连铸轴承钢压下技术的研究与应用进展

轴承钢铸坯内部易产生中心疏松、缩孔和中心偏析等缺陷,对轧制及成品都会产生不利影响。连铸压下技术是改善铸坯内部缺陷的一种最有效的方法,综述了压下技术的研究及应用进展,重点介绍了凝固末端大压下技术、凸形辊压下技术、单辊重压下技术和两段式重压下技术,提出大方坯轴承钢末端重压下技术的发展方向。     

组合搅拌模式对连铸特殊钢大方坯凝固行为的影响

组合搅拌模式是控制特殊钢铸态组织与均质性的重要手段。为深入揭示连铸结晶器电磁搅拌(Moldelectromagnetic stirring,M-EMS)和凝固末端电磁搅拌(Final electromagnetic stirring,F-EMS)的复合作用行为,基于麦克斯韦方程和低雷诺数湍流模型建立断面250mm×280mm的20Cr Mo A齿轮钢大方坯连铸过程电磁-流动-传热与凝固三维耦合数值模型。基于实测M-EMS中心线磁感应强度及F-EMS作用下的铸态组织白亮带宽度验证模型的可靠性。研究结果表明,M-EMS促使结晶器区域钢液产生水平旋流并冲刷凝固前沿,加强钢液和凝固坯壳的换热,可使钢液过热完全耗散及其凝固终点位置不同程度地前移,促进柱状晶向等轴晶的转变(Columnar to equiaxed transition,CET),从而可实现F-EMS作用区域为中心等轴晶区。组合搅拌作用下铸坯末搅区域液相穴宽度减小,糊状区内钢液对凝固前沿的冲刷速度降低,从而不易产生常见的负偏析白亮带缺陷。碳偏析检测结果表明,M-EMS可能造成大方坯出现一定程度的皮下负偏析和CET转变区的正偏析,但其中心偏析和铸态碳极差可获得明显改善。综合表明,合理的组合搅拌模式可有效改善特殊钢大方坯铸态组织的均质性,进而提高其轧材产品的热处理与服役性能。     

连铸轴承钢中心偏析缺陷探讨

对连铸GCr15轴承钢的中心偏析进行了低倍组织、化学成分、光学金相组织的检验分析,结果表明,中心偏析区域的碳、铬含量超出标准要求,并可能伴有缩孔和夹杂物聚集,是GCr15轴承钢技术条件中不可接受的缺陷。     

某钢厂连铸机铸坯冷却系统优化改造与应用

主要针对某钢厂连铸机结晶器及铸坯冷却系统在优钢生产中所暴露出连铸坯表面裂纹以及中心偏析、内部疏松等质量缺陷,通过对结晶器、配水模式、二次冷却系统等设备进行实用性优化改造,改善了铸坯冷却效果,降低了维修量和劳动强度,使连铸机满足了优钢铸坯的生产需求,且铸坯质量优良稳定。     

非稳态浇注压下区间变化规律的研究与应用

为保证连铸板坯动态轻压下技术的有效实施以减轻中心偏析和中心疏松,改善铸坯内部质量,针对实际生产时的非稳态浇注过程,根据铸坯表面温度的测量数据,修正了实时凝固传热模型,分析了拉速、过热度和二冷比水量等工艺参数的变化对不同钢种压下区间长度的影响规律。结果表明：拉速每增加0.1m/min,船板钢AH36和碳素结构钢Q235B的压下区间长度分别增加0.15m、0.21m;过热度每增加10℃,AH36和Q235B的压下区间长度分别增加0.01m、0.015m;二冷比水量每增加0.1L/kg,AH36和Q235B的压下区间长度分别减少0.04m、0.06m。将凝固传热模型应用于生产中,优化了动态轻压下模型,铸坯中心偏析减为1.0B～0.5C,中心疏松级别小于1.5级的铸坯比率由35.25%上升到85.16%,铸坯内部质量得到了明显改善。     

基于铸辗复合成形的42CrMo钢环坯铸造工艺与试验研究

针对目前环形零件生产工艺流程长,加热次数多,浪费材料和能源等问题,提出和研究环形零件短流程铸辗复合成形新工艺。该工艺采用铸造环坯直接辗扩成形,具有节能、节材和缩短工艺流程等优点。在这种新工艺中,环坯的铸造质量、组织和力学性能对后续的辗扩工艺和环形零件组织、性能具有重要的影响。以轴承环件常用的42CrMo钢为研究对象,通过理论分析和模拟研究,提出高质量环形铸坯铸造工艺;并进行实际工业试验。通过试验研究和性能测试,表明该铸造工艺生产的环形铸坯具有良好的质量、组织和力学性能,可以为轴承环件铸辗复合成形提供高质量的铸坯。     

轴承钢环坯铸造工艺数值模拟与优化设计

利用环形铸坯直接辗扩成形是一种高效、节能的环件生产工艺,环坯的铸造工艺是保证辗扩成形质量的关键。利用Procast软件对42CrMo大型轴承环件的砂型铸造工艺进行了数值模拟,分析了凝固过程和产生缺陷的原因,在此基础上,采取改变浇注系统、增大冒口尺寸、增加冷铁及气孔等措施,优化铸造工艺,消除了铸件缩孔、缩松等缺陷,实现了内部组织致密。优化工艺的模拟分析结果与实验生产结果相吻合,在保证铸件质量的前提下,节约了金属材料,降低了成本,缩短了工期,提高了生产效率。     

42CrMo钢铸造环坯辗扩成形理论与工艺分析

与目前常用的环类零件生产工艺相比,基于环形铸坯的短流程铸辗复合成形新工艺具有节约材料和能源、缩短工艺流程等优点。以轴承环件常用的42CrMo钢为研究对象,探讨基于环形铸坯的轴承环件辗扩成形机理和工艺。借助于热力模拟试验和组织测试分析,揭示42CrMo钢在热变形条件下组织演变机理和规律;通过理论分析与数值模拟,研究铸坯环件辗扩成形过程中变形工艺参数及其对金属变形和组织演变规律的影响,实现环形零件铸辗复合成形/成性一体化调控;在洛阳LYC轴承股份有限公司,完成轴承套圈铸辗复合成形工业试验。试件的力学性能测试结果表明,这种短流程铸辗复合成形新工艺生产的环形零件具有良好的力学性能指标,可满足工业使用要求。     

实验室薄板坯连铸连轧电工钢板的组织与性能

在实验室条件下对两种电工钢进行了薄板坯连铸连轧,对Fe-3.2%Si取向硅钢板的铸坯组织、偏析、轧后组织和抑制剂形貌、织构等进行了分析,同时利用热模拟技术测定了Fe-1.6%Si无取向硅钢的CCT曲线,建立了变形抗力模型.结果表明:Fe-3.2%Si取向硅钢铸坯等轴晶比例为35%左右,铸坯表面至中心的碳、硫和磷偏析指数为0.9～1.1,热轧后组织不均匀,分三个区域,热轧带次表层有一定的{110}<001高斯织构存在,织构的组分和传统工艺的基本相同,但织构强度稍弱;给出了Fe-1.6%Si无取向硅钢铁素体区、奥氏体区和两相区变形抗力的数学模型.     

轴承钢材质在精密冷辗中的优化

通过对一系列经精密冷辗的轴承套圈试件进行X射线应力分析、显微硬度分析、显微组织和锻造流线分析,证实了精密冷辗工艺对轴承钢零件工作表面材质能产生显著的优化作用。文中还探讨了精辗对轴承钢的强化机制,论证了精密冷辗作为轴承零件新的制坯工艺的可行性和优越性。附图9幅,表2个,参考文献3篇。     

连铸电磁搅拌技术的应用

介绍电磁搅拌技术在连铸中的应用。该技术通过电磁力控制铸坯凝固过程中的钢水流动,改善铸坯的结构,提高铸坯质量与轧材性能。     

基于铸坯的42CrMo轴承环件辗扩成形工艺与试验

轴承套圈是轴承的核心组件。针对目前大型轴承套圈生产工艺存在的材料浪费多、生产效率低、加工能耗高等问题,以典型的42CrMo转盘轴承套圈为对象,开展铸辗复合成形大型轴承套圈加工新技术的研究。通过环件辗扩工艺理论分析,提出铸辗复合成形主要工艺参数的设计准则。根据热压缩模拟试验结果,得到铸态42CrMo钢的本构关系模型和动态再结晶过程的数学模型。建立套圈径轴向辗扩热力耦合有限元模型,模拟计算和预测环件在热辗扩过程中的动态再结晶体积分数和晶粒尺寸,得到初始辗扩温度和芯辊径向进给速度两个主要工艺参数对套圈材料微观组织演变过程的影响规律。根据模拟结果,设计并完成基于铸环坯的工业辗扩试验;对辗扩成形套圈进行力学性能测试和金相组织分析,得到铸辗轴承套圈的力学性能参数和金相组织结构。试验和测试数据表明:由铸辗复合成形技术成形的轴承套圈各项性能指标达到工业要求,新技术可以成功成形出合格的轴承套圈。该项研究实现了由铸造环坯直接成形大型轴承套圈的加工技术,可为大型环类零件的节能、节材和高效的先进制造提供有效的工艺理论指导。     

活塞环及其热处理（二）

4.活塞环及其热处理 无论是黑色还是有色金属活塞环的铸坯,都需经退火热处理。铸坯的凝固及其随之的冷却,使铸件组织偏离平衡状态,引起内应力的存在。 对铸铁的活塞环坯件,主要是除应力退火,有益切削加工和减轻刀具的磨损消耗,并且有稳定尺寸的目的。其工艺为:加热温度660～540℃,保温2小时后炉冷至≤300℃空冷即可。获得铸坯组织稳定,易于随后的加工。 磷青铜活塞环的铸坯的退火目的在于使组织中的δ相是以电子化合物（Cu31;Sn3）为基的固溶体溶于枝晶间的基体中,引起合金膨胀,从而填充了铸坯中的微观缩孔,提高了基体的致密性,还有利于内应力的消除。磷青铜铸坯退火操作如图5所示。     

基于图像处理技术的铸坯表面缺陷自动检测系统的研究

针对目前国内铸坯表面缺陷检测方法落后、检测效率低的情况,应用图像处理技术,设计了铸坯表面缺陷自动检测系统方案.研究了适合高温高辐射条件下的图像采集方案和算法,采用基于BP神经网络的模式识别方法对铸坯表面缺陷图像进行识别与分类,能够有效地提高铸坯质量管理.     

双相钢铸坯表面孔状缺陷热轧过程演变规律

针对双相不锈钢在铸坯易出现因氮气上浮形成孔状缺陷的问题,在铸坯上进行热轧轧制,发现铸坯表面孔状缺陷随轧制过程的演变规律,确定可增加轧制道次,消除缺陷。     

异形坯连铸离线动态二冷控制模型的研究与开发

针对异型坯连铸二次冷却过程,基于凝固传热理论建立其二维凝固传热模型,采用非等间距网格离散空间区域,采用显式有限差分算法离散传热方程。以铸坯温度为控制目标建立了PID反馈控制模型。应用Visual Basic 6.0程序设计语言,开发了连铸二冷区离线动态配水控制软件,在铸坯拉速、浇铸温度和钢种发生变化后,该配水控制软件能够对进入二冷区的铸坯信息实行全程跟踪、记录、显示并动态地分配二冷各区的水量,保持铸坯温度分布的稳定。该软件界面友好、通用性强,运行结果证明其控制效果良好,从而为异型坯二冷水量实时动态控制系统的开发奠定了基础。     

连铸动态轻压下位置的研究

准确确定铸坯凝固末端的位置,对于合理选择压下区域、实施动态轻压下有十分重要的意义。本文采用COMSOL软件模拟方坯连铸的凝固过程,分析了影响凝固点位置的因素,为确定铸坯的动态轻压下位置提供了一种有效的手段。     

一种新型含硫易切削钢的显微组织和力学性能

为提高含硫易切削钢的力学性能,设计并制备了一种新型含硫易切削钢,通过光学显微镜、扫描电镜、电子探针和拉伸试验机等手段,分析了该钢的成分偏析、显微组织、硫化物及其力学性能。结果表明:钢中碳、硫、锰等元素在铸坯中特别是柱状晶区发生正偏析,其轧态组织由铁素体和珠光体组成;钢中硫化物主要是MnS,铸态下呈球形,轧制后发生塑性变形,被拉长或破碎,呈长条均匀分布在基体中;其力学性能比SAE 1118钢有很大提高,抗拉强度达到590 MPa,硬度为160～176 HB,能够满足汽车发动机螺杆的性能要求。     

中频感应加热在轴承钢无缝钢管生产中的应用

采用中频感应加热方式取代传统的斜底炉加热方式热轧穿孔生产轴承钢无缝钢管，管坯加热均匀，且节能降耗。介绍了应用感应加热原理加热轴承钢管坯生产轴承钢管的技术特点，并分析了与传统斜底炉加热相比的优越性。     

连铸二次冷却技术

根据钢水凝固传热过程的能量守恒原理,建立二冷凝固—传热数学模型,进行优化计算,制定合理的二冷制度。这是连铸二次冷却技术的基础,是保证铸坯冷却效果,提高铸坯质量的根本。