球磨机钢球用B2圆钢的研发及质量控制

总第２６８期２０１８年第４

期

ＨＥＢＥＩＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ

ＴｏｔａｌＮｏ．２６８２０１８，Ｎｕｍｂｅｒ４

收稿日期：２０１８－０１－２１

作者简介：张帅（１９８５－），男，工程师，２００８年毕业于江西理工大学金属材料工程专业，现在河钢集团宣钢公司技术中心从事圆钢研发和用户服务工作，

Ｅ－ｍａｉｌ：ＸＧｚｈａｎｇｓｈｕａｉ＠１６３．ｃｏｍ球磨机钢球用Ｂ２圆钢的研发及质量控制

张　帅１

，２

（１．河钢集团宣钢公司技术中心，河北宣化０７５１００；２．河北省钢结构用钢工程技术研究中心，河北宣化０７５１００）

摘要：介绍了宣钢公司生产球磨机钢球用钢Ｂ２圆钢的冶炼、ＬＦ炉精炼、ＨＲ真空脱气、连铸工艺、轧制和缓冷工艺，结合该钢材用户的加工工艺进行钢球的轧制。通过合理控制各项工艺参数，使Ｂ２圆钢的各项指标均满足用户使用要求。关键词：球磨机；钢球；圆钢；质量；控制

中图分类号：ＴＧ１４２．４１ 文献标识码：Ａ文章编号：１００６－５００８（２０１８）０４－００２４－０５

ｄｏｉ：１０．１３６３０／ｊ．ｃｎｋｉ．１３－１１７２．２０１８．０４０８

ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＡＮＤＱＵＡＬＩＴＹＣＯＮＴＲＯＬＯＦＢ２ＲＯＵＮＤＳＴＥＥＬＵＳＥＤＦＯＲＧＲＩＮＤＩＮＧＭＩＬＬＳＴＥＥＬＢＡＬＬ

ＺｈａｎｇＳｈｕａｉ

１，２

（１．ＴｅｃｈｎｉｃａｌｃｅｎｔｅｒｏｆＨＢＩＳＧｒｏｕｐＸｕａｎｓｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙ，Ｘｕａｎｈｕａ，Ｈｅｂｅｉ，０７５１００；２．Ｈｅｂｅｉｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｒｅｓｅａｒｃｈｃｅｎｔｅｒｆｏｒｓｔｅｅｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，Ｘｕａｎｈｕａ，Ｈｅｂｅｉ，０７５１００）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｓｍｅｌｔｉｎｇ，ＬＦｒｅｆｉｎｉｎｇ，ＨＲｖａｃｕｕｍｄｅｇａｓｓｉｎｇ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇ，ｒｏｌｌ ｉｎｇａｎｄｃｏｌｄｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｕｓｅｒ＇ｓｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｐｒｏｄｕｃｅｔｈｅＢ２ｒｏｕｎｄｓｔｅｅｌｕｓｅｄｆｏｒｇｒｉｎｄｉｎｇｍｉｌｌｓｔｅｅｌｂａｌｌ．Ｂｙｒｅａｓｏｎａｂｌｙｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｏｆｖａｒｉｏｕｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｌｌｉｎｄｅｘｅｓｏｆＢ２ｒｏｕｎｄｓｔｅｅｌｃａｎｍｅｅｔｕｓｅｒｓ＇ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．

ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｇｒｉｎｄｉｎｇｍｉｌｌ；ｓｔｅｅｌｂａｌｌ；ｒｏｕｎｄｓｔｅｅｌ；ｑｕａｌｉｔｙ；ｃｏｎｔｒｏｌ

０　引言

球磨机钢球是球磨机重要的基础零部件，尤其是精密工业钢球在国民经济发展中起着巨大作用。广泛用于冶金矿山的大型球磨机，主要对矿石等物料进行破碎、研磨，属于易消耗品。近年来，随着冶金行业下行压力增大以及环保要求，使用生产率高、成本低的轧制钢球来替代铸造钢球和锻造钢球成为

行业内研究的重点［

１］

。热轧钢球按照材质一般情况下可分为４５＃钢球、６０Ｍｎ钢球、６５Ｍｎ钢球、Ｂ２钢球、Ｂ３钢球等几种，其中Ｂ２钢球作为新型材料正在得到行业的认可，市场前景广阔。宣钢公司经过广泛的市场调研和科学论证，决定结合现有铁水ＫＲ炉外脱硫、１５０ｔ转炉副枪自动炼钢、ＲＨ真空处理、达涅利轧机等先进技术和装备，进行球磨机钢球用

钢Ｂ

２的研制与开发。通过研发Ｂ２钢，稳定控制Ｂ２钢圆材的组织和综合机械性能，提高宣钢产品的竞争力和经济效益。１　研发方案

轧制钢球的工艺较特殊，采用２个螺旋孔型的轧辊，以类似“搓圆”的方式进行轧制，压缩比几乎为零，基本上把钢材的性能原封不动地转移到了钢球上，因此对钢材原有性能指标提出了更高的要

求［

１］

。Ｂ２钢球要求较高的淬透性，淬透性作为调质处理钢种的重要指标，通过对钢中的碳、硅、锰、铬等元素（影响淬透性的主要元素）严格控制来保证。通过优化成分设计，实行窄成分控制，加入适量的锰、铬提高淬透性，以保证Ｂ２钢球的机械性能指标和硬度指标。热轧钢球用钢要求具有良好的外形尺寸和表面质量，在金相组织和力学性能方面也有严格的要求。本次研发的总体思路是依据终端用户加工方法，结合宣钢公司的设备及实际控制情况，开发生产Ｂ

２钢有性能优良的球磨机钢球用钢Ｂ２。

河北冶金 ２０１８年第４期

１．１　Ｂ２钢的化学成分设计

根据用户对淬透性的要求，通过适当调整碳、锰、铬等元素的含量，既保证Ｂ２钢有良好的淬透

性，又有效地减少淬火裂纹。依据终端用户加工方法，结合宣钢公司设备及实际控制情况，制定了化学成分内控标准，如表１所示。

表１　Ｂ２钢的化学成分

％

Ｔａｂ．１　ＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆＢ２ｓｔｅｅｌ

％

Ｃ

ＳｉＭｎＰＳＣｒＣｕＮｉ控制范围０．７２～０．８２０．１７～０．３５０．７２～０．９０≤０．０３５≤０．０３５０．５０～０．７０≤０．２５≤０．２５内控要求０．７４～０．８０

０．１８～０．２７

０．７４～０．８０

≤０．０２０≤０．０２００．５５～０．６０

≤０．２０≤０．２０目标值

０．７７

０．２２

０．７６

０．０２０

０．０１５

０．５８

≤０

．２０≤０

．２０注：要求钢中的气体控制目标Ｔ［Ｏ］≤２０ｐｐｍ，［Ｎ］≤６０ｐｐｍ，０．０１０％≤Ａｌｔ≤０

．０１８％。１．２　工艺设计

根据球磨机钢球用Ｂ２钢的特性和质量要求，确定工艺路线：铁水ＫＲ脱硫预处理→１５０ｔ复吹转炉冶炼→１８０ｔＬＦ炉精炼→１８０ｔＲＨ真空→连铸１６５ｍｍ×１６５ｍｍ铸坯（结晶器电磁搅拌）→钢坯堆垛缓冷→三棒轧制→快速下冷床收集→入坑缓冷２　生产工艺控制

２．１　转炉冶炼工艺

转炉底吹使用氮氩切换，供氧１２ｍｉｎ时切换为氩气。加大冶炼过程的脱碳量，以使熔池沸腾良好，利于夹杂物的上浮和气体的排除，转炉采用双渣操作，终渣碱度控制在３．０～３．５，终点控制的关键是终点碳、终点磷、终点温度三者协调。采用高拉碳方式出钢，碳含量－温度控制协调出钢，出钢时［Ｃ］≥０．１５％，［Ｐ］≤０．０１８％。试制过程中转炉冶炼终点的控制，如表２所示。

表２　转炉冶炼终点控制

Ｔａｂ．２　Ｓｍｅｌｔｉｎｇｅｎｄ－ｐｏｉｎｔｃｏｎｔｒｏｌｏｆｃｏｎｖｅｒｔｅｒ炉号Ｃ／％Ｐ／％Ｓ／％出钢温度／℃

最大值０．２２０．０１５０．０１２１６２６最小值０．１５０．０１００．００９１６１０平均值

０．１８

０．０１３

０．０１０

１６１８

由表２可见，出钢碳要求０．１５％～０．２２％、≤０．０１５％、温度目标为（１６２０±１０）℃，均满足生产工艺要求，说明转炉的终点控制较好。

２．２　ＬＦ炉精炼工艺

钢包入ＬＦ工位后立即送电。加强造白渣操作，白渣时间≥２０ｍｉｎ，中后期要勤加电石以保持白渣，精炼渣的流动性良好。精炼渣碱度＞３．５，目标值控制为５．０；渣中Ａｌ２Ｏ３含量２０％～３０％，目标值２５％～３０％，ＦｅＯ＋ＭｎＯ≤１．０％。精炼周期６０～７０ｍｉｎ，精炼成分、温度合格后，再进行钙化处理。喂钙线后，软吹１０ｍｉｎ再吊至ＲＨ炉进行真空精炼。

如表３所示，共取５炉渣样，ＦｅＯ最高为０．５６％，最小值０．４９％，平均值０．５１％；碱度最高为７．４５，最低为６．２４，平均６．９４。从表３可以看出，炉渣的氧化性低，（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）含量≤１．０％，碱度符合生产工艺标准要求。

表３　ＬＦ渣样分析结果

Ｔａｂ．３　ＡｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｏｆＬＦｒｅｆｉｎｉｎｇｓｌａｇｓａｍｐｌｅ

熔炼号化学成分／

％ＣａＯＭｇＯＳｉＯ２Ｐ２Ｏ５

Ｓ

ＭｎＯＡｌ２Ｏ３Ｆ

ｅＯＲ

１５５．３９３．６９７．４３０．０１７０．３４００．２０２９．８３０．４９７．５２５５．６３３．６３８．９１０．０１６０．３４２０．２０２９．８７０．５３６．２３５５

．５２３．６７８．０００．０１５０．３４２０．１９３０．０００．４９６．９４５５．７２３．７２７．８３０．０１４０．３４５０．１９３０．４８０．４９７．１５

５５．８４３．７０８．０５０．０１５０．３４４０．２０３０．３２０．５６６．９

最大值５５．８４３．７２８．９１０．０２０．３５０．２０３０．４８０．５６７．４５最小值５５．３９３．６３７．４３０．０１０．３４０．１９２９．８３０．４９６．２４平均值５５．６２３．６８８．０４０．０２０．３４０．２０３０．１００．５１６．９４

２．３　ＲＨ精炼工艺

控制真空度＜１００Ｐａ；氩气流量≥１２０ｍ３／ｈ条件下脱气≥１５ｍｉｎ，确保ＲＨ出站［Ｏ］≤５ｐｐｍ；［Ｈ］≤１

．４ｐｐｍ，出站前喂硅钙钡线２ｍ／ｔ（表４）。表４　ＲＨ工序气体含量的控制

Ｔａｂ．４　ＣｏｎｔｒｏｌｏｆｇａｓｃｏｎｔｅｎｔｉｎＲＨｐｒｏｃｅｓｓ序号

氢氧控制／

ｐｐｍ进站［Ｏ］出站［Ｏ］出站［Ｈ］脱气时间／ｍｉｎ真空度／Ｐａ软吹

／ｍｉｎ硅钙

钡线／（ｍ／ｔ）出站

温度／℃１９．８３．６１．１２２８３８３０５００１５７５２６．４２．９１．２３２８８３０４００１５３０３５．９２．５１．０９３０２８３０４００１５２３４７．２２．４１．２３２６６３０４００１５２４５５．６３．５１．１７２７２９３１４００１５２９平均值

７

３

１．２

２８

２２

３０

４２０

１５３６