80 t EBT+120 t LF+VD生產車輪輪坯的研究及應用

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生產車輪輪坯的研究及應用

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，實現用80 t EBT+120 t LF+VD流程生產車輪輪坯，使用夾雜物包裹技術，使得輪坯質量優良，滿足了國內外車輪輪坯的生產要求，為企業的轉型發展奠定了基礎。

關鍵詞：EBT；夾雜物；車輪輪坯

國內外車輛越來越朝著重載、高速的方向發展，對車輪質量的要求也越來越高。由于車輛用車輪屬于高風險產品，車輪要按每一熔煉爐號進行破壞試驗，還要對車輪進行高、低倍等一系列檢測，并對成品進行超聲檢測。而普通車輪輪坯的價格并不高，我廠原有的30 t EBT+40 t LF/VD工藝生產路線的生產成本居高不下，因此開發80 t EBT+120 t LF/VD工藝生產車輪輪坯能一定程度上降低綜合生產成本。

1技術指標及參數

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CL60系列等。

1.3成分：[C]、[Si]、[Mn]、[Cr]的控制要求嚴格，常規鋼種[C]、[Si]、[Mn]和[Cr]范圍為0.09%、0.25%、0.30%和0.25%以內，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，其它成分如[S]、[Mo]等也都有嚴格的要求。

1.4夾雜物等級：車輪輪坯對B類夾雜物的控制十分嚴格，要求≤1級。對以往車輪運用故障輞裂進行分析，發現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類夾雜進行嚴格檢查。

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，這類鋼在生產中的難點在于過程碳、終點碳和終點硫含量的控制。

2.2.1碳的控制

碳的控制分為熔畢碳控制、電爐終點碳控制和精煉期碳控制。通過[C]與[O]的反應原理及理論計算，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間可以對電爐中的重點碳進行控制。考慮精煉期有無計劃增碳量的因素，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，減少精煉期間無計劃的增碳量。精煉前期調整合金時把碳控制在下線，進真空處理。真空完畢后如果碳符合規定，不再增碳出鋼；如果小于規定下限0.03%以內，允許喂碳線后出鋼；如果小于規定下限0.03%以上，增碳后再次真空處理；如果碳超出規定上限，改其它鋼種。

2.2.2終點硫的控制

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，在真空后根據硫含量進行增硫，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，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。

經過實際測試，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電爐內使大量的夾雜物上浮到渣層中，通過流渣操作在爐內去除；(2)在80 t電爐出鋼階段采用復合脫氧劑，可以形成液態夾雜物，出鋼過程鋼水劇烈運動，液態夾雜物很容易上浮進入渣層中[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機、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，實現了鋼中超低T.O目標來控制內生夾雜物；(2)通過選用包襯耐火材料來控制外來夾雜物； (3)在吊包前進行夾雜物變性及軟攪拌處理，能改變夾雜物形態并使鋼水的純凈度大大提高[3]。

在鋼水澆注過程中，易進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)改變保護渣吊掛方式、高度，使保護渣能很好的覆蓋鋼水，且極少形成卷渣；(3)采用新的氬幕保護方式，減少鋼水從水口進入中鑄管時的氧化，減少內生夾雜物。

通過以上手段，冶煉出的車輪輪坯未出現一例高、低倍夾雜物超標。

3生產驗證

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

3.1輪坯致密性好，化學成分偏差小

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

3.2鋼質純凈，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包裹點狀硬質氧化物，有效地降低了硬質氧化物的危害。

圖1　夾雜物形貌

4結論

目前車輪產品已形成批量生產且質量穩定，公司已具備開發高端車輪輪坯市場的基礎條件。隨著高端產品的開發和國產化，必然為國家和企業產生巨大的經濟效益。

參考文獻

[1]李金良.優化錠型在生產中的應用[J].大型鑄鍛件，2008(6).

[2]王新江.現代電爐煉鋼生產技術手冊[M].北京：冶金工業出版社，2009:241-249.

[3]俞海明.電爐鋼水的爐外精煉技術[M].北京：冶金工業出版社，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：TG316

文獻標志碼：B