且極少形成卷渣；(3)采用新的氬幕保護(hù)方式，減少鋼水從水口進(jìn)入中鑄管時(shí)的氧化，減少內(nèi)生夾雜物。

通過以上手段，冶煉出的車輪輪坯未出現(xiàn)一例高、低倍夾雜物超標(biāo)。

3生產(chǎn)驗(yàn)證

從2013年至今已生產(chǎn)上百爐，共20 000 t以上車輪輪坯，按上述研究的工藝進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)，并進(jìn)行取樣分析及鍛造、熱處理、精加工后的檢測(缺陷當(dāng)量不大于?2 mm)，目前產(chǎn)品合格率在≥99%以上。

3.1輪坯致密性好，化學(xué)成分偏差小

通過對輪坯上、中、下截面及同一截面不同半徑處的化學(xué)成分進(jìn)行取樣分析，碳含量偏差在0.03%以內(nèi)，其余元素幾乎無大的偏差。

3.2鋼質(zhì)純凈，夾雜物包裹良好

輪坯取樣T.O含量均≤15×10-6，車輪成品中典型的夾雜物形貌如圖1所示，球狀塑性MnS包裹點(diǎn)狀硬質(zhì)氧化物，有效地降低了硬質(zhì)氧化物的危害。

圖1　夾雜物形貌

4結(jié)論

目前車輪產(chǎn)品已形成批量生產(chǎn)且質(zhì)量穩(wěn)定，公司已具備開發(fā)高端車輪輪坯市場的基礎(chǔ)條件。隨著高端產(chǎn)品的開發(fā)和國產(chǎn)化，必然為國家和企業(yè)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]李金良.優(yōu)化錠型在生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].大型鑄鍛件，2008(6).

[2]王新江.現(xiàn)代電爐煉鋼生產(chǎn)技術(shù)手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009:241-249.

[3]俞海明.電爐鋼水的爐外精煉技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010:215-217.

Study and Application of Production of

Vehicle Wheel Blank by 80 t EBT+120 t LF+VD Procedure

Li Qiulan, Chen Peihong, Qian Meili, Xu Yihua

Abstract：By adopting the specialized smelting and pouring process and the special pouring method, the production of vehicle wheel blank by 80 t EBT+120 t LF+VD procedure has been realized. By adopting the coating technology for inclusions, the quality of wheel blank was good. The production requirements of vehicle wheel blank in domestic and overseas has been satisfied, so as to lay a foundation of transformation and development for enterprise.

Key words：EBT; inclusion; vehicle wheel blank

收稿日期：2015—05—11

中圖分類號(hào)：TG316

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B