《耐磨钢球用热轧圆钢》团体标准综述

□ 霍咚梅 吉 光

一、引言

耐磨钢球是一种用于球磨机和半自磨机中的粉碎介质，用于粉碎磨机中的物料，使物料研磨得更细，以达到使用标准，主要应用在矿山、冶金、电厂和水泥等行业。近年来，随着国内外大型矿山、冶金、电厂和水泥工业的高质量发展，球磨机和半自磨机的大型化发展趋势日益明显，对耐磨钢球的质量要求也日趋提高。高性能耐磨钢球不但有利于大幅度降低材料的损耗、提高研磨效率、减少装球量；也有利于降低磨球机设备运转载荷，实现节能减排。与此同时，随着高性能耐磨钢球的需求日益增长，对耐磨钢球用钢的要求也越来越高，耐磨钢球用钢市场愈加趋向高技术含量、高附加值发展。

相对于铸造磨球，轧制磨球和锻造磨球的质量更好，生产效率也更高。采用连铸-连轧生产圆钢，进而轧制和锻造成球已经成为高性能耐磨钢球生产的主要方式[1～3]。但是，目前我国尚没有耐磨钢球用热轧圆钢的相关标准，所报道的耐磨球用钢的分类、牌号也没有统一，一定程度上造成了高性能耐磨钢球市场选材混乱。为了满足高性能耐磨钢球的发展要求，进一步规范耐磨球用钢市场，中国特钢企业协会组织制定了《耐磨钢球用热轧圆钢》（T/SSEA 0051-2020）团体标准。现将标准的立项背景、主要技术指标及实施应用情况进行综述，以便于对该团体标准的理解与实施。

二、立项背景

我国是耐磨钢球的生产、消费大国，耐磨钢球及其热轧圆钢的生产企业众多，如常熟龙腾、河北钢诺、常熟非凡等耐磨钢球生产企业，淮钢、南钢、荣钢、芜湖新兴铸管、巨能特钢等耐磨钢球用热轧圆钢生产企业，均已形成一定的市场占有率和影响力。但是目前仅有以耐磨钢球产品为标准化对象的《锻（轧）钢球》（YB/T 091-2005）行业标准，作为原料的耐磨钢球用热轧圆钢尚无相关标准和统一的钢种系列，造成各企业均以各自的技术协议作为供货依据，甚至出现产品主要技术指标要求接近而牌号各异的情况，造成了市场选材混乱，一定程度上影响了耐磨钢球行业的发展。

为进一步规范耐磨钢球用热轧圆钢市场，以及满足我国高性能耐磨钢球发展的要求，2019年10月由中国特钢企业协会团体标准化工作委员会下达了《耐磨钢球用热轧圆钢》团体标准制定计划，由江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司、芜湖新兴铸管有限责任公司、天津荣程联合钢铁集团有限公司、山东寿光巨能特钢有限公司、常熟非凡新材股份有限公司、冶金工业规划研究院等上下游企业及研究机构共同组成标准编制组，充分发挥团体标准先进性、市场性的特点，从满足下游用户加工、制造耐磨钢球的使用要求和发展需求出发，系统梳理了国内耐磨钢球用热轧圆钢主要钢铁生产企业的供货技术协议和钢种系列，细化相关指标要求，联合完成了该标准的研制工作，填补了现有标准体系的空白。

三、主要技术指标

1.标准名称

本团体标准名称为《耐磨钢球用热轧圆钢》，其标准化对象为热轧磨球和锻造磨球用热轧圆钢，而不是铸造磨球用材标准。

2.范围

根据耐磨钢球实际生产应用情况，本团体标准的适用范围明确为公称直径20～150 mm的热轧圆钢，应用领域定位为制造矿山、电力、水泥、硅沙等行业磨机钢球专用。

3.分类及牌号表示方法

本标准创新性地给出了耐磨钢球用热轧圆钢的分类及牌号表示方法，方便了下游用户的选材使用，对于规范耐磨球用钢市场具有重要意义。耐磨钢球用热轧圆钢的牌号、分类和推荐使用范围见表1。

表1 耐磨钢球用热轧圆钢的牌号、分类和推荐使用范围

长期以来，耐磨钢球用热轧圆钢没有统一的牌号表示方法，每个企业采用各自企业标准规定的牌号或技术协议约定的牌号进行生产销售。本标准根据企业生产实际和市场上已大量流通使用的相关牌号，经过统计梳理，按照科学合理、简明准确、无歧义的原则，给出了耐磨钢球用热轧圆钢牌号表示方法。明确规定，耐磨钢球用热轧圆钢的牌号由代表钢球的英文首字母B和钢类号（2、3、5）组成，例如B2；当同一钢类中碳、锰、铬等含量调整时，在后缀增加顺序号，用阿拉伯数字表示，例如B2-1。

此外，本标准从成分上对市场上主要流通的耐磨钢球用热轧圆钢牌号进行分类，主要划分为碳-锰、碳-硅-锰-铬、碳-锰-铬-钼三大类，见表1。其中，碳-锰类包括B2、B2-1等牌号，具有较高的碳含量，淬透性偏低，冲击韧性较低，适合承受低应力擦伤式磨料磨损，主要用于制造直径不大于80 mm的磨球，推荐用于球磨机内；碳-硅-锰-铬类包括B3、B3-1等牌号，在碳-锰类的基础上降低了碳含量，增加了硅和铬元素，提高淬透性的同时抑制脆性碳化物碳化三铁析出，提高了冲击韧性，可以承受一定的凿削式磨料磨损，主要用于直径80 mm及以上的磨球，推荐用于球磨机和直径较小的半自磨机；碳-锰-铬-钼类包括B5、B5-1、B5-2等牌号，在碳-锰类的基础上添加了铬和钼元素，提高淬透性的同时析出复杂碳化物，实现沉淀强化，可以承受高应力碾碎式磨料磨损，主要用于制造直径不小于100 mm的磨球，推荐用于直径较大的半自磨机。

4.尺寸、外形及允许偏差

基于国内主要耐磨钢球用热轧圆钢生产企业实际供货情况，本标准规定，耐磨钢球用热轧圆钢的尺寸及允许偏差应符合GB/T702-2017的规定；通常长度为4000～9000 mm，可按定、倍尺长度交货，其长度允许偏差为0～+50 mm，允许有长度大于3500 mm的非定尺交货，其重量不超过交货重量的10%；每米弯曲度应不大于4.0 mm，总弯曲度应不大于总长度的0.4%，也可以提出更严格的弯曲度要求；不圆度和切斜度应符合GB/T702的规定。

5.牌号和化学成分

本标准给出了碳-锰、碳-硅-锰-铬、碳-锰-铬-钼三大类7个常用耐磨钢球用热轧圆钢牌号的化学成分（熔炼分析），如表2所示。根据客户需求，也可添加钒、铌、钛等微合金元素。同时，本标准对气体含量有明确规定，要求氧含量不大于20 ppm、氢含量不大于2 ppm，其中，考虑到生产成本及小规格钢球性能需求情况，B2牌号直径50 mm以下的圆钢对氢元素含量不作要求。此外，为便于识别市场上已大量流通使用的相关牌号，促进统一，便利贸易，本标准给出了与市场常用牌号的对照表，如表3所示。

表2 常用耐磨钢球用热轧圆钢牌号及化学成分

表3 本标准牌号与市场通用牌号对照表

6.压缩比

为保证产品具有较均匀的显微组织和良好的低倍质量，基于国内主要耐磨钢球用热轧圆钢生产企业生产工艺情况，本标准规定耐磨钢球用热轧圆钢轧制压缩比应不小于11。

7.低倍组织

本标准规定耐磨钢球用热轧圆钢应进行低倍组织检验，横截面酸浸低倍组织试片上不得有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮、白点、晶间裂纹、皮下气泡等，中心疏松、一般疏松、锭型偏析均不大于2.0级。

8.热顶锻

本标准明确对耐磨钢球用热轧圆钢的热顶锻性能提出了要求，规定其应进行热顶锻试验，热顶锻后的试样为原试样高度的1/3，热顶锻后试样上不得有目视可见的裂纹。供方若能保证时，可不进行热顶锻试验。

9.非金属夹杂物

本标准规定耐磨钢球用热轧圆钢应进行非金属夹杂物检验，合格级别见表4。

表4 非金属夹杂物合格级别

10.金相组织

耐磨钢球用热轧圆钢应进行金相组织检验，热轧状态组织应为珠光体+铁素体，允许有少量贝氏体/马氏体。本标准以规范性附录形式给出检验方法、取样和制样要求。

11.表面质量

本标准规定耐磨钢球用热轧圆钢表面不得有目视可见的裂纹、结疤、折叠、夹杂、翘皮、掉肉等缺陷，如有上述缺陷必须清除，清除时不得对圆钢的使用造成影响。对于公称直径小于80 mm的圆钢，允许清除深度为圆钢尺寸公差之半；对于公称直径不小于80 mm的圆钢，允许清除深度为圆钢尺寸公差，清除宽深比不小于5，同一截面达到最大清除深度不应多于1处。允许有从实际尺寸算起不超过尺寸公差之半的个别细小划痕、压痕、麻点及深度不超过0.2 mm的裂纹存在。

12.特殊要求

针对耐磨钢球使用的不同环境和不同用户的个性化需求，可对淬透性、晶粒度、碳偏析指数等提出特殊要求，其检测方法及合格级别由供需双方协商确定。同时，本标准以规范性附录形式给出了碳偏析指数要求，包括成分分析试验方法、碳偏析计算公式、碳偏析指数范围（0.94～1.15）等，均为行业首次提出，且技术指标处于行业先进水平。

四、实施效果

本团体标准切实从耐磨钢球制造用材需求出发，突出市场性、先进性和实用性，对常用的耐磨钢球牌号及不同成分范围进行了归纳、分类、统一，给出了7个耐磨钢球用热轧圆钢牌号，其碳含量范围为0.58%～1.05%，基本囊括了国内外所有耐磨钢球产品的要求，并结合碳含量、合金元素含量、性能等情况，对圆钢牌号进行了系统性分类并给出了推荐制造的耐磨钢球规格和适用工况，为耐磨钢球产业链首创，对于国内外耐磨钢球企业的原材料采购具有实际指导意义，对规范耐磨钢球用钢选材市场秩序具有重要价值。本团体标准明确给出了耐磨钢球用热轧圆钢低倍组织、热顶锻、非金属夹杂物、金相组织、表面质量等具体要求，还首次提出了碳偏析指数要求和具体计算方法，填补了标准空白，解决了一直以来耐磨钢球专用原材料标准缺失的问题，将对进一步推动我国耐磨钢球用钢的生产与使用起到积极的作用。