酒钢机械制造公司采用边摸索边生产的方式，先后采用以上两种热处理工艺进行了高铬钢辊环的生产，并应用在酒钢宏兴股份公司线棒工序一高线K14机架进行了工业使用试验。其中吹风冷却辊环的晶粒粗大，耐磨度降低，不能完全满足轧钢生产要求。经过油冷却后辊环的硬度提高，晶粒粗大现象基本消除，单槽轧制量达到2400吨的磨损量为1mm，虽比高速钢辊环低，但没有出现热裂，耐磨度比贝氏体辊环提高4倍以上，达到了生产使用要求。
8结论
（1）高铬钢虽然通常使用在热连轧生产中，但是经过对化学成分进行适当调整后应用在小型材热轧过程中是可行的。
（2）化学成分设计是高铬钢生产的关键，按照合理的碳、铬比确定合理成分生产出能够符合小型材轧钢生产需求的高性能辊环。
（3）热处理过程对高铬钢性能具有较大的影响，只有通过合理的热处理工艺制度，才能体现高铬钢的优异性能。
（4）高铬钢辊环抗热裂能力大，能够部分替代高速钢辊环使用在热冲击力过大的轧机，克服热裂倾向。同时比贝氏体铸铁具有优异的耐磨损性能。
作者简介：
张宇翔，男，1973年出生，甘肃天水人。1994年毕业于南昌有色金属工业学校冶金专业，2001～2004年在中央党校经济管理专业本科毕业，酒钢机械制造公司机械设计研究所工程师，主要从事钢铁合金铸造及冶金轧辊的研究。获得2007度年嘉峪关市科技进步二等奖和2007年度甘肃省冶金有色工业协会科技进步一等奖。
稀土低铬合金铸铁的开发应用
王瑞琪 陈正煌
（金川集团机械制造公司 金昌 717102）
摘要：本文主要阐述了稀土低铬合金应用于磨球、磨段的生产工艺情况、质量控制等方面问题，及其在金川铜镍矿应用情况，以及市场开发前景。
关键词：稀土低铬合金 生产工艺 应用
1前言
磨损是材料和能源消耗的主要方式之一。由于磨损具有经常发生和不可避免特性，因此研究磨损和不断发展新的耐磨材料是一项永远需要讨论的课题。因为实际工艺和磨损机理不同，磨损可分为：磨料磨损冲蚀磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等多种类型。其中磨料磨损约占50％左右。不同的磨损类型采用的抗磨措施和选用的耐磨材料都不同，即与磨损工况条件密切相关。显然，耐磨材料的选择必须结合其实际使用条件来考虑。世界上没有一种万能的耐磨材料，只有适合于某种工况条件下和具有最佳效果的耐磨材料。
镍的莫氏硬度为5级，铜的莫氏硬度为3级（莫氏硬度共分为10级），所以金川铜镍矿属于中等硬度的矿石。选矿生产中，矿浆pH值一般在9～10．5呈弱酸性。国际中的奥（马）—贝球铁磨球、铬系磨球应均可满足磨矿使用要求。但奥（马）—贝球铁磨球由于需要球化、孕育过程，难以实现机械化生产，加上质量控制点多且工艺要求严格、生产成本相对较高等不足之处，特别是质量上易出现不均匀性，使得在磨矿使用中出现失圆、剥离碎裂等现象，影响磨矿效果。而传统铬系磨球，冲击韧性相对较低，容易出现破碎失效的弊端。因此，选用一种更适合的材质，是很有现实意义的，稀土低铬合金磨球是目前国内最新研制开发的一种新型高抗磨材料，已得到很快的发展。由于该材质之磨球应用了稀土合金作变质处理，不仅使基体组织得到强化，更重要的是使炭化物（晶粒）得到细化，而使综合性能得到有效提高，同时该材质之磨球具有生产工艺简单、生产成本低廉、易于实现机械化生产线等优点。因此，具有广阔的开发前景和应用市场。
2化学元素的影响及化学成分设计
2．1碳（C）
决定低铬铸球中碳化物和铸球硬度的基本因素，在低铬铸球中，含量过低，韧性虽好，但硬度太低，且增加铸造工艺难度，故一般应≥2．45％，反之，则碳化物增多，且所形成的共晶碳化物大多呈板块状或柱状或莱氏体，硬度虽高，但韧性急剧下降，故一般应控制在≤3．2％。
2．2铬（Cr）
强烈的碳化物元素，并起到细化晶粒，细化碳化物的作用，是确保低铬铸球硬度及韧性的基本合金元素，是决定共晶碳化物分布形态的重要前提，因此铬含量一般要求≥1．5％，但当含量增至2．0％～3．0％时对硬度提高作用不太明显，成本却增加，所以比较合理的含量一般控制在1．75％～2．25％、
2．3锰（Mn）
主要起强化基体，脱硫，除氧作用，但生产铸球系列产品，锰量过高，加剧柱状晶的形成，影响其冲击韧性，锰一般控制在0．6％～1．0％。
2．4硅（Si）
在铬系耐磨铸球中，硅是利少弊多的元素，当硅含量＞1％时，不但影响共晶碳化物的分布形态，使其韧性下降，而且硬度也降低，硅含量一般控制在0．5％～1．0％。2．5磷（P）、硫（S）
对低铬铸球来说，都是有害元素，所以一般应控制在S≤0．08％、P≤0．15％
根据以上分析，为达到质优价廉的设计原则，化学成分选取范围如下，C：2．45％～3．0％Si：0．5％～1．0％Mn：0．6％～1．0％P：≤0．1％S：≤0．08％Cu：≤0．1％
3生产工艺
3．1原材料
Z14（二级P或三级亦可，二类S，二组Mn）铸造生铁，碳素废钢，废机械铁（作部分代替铸造生铁用）。高碳（6．6％～9．0％）铬铁（65cr），稀土硅变质剂（23＃～29＃）。
3．2造型工艺
以金属模造型为佳，这样可以使晶粒细化、硬度适中。砂型造型方法易使晶粒粗大、硬度偏低。
3．3浇注工艺
铁水出炉温度：1380℃～1420℃。
铁水浇注温度：1320℃～1380℃。
3．4炉外（即浇注前）处理
为确保提高低铬铸球的冲击韧性，降低其破碎率，采用简易而行之有效的炉外变质处理工艺手段。
具体要求：
①严格控制低铬球化学成分，特别是碳含量必须控制在2．45％～3．25％，铬含量必须≥1．5％，这是作炉外变质处理的前提。
②变质处理的材料、用量：0．4％～0．5％的稀土硅铁。
③加入方法：冲入法，粒度大小≤15mm×15mm
3．5熔炼设备
中频感应电炉或双联熔炼
3．6热处理工艺
ф30～50低铬铸球：免热处理，600℃～700℃直接开模空冷。
ф60～120低铬铸球：470±10℃中温回火，保温4小时，随炉冷却至100℃～180℃后，出炉空冷。
4力学性能及技术经济指标
铸球经热处理后，其金相组织为：细片状珠光体＋断网细小的共晶碳化物。表面硬度：HRC45～55体积硬度：HRC43～53 冲击韧性：铸态aK≥3．5J／c㎡热处理后aK≥5 J／c㎡破碎率：磨煤、水泥熟料等≤0．7％、磨铅、锌、铜、金矿等≤1％在以磨料磨损为主的情况下，高硬度是支撑材料抗磨的主要因素，因此为提高耐磨性，要控制好硬度指标。
5工艺、质量问题剖析
5．1生产过程中应特别注意以下问题
5．1．1化学成分的控制
应当从原材料，特别是从废铁开始控制，并严格规范上料过程——根据计算的比例过磅配料。
5．1．2注意控制浇注过程
避免因操作上的人为失误所引起的质量缺陷（如因浇注太快而引致的补缩问题一明显缩孔、组织疏松、气孔等）
5．1．3除渣
注意浇注前铁水除渣要充分，夹渣常易引起局部破碎。
5．2主要的缺陷分析
5．2．1球顶平陷不圆
铸造工艺上应归属于浇不足或补缩不够，导致这种情况出现主要原因：浇注速度太快，以致球腔未及填满而浇道在瞬间完全填充，球腔在填充过程中（浇注）压力不够，或在补缩过程中无法形成足够的补缩压力。排气不善，由于砂芯透气性差，或浇注速度太快，特别在冷模情况下，使得球腔内形成的高压废气无法及时排出而阻碍填充、阻碍补缩。铁水浇注温度偏低或模具及环境温度偏低。无法保证铁水良好的流动性而无法完成填充和补缩。
5．2．2冷隔
产生冷隔主要原因：
①二次浇注（浇注中断），形成凝固断层。
②排气不利，阻碍填充，一般出现在上半部。
③冷模浇注。冷模浇注使铁水温度下降相对较快，局部冷却亦快。同时冷模浇注对排气要求更高，所以冷模浇注常产生冷隔。
④砂芯不干，由于砂芯水分含量太大时，水分受热蒸发直接影响铁水填充，严重的导致呛火抬箱。
⑤浇注速度太慢，开始浇注时，若浇速太慢，少量分流入球腔的铁水急剧冷却形成底部冷隔纹，在反填充过程中浇注速度太小，铁水填充补给太慢，亦形成圈层冷隔纹。
⑥浇注温度偏低，由于不同的材质有相对应的浇注温度，应保证其优良的流动性，以防止波纹状冷隔甚至更严重的冷隔现象出现。
5．2．3缩孔和疏松
产生缩孔和疏松最主要的原因有以下几个方面：
①浇注系统配置不合理。包括直浇道大小高度，横浇道（内浇口）大小、长短。不同的材质由于其线收缩系数不一致，故相对应浇注的配置也应不同，需做相应调整。
②浇注工艺不合理。浇注温度越高，铁水线收缩系数越大，补缩相应更难，而浇注速度太快，增加排气难度，减少进入成型系统铁水总量，使形成补缩静压力不过以致补缩不良，政治疏松。
5．2．4铁豆或蜂窝状皮下气孔
铁豆形成主要原因为：浇注开始时点动式的浇注中断或浇速太快形成铁水小量飞溅进入球腔而形成。
蜂窝状皮下气孔产生主要为局部过热，铁水在冷凝过程中发生氧化。其原因是①模具使用频率太高；②浇注温度过高，浇速太快，局部铁水迅速与球腔内空气发生氧化反应。③保护涂层无法导气、脱氧或C2H2不完全燃烧产生CO黑烟。
5．2．5严重掉砂
产生原因有：①砂芯型强度不够；②砂芯压实不紧、偏松；③浇注不当形成冲砂；④造型时未及时清理造型架上残余砂、披缝等形成砂芯面突出模具平面，合模后砂面受力以致掉砂。
5．2．6表面夹渣
主要因为去渣不利，浇注时挡渣不善，或浇注时浇速太快不利于废渣上浮。
6应用情况
目前在金川铜镍矿，主要使用奥一贝球铁磨球，磨球规格主要有ф40、ф60、ф80、ф1000经试验使用稀土低铬合金磨球，磨耗≤40．8gg／T矿，破碎率≤1％，与奥一贝球铁磨球使用效果相当，但是生产成本要低500～800元／吨左右，且稀土低铬合金磨球易于实现机械化生产，一可提高劳动生产率，二可降低劳动强度、改善作业条件，取得良好的社会和经济效益。
选矿厂二选车间4＃系统试验用稀土低铬合金磨段，球磨机为ф2700 3600，磨段规格为ф40×45、ф35×40、ф30×35。磨耗≤0．7kg／T矿，一段磨矿细度－200目≥65％，二段磨矿细度－200目≥80％，达到了预期效果，正推广应用。
7结论
（1）稀土低铬合金磨球具有良好的综合力学性能和技术经济指标，能满足金川铜镍矿磨矿使用，且可取得良好的使用效果。
（2）稀土低铬合金磨球生产工艺简单，生产周期短，质量易于控制。通过优化成分设计，加强生产过程中操作的规范化，可得到质优价廉的产品。
（3）稀土低铬合金磨球性价比优于国标中其他的磨球产品，具有广阔的开发前景和应用市场。
（4）用稀土低铬合金开发磨段（两端为平面）、胶囊段、椭圆段等，可使稀土低铬合金铸铁获得更大范围的应用。
（5）由于稀土低铬合金磨球（磨段）易于实现机械化生产，可取得良好的经济和社会效益。
作者简介：
王瑞琪，男，1966年5月出生。1988年6月毕业于甘肃工业大学铸造专业，铸造高级工程师，金川集团机械制造公司铸造车间副主任，长期从事耐磨材料和铸造磨球的研究和生产。通讯地址：甘肃省金昌市金川西路41号：邮编：737102；电话：0935—8811465。
制造加氢反应器用Cr－Mo中温抗氢钢
张建晓 贾小斌 方婧 尉洪阳 王子伟 孙祯
（兰州兰石机械设备有限责任公司 兰州 730050）
摘要：高温、高压加氢反应器是加氢裂化和加氢脱硫的核心设备。自20世纪60年代开始，高温高压临氢环境下的设备用材，主要采用2．25Cr－1Mo钢。Cr—Mo钢在450℃以上高温区的设计应力强度或许用应力是受蠕变断裂强度控制的，在此高温区域里，常规Cr－Mo钢的强度将急剧下降。为此，以往的设计只将温度控制在454℃以下。随着加工原油日趋重质或超重质化，在生产工艺上出现了重质油裂化和煤液化等新工艺，操作温度和操作条件更趋苛刻，生产装置和设备更趋大型化，相继开发出了3Cr－1Mo－1／4v钢和9／4Cr－1Mo－1／4V钢，以满足现代加氢技术对高温强度、抗氢侵蚀等能力发展的需要。本文介绍了高温、高压加氢反应器用Cr－Mo抗氢钢以及在生产过程中焊缝金属典型裂纹产生的原因及防止措施。并讨论了Cr—Mo钢焊接材料的选择原则及焊接热输入和焊后热处理规范对焊接接头性能的影响。
关键词：Cr—Mo抗氢钢 加氢反应器 焊接及焊后热处理
