《耐磨鋼球用熱軋圓鋼》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)綜述

□ 霍咚梅 吉 光

一、引言

耐磨鋼球是一種用于球磨機(jī)和半自磨機(jī)中的粉碎介質(zhì)，用于粉碎磨機(jī)中的物料，使物料研磨得更細(xì)，以達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)用在礦山、冶金、電廠和水泥等行業(yè)。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外大型礦山、冶金、電廠和水泥工業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，球磨機(jī)和半自磨機(jī)的大型化發(fā)展趨勢(shì)日益明顯，對(duì)耐磨鋼球的質(zhì)量要求也日趨提高。高性能耐磨鋼球不但有利于大幅度降低材料的損耗、提高研磨效率、減少裝球量；也有利于降低磨球機(jī)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)載荷，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。與此同時(shí)，隨著高性能耐磨鋼球的需求日益增長(zhǎng)，對(duì)耐磨鋼球用鋼的要求也越來(lái)越高，耐磨鋼球用鋼市場(chǎng)愈加趨向高技術(shù)含量、高附加值發(fā)展。

相對(duì)于鑄造磨球，軋制磨球和鍛造磨球的質(zhì)量更好，生產(chǎn)效率也更高。采用連鑄-連軋生產(chǎn)圓鋼，進(jìn)而軋制和鍛造成球已經(jīng)成為高性能耐磨鋼球生產(chǎn)的主要方式[1～3]。但是，目前我國(guó)尚沒(méi)有耐磨鋼球用熱軋圓鋼的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，所報(bào)道的耐磨球用鋼的分類、牌號(hào)也沒(méi)有統(tǒng)一，一定程度上造成了高性能耐磨鋼球市場(chǎng)選材混亂。為了滿足高性能耐磨鋼球的發(fā)展要求，進(jìn)一步規(guī)范耐磨球用鋼市場(chǎng)，中國(guó)特鋼企業(yè)協(xié)會(huì)組織制定了《耐磨鋼球用熱軋圓鋼》（T/SSEA 0051-2020）團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)將標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)背景、主要技術(shù)指標(biāo)及實(shí)施應(yīng)用情況進(jìn)行綜述，以便于對(duì)該團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的理解與實(shí)施。

二、立項(xiàng)背景

我國(guó)是耐磨鋼球的生產(chǎn)、消費(fèi)大國(guó)，耐磨鋼球及其熱軋圓鋼的生產(chǎn)企業(yè)眾多，如常熟龍騰、河北鋼諾、常熟非凡等耐磨鋼球生產(chǎn)企業(yè)，淮鋼、南鋼、榮鋼、蕪湖新興鑄管、巨能特鋼等耐磨鋼球用熱軋圓鋼生產(chǎn)企業(yè)，均已形成一定的市場(chǎng)占有率和影響力。但是目前僅有以耐磨鋼球產(chǎn)品為標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象的《鍛（軋）鋼球》（YB/T 091-2005）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，作為原料的耐磨鋼球用熱軋圓鋼尚無(wú)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的鋼種系列，造成各企業(yè)均以各自的技術(shù)協(xié)議作為供貨依據(jù)，甚至出現(xiàn)產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)要求接近而牌號(hào)各異的情況，造成了市場(chǎng)選材混亂，一定程度上影響了耐磨鋼球行業(yè)的發(fā)展。

為進(jìn)一步規(guī)范耐磨鋼球用熱軋圓鋼市場(chǎng)，以及滿足我國(guó)高性能耐磨鋼球發(fā)展的要求，2019年10月由中國(guó)特鋼企業(yè)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)下達(dá)了《耐磨鋼球用熱軋圓鋼》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃，由江蘇沙鋼集團(tuán)淮鋼特鋼股份有限公司、蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司、天津榮程聯(lián)合鋼鐵集團(tuán)有限公司、山東壽光巨能特鋼有限公司、常熟非凡新材股份有限公司、冶金工業(yè)規(guī)劃研究院等上下游企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)共同組成標(biāo)準(zhǔn)編制組，充分發(fā)揮團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)性、市場(chǎng)性的特點(diǎn)，從滿足下游用戶加工、制造耐磨鋼球的使用要求和發(fā)展需求出發(fā)，系統(tǒng)梳理了國(guó)內(nèi)耐磨鋼球用熱軋圓鋼主要鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的供貨技術(shù)協(xié)議和鋼種系列，細(xì)化相關(guān)指標(biāo)要求，聯(lián)合完成了該標(biāo)準(zhǔn)的研制工作，填補(bǔ)了現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系的空白。

三、主要技術(shù)指標(biāo)

1.標(biāo)準(zhǔn)名稱

本團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)名稱為《耐磨鋼球用熱軋圓鋼》，其標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象為熱軋磨球和鍛造磨球用熱軋圓鋼，而不是鑄造磨球用材標(biāo)準(zhǔn)。

2.范圍

根據(jù)耐磨鋼球?qū)嶋H生產(chǎn)應(yīng)用情況，本團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍明確為公稱直徑20～150 mm的熱軋圓鋼，應(yīng)用領(lǐng)域定位為制造礦山、電力、水泥、硅沙等行業(yè)磨機(jī)鋼球?qū)Ｓ谩?/p>

3.分類及牌號(hào)表示方法

本標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新性地給出了耐磨鋼球用熱軋圓鋼的分類及牌號(hào)表示方法，方便了下游用戶的選材使用，對(duì)于規(guī)范耐磨球用鋼市場(chǎng)具有重要意義。耐磨鋼球用熱軋圓鋼的牌號(hào)、分類和推薦使用范圍見(jiàn)表1。

表1 耐磨鋼球用熱軋圓鋼的牌號(hào)、分類和推薦使用范圍

長(zhǎng)期以來(lái)，耐磨鋼球用熱軋圓鋼沒(méi)有統(tǒng)一的牌號(hào)表示方法，每個(gè)企業(yè)采用各自企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的牌號(hào)或技術(shù)協(xié)議約定的牌號(hào)進(jìn)行生產(chǎn)銷售。本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際和市場(chǎng)上已大量流通使用的相關(guān)牌號(hào)，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)梳理，按照科學(xué)合理、簡(jiǎn)明準(zhǔn)確、無(wú)歧義的原則，給出了耐磨鋼球用熱軋圓鋼牌號(hào)表示方法。明確規(guī)定，耐磨鋼球用熱軋圓鋼的牌號(hào)由代表鋼球的英文首字母B和鋼類號(hào)（2、3、5）組成，例如B2；當(dāng)同一鋼類中碳、錳、鉻等含量調(diào)整時(shí)，在后綴增加順序號(hào)，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，例如B2-1。

此外，本標(biāo)準(zhǔn)從成分上對(duì)市場(chǎng)上主要流通的耐磨鋼球用熱軋圓鋼牌號(hào)進(jìn)行分類，主要?jiǎng)澐譃樘?錳、碳-硅-錳-鉻、碳-錳-鉻-鉬三大類，見(jiàn)表1。其中，碳-錳類包括B2、B2-1等牌號(hào)，具有較高的碳含量，淬透性偏低，沖擊韌性較低，適合承受低應(yīng)力擦傷式磨料磨損，主要用于制造直徑不大于80 mm的磨球，推薦用于球磨機(jī)內(nèi)；碳-硅-錳-鉻類包括B3、B3-1等牌號(hào)，在碳-錳類的基礎(chǔ)上降低了碳含量，增加了硅和鉻元素，提高淬透性的同時(shí)抑制脆性碳化物碳化三鐵析出，提高了沖擊韌性，可以承受一定的鑿削式磨料磨損，主要用于直徑80 mm及以上的磨球，推薦用于球磨機(jī)和直徑較小的半自磨機(jī)；碳-錳-鉻-鉬類包括B5、B5-1、B5-2等牌號(hào)，在碳-錳類的基礎(chǔ)上添加了鉻和鉬元素，提高淬透性的同時(shí)析出復(fù)雜碳化物，實(shí)現(xiàn)沉淀強(qiáng)化，可以承受高應(yīng)力碾碎式磨料磨損，主要用于制造直徑不小于100 mm的磨球，推薦用于直徑較大的半自磨機(jī)。

4.尺寸、外形及允許偏差

基于國(guó)內(nèi)主要耐磨鋼球用熱軋圓鋼生產(chǎn)企業(yè)實(shí)際供貨情況，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，耐磨鋼球用熱軋圓鋼的尺寸及允許偏差應(yīng)符合GB/T702-2017的規(guī)定；通常長(zhǎng)度為4000～9000 mm，可按定、倍尺長(zhǎng)度交貨，其長(zhǎng)度允許偏差為0～+50 mm，允許有長(zhǎng)度大于3500 mm的非定尺交貨，其重量不超過(guò)交貨重量的10%；每米彎曲度應(yīng)不大于4.0 mm，總彎曲度應(yīng)不大于總長(zhǎng)度的0.4%，也可以提出更嚴(yán)格的彎曲度要求；不圓度和切斜度應(yīng)符合GB/T702的規(guī)定。

5.牌號(hào)和化學(xué)成分

本標(biāo)準(zhǔn)給出了碳-錳、碳-硅-錳-鉻、碳-錳-鉻-鉬三大類7個(gè)常用耐磨鋼球用熱軋圓鋼牌號(hào)的化學(xué)成分（熔煉分析），如表2所示。根據(jù)客戶需求，也可添加釩、鈮、鈦等微合金元素。同時(shí)，本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氣體含量有明確規(guī)定，要求氧含量不大于20 ppm、氫含量不大于2 ppm，其中，考慮到生產(chǎn)成本及小規(guī)格鋼球性能需求情況，B2牌號(hào)直徑50 mm以下的圓鋼對(duì)氫元素含量不作要求。此外，為便于識(shí)別市場(chǎng)上已大量流通使用的相關(guān)牌號(hào)，促進(jìn)統(tǒng)一，便利貿(mào)易，本標(biāo)準(zhǔn)給出了與市場(chǎng)常用牌號(hào)的對(duì)照表，如表3所示。

表2 常用耐磨鋼球用熱軋圓鋼牌號(hào)及化學(xué)成分

表3 本標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)與市場(chǎng)通用牌號(hào)對(duì)照表

6.壓縮比

為保證產(chǎn)品具有較均勻的顯微組織和良好的低倍質(zhì)量，基于國(guó)內(nèi)主要耐磨鋼球用熱軋圓鋼生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)工藝情況，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定耐磨鋼球用熱軋圓鋼軋制壓縮比應(yīng)不小于11。

7.低倍組織

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定耐磨鋼球用熱軋圓鋼應(yīng)進(jìn)行低倍組織檢驗(yàn)，橫截面酸浸低倍組織試片上不得有目視可見(jiàn)的縮孔、氣泡、裂紋、夾雜、翻皮、白點(diǎn)、晶間裂紋、皮下氣泡等，中心疏松、一般疏松、錠型偏析均不大于2.0級(jí)。

8.熱頂鍛

本標(biāo)準(zhǔn)明確對(duì)耐磨鋼球用熱軋圓鋼的熱頂鍛性能提出了要求，規(guī)定其應(yīng)進(jìn)行熱頂鍛試驗(yàn)，熱頂鍛后的試樣為原試樣高度的1/3，熱頂鍛后試樣上不得有目視可見(jiàn)的裂紋。供方若能保證時(shí)，可不進(jìn)行熱頂鍛試驗(yàn)。

9.非金屬夾雜物

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定耐磨鋼球用熱軋圓鋼應(yīng)進(jìn)行非金屬夾雜物檢驗(yàn)，合格級(jí)別見(jiàn)表4。

表4 非金屬夾雜物合格級(jí)別

10.金相組織

耐磨鋼球用熱軋圓鋼應(yīng)進(jìn)行金相組織檢驗(yàn)，熱軋狀態(tài)組織應(yīng)為珠光體+鐵素體，允許有少量貝氏體/馬氏體。本標(biāo)準(zhǔn)以規(guī)范性附錄形式給出檢驗(yàn)方法、取樣和制樣要求。

11.表面質(zhì)量

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定耐磨鋼球用熱軋圓鋼表面不得有目視可見(jiàn)的裂紋、結(jié)疤、折疊、夾雜、翹皮、掉肉等缺陷，如有上述缺陷必須清除，清除時(shí)不得對(duì)圓鋼的使用造成影響。對(duì)于公稱直徑小于80 mm的圓鋼，允許清除深度為圓鋼尺寸公差之半；對(duì)于公稱直徑不小于80 mm的圓鋼，允許清除深度為圓鋼尺寸公差，清除寬深比不小于5，同一截面達(dá)到最大清除深度不應(yīng)多于1處。允許有從實(shí)際尺寸算起不超過(guò)尺寸公差之半的個(gè)別細(xì)小劃痕、壓痕、麻點(diǎn)及深度不超過(guò)0.2 mm的裂紋存在。

12.特殊要求

針對(duì)耐磨鋼球使用的不同環(huán)境和不同用戶的個(gè)性化需求，可對(duì)淬透性、晶粒度、碳偏析指數(shù)等提出特殊要求，其檢測(cè)方法及合格級(jí)別由供需雙方協(xié)商確定。同時(shí)，本標(biāo)準(zhǔn)以規(guī)范性附錄形式給出了碳偏析指數(shù)要求，包括成分分析試驗(yàn)方法、碳偏析計(jì)算公式、碳偏析指數(shù)范圍（0.94～1.15）等，均為行業(yè)首次提出，且技術(shù)指標(biāo)處于行業(yè)先進(jìn)水平。

四、實(shí)施效果

本團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)切實(shí)從耐磨鋼球制造用材需求出發(fā)，突出市場(chǎng)性、先進(jìn)性和實(shí)用性，對(duì)常用的耐磨鋼球牌號(hào)及不同成分范圍進(jìn)行了歸納、分類、統(tǒng)一，給出了7個(gè)耐磨鋼球用熱軋圓鋼牌號(hào)，其碳含量范圍為0.58%～1.05%，基本囊括了國(guó)內(nèi)外所有耐磨鋼球產(chǎn)品的要求，并結(jié)合碳含量、合金元素含量、性能等情況，對(duì)圓鋼牌號(hào)進(jìn)行了系統(tǒng)性分類并給出了推薦制造的耐磨鋼球規(guī)格和適用工況，為耐磨鋼球產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)讋?chuàng)，對(duì)于國(guó)內(nèi)外耐磨鋼球企業(yè)的原材料采購(gòu)具有實(shí)際指導(dǎo)意義，對(duì)規(guī)范耐磨鋼球用鋼選材市場(chǎng)秩序具有重要價(jià)值。本團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)明確給出了耐磨鋼球用熱軋圓鋼低倍組織、熱頂鍛、非金屬夾雜物、金相組織、表面質(zhì)量等具體要求，還首次提出了碳偏析指數(shù)要求和具體計(jì)算方法，填補(bǔ)了標(biāo)準(zhǔn)空白，解決了一直以來(lái)耐磨鋼球?qū)Ｓ迷牧蠘?biāo)準(zhǔn)缺失的問(wèn)題，將對(duì)進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)耐磨鋼球用鋼的生產(chǎn)與使用起到積極的作用。