80 t EBT+120 t LF+VD生产车轮轮坯的研究及应用

李秋兰　陈培红　潜美丽　许益华

(太原重工股份有限公司，山西030024)



80 t EBT+120 t LF+VD生产车轮轮坯的研究及应用

李秋兰陈培红潜美丽许益华

(太原重工股份有限公司，山西030024)

摘要：采取专用冶炼浇注工艺及特殊浇注方式，实现用80 t EBT+120 t LF+VD流程生产车轮轮坯，使用夹杂物包裹技术，使得轮坯质量优良，满足了国内外车轮轮坯的生产要求，为企业的转型发展奠定了基础。

关键词：EBT；夹杂物；车轮轮坯

国内外车辆越来越朝着重载、高速的方向发展，对车轮质量的要求也越来越高。由于车辆用车轮属于高风险产品，车轮要按每一熔炼炉号进行破坏试验，还要对车轮进行高、低倍等一系列检测，并对成品进行超声检测。而普通车轮轮坯的价格并不高，我厂原有的30 t EBT+40 t LF/VD工艺生产路线的生产成本居高不下，因此开发80 t EBT+120 t LF/VD工艺生产车轮轮坯能一定程度上降低综合生产成本。

1技术指标及参数

1.1锭型：2.5 t/支[1]，每炉30支~40支。

1.2钢种：各种车轮钢，如欧洲ER系列、美国AAR系列、中国铁标CL60系列等。

1.3成分：[C]、[Si]、[Mn]、[Cr]的控制要求严格，常规钢种[C]、[Si]、[Mn]和[Cr]范围为0.09%、0.25%、0.30%和0.25%以内，而车轮钢要求[C]、[Si]、[Mn]和[Cr]范围为0.04%、0.10%、0.10%和0.07%以内，其它成分如[S]、[Mo]等也都有严格的要求。

1.4夹杂物等级：车轮轮坯对B类夹杂物的控制十分严格，要求≤1级。对以往车轮运用故障辋裂进行分析，发现甚至几十微米的氧化铝夹杂就可以成为裂纹源，因此各车轮轮坯采购厂家都对B类夹杂进行严格检查。

2工艺分析

2.1工艺流程

工艺流程为：80 t电炉初炼→120 t LF精炼→VD处理→120 t LF精炼→软搅拌→浇注。

2.2成分控制

上述大部分车轮钢为碳含量在0.60%以上，合金含量在2.0%左右的低合金高碳、含硫钢，这类钢在生产中的难点在于过程碳、终点碳和终点硫含量的控制。

2.2.1碳的控制

碳的控制分为熔毕碳控制、电炉终点碳控制和精炼期碳控制。通过[C]与[O]的反应原理及理论计算，可知在一定温度下脱碳速度是已知的，因此通过控制脱碳时间可以对电炉中的重点碳进行控制。考虑精炼期有无计划增碳量的因素，确定出钢碳≤成分要求下线0.10%，[P]符合要求，即可出钢，炉后可用碳粉增碳，减少精炼期间无计划的增碳量。精炼前期调整合金时把碳控制在下线，进真空处理。真空完毕后如果碳符合规定，不再增碳出钢；如果小于规定下限0.03%以内，允许喂碳线后出钢；如果小于规定下限0.03%以上，增碳后再次真空处理；如果碳超出规定上限，改其它钢种。

2.2.2终点硫的控制

车轮钢硫含量一般要求为0.003%~0.010%，目前的钢水精炼后期几乎硫含量≤0.001%，考虑钢水纯净度及硫含量损失等影响，在真空后根据硫含量进行增硫，增硫后方可出钢。

2.3温度控制

目前的下注车轮轮坯，每包浇注在3盘以内，但是80 t钢水量较多，每支轮坯重量小，每盘的轮坯量有限，综合考虑后决定一包浇注四盘轮坯。

经过实际测试，160 t钢包承装100 t钢水，吊包后降温0.2℃/min ~0.8℃/min，综合考虑浇注钢水的温降，确定浇注过热度为70~80℃。

2.4夹杂物控制

80 t电炉夹杂物控制：(1)通过合理的配碳量及深吹氧脱碳能在80 t电炉内使大量的夹杂物上浮到渣层中，通过流渣操作在炉内去除；(2)在80 t电炉出钢阶段采用复合脱氧剂，可以形成液态夹杂物，出钢过程钢水剧烈运动，液态夹杂物很容易上浮进入渣层中[2]，从而去除。

120 t精炼炉夹杂物控制：(1)精炼及真空处理阶段，通过控制加入铁合金的时机、顺序及通过最佳渣组成、成渣路线及渣料有序加入的渣相控制技术，实现了钢中超低T.O目标来控制内生夹杂物；(2)通过选用包衬耐火材料来控制外来夹杂物； (3)在吊包前进行夹杂物变性及软搅拌处理，能改变夹杂物形态并使钢水的纯净度大大提高[3]。

在钢水浇注过程中，易进入外来夹杂物且很难去除。我厂的主要处理手段是：(1)采用高Al2O3含量的莫来石耐火材料，该材料比重大耐冲刷，减少钢水对流钢系列耐火材料的冲刷及浸蚀；(2)改变保护渣吊挂方式、高度，使保护渣能很好的覆盖钢水，且极少形成卷渣；(3)采用新的氩幕保护方式，减少钢水从水口进入中铸管时的氧化，减少内生夹杂物。

通过以上手段，冶炼出的车轮轮坯未出现一例高、低倍夹杂物超标。

3生产验证

从2013年至今已生产上百炉，共20 000 t以上车轮轮坯，按上述研究的工艺进行实际生产，并进行取样分析及锻造、热处理、精加工后的检测(缺陷当量不大于∅2 mm)，目前产品合格率在≥99%以上。

3.1轮坯致密性好，化学成分偏差小

通过对轮坯上、中、下截面及同一截面不同半径处的化学成分进行取样分析，碳含量偏差在0.03%以内，其余元素几乎无大的偏差。

3.2钢质纯净，夹杂物包裹良好

轮坯取样T.O含量均≤15×10-6，车轮成品中典型的夹杂物形貌如图1所示，球状塑性MnS包裹点状硬质氧化物，有效地降低了硬质氧化物的危害。

图1　夹杂物形貌

4结论

目前车轮产品已形成批量生产且质量稳定，公司已具备开发高端车轮轮坯市场的基础条件。随着高端产品的开发和国产化，必然为国家和企业产生巨大的经济效益。

参考文献

[1]李金良.优化锭型在生产中的应用[J].大型铸锻件，2008(6).

[2]王新江.现代电炉炼钢生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2009:241-249.

[3]俞海明.电炉钢水的炉外精炼技术[M].北京：冶金工业出版社，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

中图分类号：TG316

文献标志码：B