鉻鉬球墨鑄鐵軋輥的統(tǒng)計(jì)分析

1、鉻鉬球墨鑄鐵軋輥的統(tǒng)計(jì)分析劉傳博信松濤劉琎摘要通過多元回歸分析低鉻鉬球墨鑄鐵軋輥的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，控制成份可穩(wěn)定和提高其機(jī)械性。關(guān)鍵詞化學(xué)成份機(jī)械性能統(tǒng)計(jì)分析STATISTICAL ANALYSIS ON CHEMICAL COMPOSITIONS AND MECHANICAL PROPERTIES OF Cr-Mo SPHERIODIALGRAPHITE CAST IRON ROLLLiu ChuanboSoutheastem UniversityXin SongtaoLai Wu Iron and Steel CompanyLiu JinNanjing Oil Refinery Pla

2、ntSynopsisIn this paper the production data of low Cr-Mo spheriodial graphite cast iron roll was analyzed by multivariate regression analysis.The results indi cate that the mechanical properties of the roll can be steadily improved by controlling the chemical compositionsKeywordschemical composition

3、mechanical propertystatistic analysis1前言低鉻鉬球墨鑄鐵軋輥是一種常用的熱軋機(jī)軋輥，其輥徑部份采用金屬型者稱無限冷硬型，以QG表示之。通常輥徑尺寸較大，斷面組織沿徑向方向有所不同，硬度梯度較大，且輥芯部份易球化不良，珠光體粗大，共晶團(tuán)界偏析出現(xiàn)碳化物等缺陷，從而影響軋輥質(zhì)量。軋輥在服役期中，由于承受873K以上的溫度和100t以上的壓力，常發(fā)生滾動(dòng)接觸疲勞、麻點(diǎn)、淺層剝落和斷輥等失效現(xiàn)象，為了改進(jìn)QG球鐵軋輥的質(zhì)量，本文借助數(shù)量冶金學(xué)的學(xué)科體系循環(huán)規(guī)律，進(jìn)行化學(xué)成份，性能等的初步分析以求達(dá)到穩(wěn)定質(zhì)量和降低成本的目的1。2QG球鐵軋輥的生產(chǎn)條件及數(shù)據(jù)QG球鐵

4、軋輥的生產(chǎn)采用本溪生鐵，蘇鋼生鐵以及廢鋼鐵為原料，添加鉻鐵，鉬鐵等在沖天爐中熔化，鐵水澆入澆包中測溫后進(jìn)行球化處理和孕育處理，按底注式澆成550×1500820×1800(mm×mm)的軋輥。其鐵水化學(xué)成份的統(tǒng)計(jì)范圍如表1所示。表1原鐵水的化學(xué)成分范圍/%CSiMnSPCrMo3.44.11.62.10.60.90.010.10.0950.30.50.1測定數(shù)據(jù)的試樣取自軋輥頸梅花頭部份。按標(biāo)準(zhǔn)加工成試樣，測定抗拉強(qiáng)度，延伸率及硬度，并用金相顯微鏡與掃描電鏡觀察組織。試驗(yàn)數(shù)據(jù)取自74爐次，其球鐵的化學(xué)成分范圍如表2所示，力學(xué)性能范圍如表3所示。 表2QG球鐵軋輥的

5、化學(xué)成份范圍/%*CSiMnSPCrMoMg3.353.851.522.240.490.880.0240.1050.0460.1270.320.580.240.590.040.10*澆注溫度范圍為12501280 表3QG球鐵軋輥的力學(xué)性能b/MPa5%HRC3504900.41.850613數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理與分析數(shù)據(jù)處理時(shí)以化學(xué)成份為自變量，力學(xué)性為因變量，按多元線型回歸統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行處理，所建立的多元線型回歸模型如下：b=1102.6596-189.6003C%-34.0838Si%+40.8525Mn%-20.42575S%+61.9920P%+83.4822Cr%+130.8059Mo%+

6、210.7985Mg%Q=17967.51S.D=32.51019R=0.49703115%=0.8463+0.1552C%+0.6950Si%-0.4550Mn%-1.0260S%-8.7590P%-0.9056Cr%-3.7572Mo%+11.7504Mg%HRC=1.375677S.D=0.2844683R=0.6739656HRC=339.5785-70.9935C%-31.9687Si%+13.6654Mn%-63.3796S%+62.2258P%+10.5373Cr%+25.8687Mo%+2.5467Mg%Q=133.7818S.D=2.805266R=0.7839578以化學(xué)成

7、分中限進(jìn)行計(jì)算，可分別得出力學(xué)性能的計(jì)算值和各成份變化率對(duì)力學(xué)性能的影響值。如表4所示，其成分中限值?。?.55%C、1.75%Si、0.75%Mn、0.04%P、0.04%S、0.45%Cr、0.4%Mo、0.05%Mg。按上述回歸模型計(jì)算的力學(xué)性能數(shù)為b=502.6632MPa，5=1.3468,HRC=57.4267。 表4成分變化率對(duì)力學(xué)性能的影響化學(xué)成份變化率0.1%C0.19%Si0.1%Mn0.01%S0.01%P0.1%Cr0.1%Mo0.01%Mgb/MPa-18.96-3.408+4.085-0.205+0.574+8.34+13.08+2.1085%+0.0056+0.0

8、695-0.0459-0.051-0.0875-0.0906-0.3735+0.1193HRC+7.099-3.1969+1.366-0.6339+0.6421+1.0536+2.5871+0.0255由上述可以看出，其化學(xué)成份中限值的力學(xué)性能計(jì)算值已較良好，因此穩(wěn)定質(zhì)量可考慮把材質(zhì)成份控制于此值附近，其成份范圍及其性能的預(yù)測值范圍列于表5。 表5化學(xué)成份及性能預(yù)測范圍化學(xué)成份范圍/%力學(xué)性能預(yù)測值CSiMnSPCrMoMgb/MPa5%HRC3.53.61.7520.60.70.020.050.30.40.250.30.044664751.121.254556由表中數(shù)據(jù)來看，若生產(chǎn)能將化學(xué)成

9、份數(shù)據(jù)控制于表格范圍附近，就可以獲得質(zhì)量穩(wěn)定的效果。由于球鐵軋輥是采用沖天爐熔化的鐵水，該爐操作時(shí)嚴(yán)格控制鐵水成份有一定的難度，所以實(shí)際上得到的化學(xué)成份是有偏差的。在生產(chǎn)條件下實(shí)例數(shù)據(jù)如表6所示。 表6模型計(jì)算值與生產(chǎn)下的實(shí)測值爐號(hào)化學(xué)成份/%CSiMnSPCrMoMg608043.611.750.840.0560.070.420.260.074621043.551.820.650.0190.0710.410.280.10705043.561.960.640.0210.0750.420.300.061806013.681.850.640.0240.070.500.260.057抗拉強(qiáng)度/MPa

10、延伸率(s)/%HRC計(jì)算值實(shí)測值差值計(jì)算值實(shí)測值差值計(jì)算值實(shí)測值差值480.9480+0.91.08241.08+0.002450.9951-0.01489.02490-0.971.49441.50-0.005652.454-1.6474.55480-5.451.00061.14-0.13951.9956-4.001465.96465+0.961.3671.12+0.24742.9855-12.02由表中可以看出，對(duì)化學(xué)成份進(jìn)行控制，如控制于成份中限附近就可以使產(chǎn)品性能趨于穩(wěn)定和提高，但也可以看出，所建的模型中抗拉強(qiáng)度與實(shí)際值符合較好，而硬度的差別較大，從而表明，計(jì)算值的波動(dòng)和與實(shí)際值的差別

11、，還有必要從數(shù)量冶金學(xué)研討建模的精度問題，使之在預(yù)報(bào)和控制中更加可靠，以保證產(chǎn)品性能水平穩(wěn)定，進(jìn)一步按照學(xué)科體系循環(huán)規(guī)律提高產(chǎn)品性能，成本降低。 4討論從回歸模型分析，在統(tǒng)計(jì)樣本條件下各自變量的影響趨勢與冶金理論和經(jīng)驗(yàn)是相一致的，C、Si增加時(shí)，b和HRC下降，%有所增加。該材料從含碳量來說是屬于亞共晶鑄鐵，若加上Si的影響的碳當(dāng)量來衡量則在共晶附近，因此C、Si的含量增加(即CE增加)，有促進(jìn)石墨化，使石墨形態(tài)變粗大以及使鐵素體含量增加的傾向，從而會(huì)使性能變化，這與經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型是相一致的b=(1)/(3)(2750-500CE)。Mn是促進(jìn)珠光體元素，也有提高淬透性的作用，但過多時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏析

12、，所以在一定范圍內(nèi)，Mn增加使b，HRC增加，%下降。Mo有細(xì)化石墨球，提高珠光體含量和固溶強(qiáng)化的作用，是使b、HRC增加，%下降。Cr是碳化物形成素，提高淬透性和促進(jìn)珠光體細(xì)化的元素，也是使b,HRC增加，%下降的元素。Mg是球化元素，但過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生增加成本和夾雜等缺陷。其影響性能的規(guī)律性目前研究尚不多，有待進(jìn)一步探討。綜合分析，關(guān)于球鐵軋輥的化學(xué)成份，以軋輥的使用需要有強(qiáng)韌的配合，其輥頸的硬度稍低于輥面的硬度，則化學(xué)成份應(yīng)能滿足于輥頸和輥面的要求，由此，碳可保持在中限，硅也在中限附近，Mn在中限偏下，而鉻、鉬都可控制在接近下限范圍。就材料質(zhì)量而言，除控制化學(xué)成份外，尚需要有良好的金相組織，即軋輥的組織是以珠光體為主要的基體。金相分析表明，統(tǒng)計(jì)試樣中的珠光體基體+少量鐵素體和滲碳體+細(xì)小球狀石墨，其球化率在70%附近者為優(yōu)。621