大钢锭凝固过程的数值模拟研究

运用大型商业软件MARC的有限元分析法,对85 t S34MnV大型钢锭凝固过程的温度场分布进行了数值模拟计算分析,基于模拟结果进行了工业试验.模拟结果表明,钢锭的凝固趋势在轴向上由钢锭底部向钢锭顶部逐步推进,径向上由四周向中心慢慢延伸.通过对不同浇注温度下的钢锭凝固过程进行数值模拟,得出适当提高钢锭的浇注温度可以延长凝固时间,这有利于夹杂物的上浮.工业试验结果表明,提高钢锭模初始温度50℃后,冒口夹杂物总量与钢锭底部夹杂物总量的比值提高了约0.63％,验证了模拟结果.     

大型空心钢锭的研制

结合空心钢锭的试验 ,分析了大型空心钢锭制造的原理和技术关键 ,详细介绍了 30 t空心钢锭的制造过程、试验方案及所制产品的质量情况 ,为大型空心钢锭的进一步开发提供了依据     

钢锭凝固过程温度场数值模拟

本研究采用大型商业软件MSC.Marc建立了38t钢锭凝固传热数学模型,模型中的钢热物性参数是通过钢凝固过程微观偏析模型预测钢锭凝固过程相的变化规律,并根据钢锭凝固过程钢热物性参数与相组成之间的关系式来确定.随后采用红外测温试验验证了钢锭凝固传热数学模型,并模拟了钢锭凝固过程温度场变化规律以及不同浇注温度和冒口保温条件对钢锭凝固过程的影响.结果表明:钢锭凝固过程由钢锭底部向冒口逐渐凝固,随着钢锭冒口发热剂的加入,钢锭凝固末期,最后凝固区域逐渐从无发热剂情况时位于钢锭本体向冒口区域移动.38t钢锭4125V2钢可采用向浇注后冒口加入200 mm厚发热剂增强钢锭凝固末期钢液补缩能力,脱模时间为浇注后12.5 h.     

185MN油压机缸体锻件内部质量分析

介绍了125 t钢锭及其缸体锻件的生产过程,解剖试验分析了缸体锻件中间冲脱部分的内部质量。结果表明:该125 t大型钢锭内部的冶金质量优良,锻造工艺合适,为以后生产更大等级的钢锭和锻件奠定了基础。     

530 t特大型真空钢锭凝固过程热传递特性研究

通过实测530 t特大型真空钢锭的散热条件,根据热平衡建立模型并计算该钢锭的凝固时间和凝固后钢锭表面以及径向温度分布,结果与经验公式和实际生产测量结果吻合。     

数值模拟在大钢锭制造中的应用

针对现有600 t级钢锭模结构,通过理论分析建立了适合低压转子用大钢锭凝固过程中传热及宏观偏析的数学模型。采用有限元数值模拟方法,利用Procast商业软件及自编专用程序分析了钢锭模的冷却条件、高径比、锥度对凝固过程温度分布、缩孔疏松及宏观偏析的影响规律。模拟结果及生产实践表明:现有600t级钢锭模结构比较合理,且数值模拟计算能够为生产提供理论依据与指导。     

空心钢锭锻造工艺的研究

介绍了30t空心钢锭锻造试验过程及所制产品的质量情况,以及用65t空心钢锭生产电站环形锻件情况,为用大型空心钢锭生产锻件的进一步研究提供了依据。     

大型钢锭凝固过程三维数值模拟

开发了大型钢锭凝固过程三维模拟程序。利用本程序对53 t钢锭的凝固过程进行了模拟,预测的钢锭和锭模中典型测试点的冷却曲线、钢锭完全凝固时间及冒口一次缩孔形状等与商用有限元软件ProCAST的计算结果吻合良好。     

长轴类大锻件锻前加热工艺规范的优化

大型钢锭的加热为非线性过程,其心部温度无法直接探测,如何制定合理的大型钢锭加热工艺规范成为大型锻件锻造过程中首要解决的关键技术问题.采用Deform-3D软件对某船用螺旋桨轴锻造用钢锭锻前加热工艺规范进行了数值模拟,对加热过程中的温度场及应力场进行了分析,并对加热过程中安全性进行了评估.在此基础上,对加热工艺规范进行了...     

锭模斜度及浇注工艺对钢锭质量影响的数值模拟研究

采用THERCAST模拟软件,模拟35 t钢锭的浇注和凝固过程,分析钢锭内部缺陷形成的原因。模拟计算锭模斜度、浇注温度和浇注速度对缺陷分布的影响,得出材料为30Cr Ni Mo8的35 t钢锭最佳浇注工艺方案。     

Internal shrinkage crack in a 10 t water-cooled steel ingot with a large height-to-diameter ratio

Steel ingot with a large height-to-diameter ratio is utilized to produce multiple products by one stock in practice. Water cooling is a usual way to enhance production efficiency. However, the combination of the two factors will generate internal defects, such as shrinkage porosity and hot crack. The characteristic of internal shrinkage crack in a 10 t water-cooled steel ingot with a large height-to-diameter ratio was examined by an ultrasonic test. A slice was sectioned from the ingot middle part where billets containing star-like crack were further extracted. The billets were examined by X-ray high energy industrial CT, and the compactness was reconstructed in three dimensions. Microstructure near the crack was observed using scanning electron microscopy, and the solidification process and grain size were studied by high temperature confocal microscopy. Moreover, thermomechanical simulation and post-processing were carried out to analyze the formation of shrinkage porosity and hot crack. A new criterion considering mushy zone mechanical behavior in brittle temperature as well as grain size distribution was proposed to evaluate hot cracking potential in the ingot. The results show that a deep shrinkage porosity band easily forms in the center line of such an ingot with a large height-to-diameter ratio, and water-cooling further generates excessive tensile stress tearing the liquid films around the porosities. Then, hot cracks begin to propagate along grain boundaries. The grain size in the upper and center of the ingot is large, which leads to an inverted cone shape defects zone in the ingot center.

     

真空感应炉冶炼钢锭常见缺陷成因分析

分析了真空感应炉冶炼过程中,因钢锭模内表面有水汽、钢液落差较大等原因造成钢锭表面呈蜂窝状,并夹杂有大量冷豆及皱皮,可以通过清理钢锭模内壁、涂刷耐火涂料以及降低钢液落差的方式加以解决。同时,对因冷却速度不同及无法及时补缩导致钢锭头部出现疏松、缩孔进行了成因分析,并提出可以通过添加保温材料的方式进行解决。     

马氏体耐热钢大型管坯加热工艺模拟

为优化马氏体耐热钢G115大型管坯的加热制度,通过有限元模拟,分析了加热工艺对钢锭温度场分布的影响。结果表明,升温过程中钢锭端部截面边缘处与管坯长度1/2截面中心处温差较大,最大约为93 ℃,钢锭加热温度越高,各部位温差越小;钢锭端部截面边缘处温度最高且升温速率最快,管坯长度1/2截面中心处温度最低且升温速率最慢。通过本文研究,推荐G115钢大型管坯的加热制度为炉温由300 ℃升高到500 ℃保温4 h,再升温到850 ℃保温4 h,升温到1000 ℃保温4 h后升温到1230 ℃保温20 h,可为其它工序的加热过程提供参考。     

电渣熔铸钢锭应力场的模拟研究

针对电渣熔铸钢锭各部位温差大、易产生热应力及测量困难的特点，采用大型有限元分析软件ANSYS对电渣熔铸过程中钢锭温度场和应力场进行了模拟研究，模拟结果与实际相吻合，并以此研究了钢锭的温度场及应力场分布，为电渣熔铸的实际生产提供了科学依据。     

数值模拟技术在大型锻件生产中的应用

数值模拟技术在保证工件质量、减少材料消耗、提高生产效率、缩短试制周期等方面显示出无可比拟的优越性。在钢锭凝固方面,有限元模拟程序MIPS可以分析凝固过程中温度场的分布,确定不同时刻凝固前沿的位置,而且能预测缩孔和疏松的位置及尺寸。使用该程序对220吨钢锭的生产工艺进行优化,成功地解决了疏松进入锭身的问题。在锻造方面,已开发出了基于ANSYS的三维大变形弹塑性、弹粘塑性程序,可以分析复杂的三维金属塑性成形问题。热处理专用软件NSHT不仅可以分析加热、淬火及回火过程中温度场分布,而且可以给出应力的分布及相态的变化过程,并已在实际生产中取得了成功。     

42CrMo模铸钢锭凝固场数值仿真与超声检测分析

采用大型商业软件ProCAST建立了钢锭凝固传热数值仿真,钢锭模在凝固过程中的温度场是空间和时间的变化量,属于三维不稳定态传热.为了验证钢锭凝固过程温度场变化对钢锭冶金缺陷的影响,本文采用24寸42CrMo钢种钢锭模进行数值仿真.采取钢锭浇注过热度、断面温度梯度、液相线和固相线的分析,模拟了钢锭凝固过程中温度场、凝固分...     

42CrMo模铸钢锭凝固场数值仿真与超声检测分析

采用大型商业软件ProCAST建立了钢锭凝固传热数值仿真，钢锭模在凝固过程中的温度场是空间和时间的变化量，属于三维不稳定态传热。为了验证钢锭凝固过程温度场变化对钢锭冶金缺陷的影响，本文采用24寸42CrMo钢种钢锭模进行数值仿真。采取钢锭浇注过热度、断面温度梯度、液相线和固相线的分析，模拟了钢锭凝固过程中温度场、凝固分数、缩松率及Niyama的分布。通过仿真与实际操作工艺相结合，以及钢锭的超声检测和解剖验证的低倍检验，证明了仿真技术和超声检测可以提高钢锭的冶金质量。     

231t超大型钢锭水冒口解剖试验研究

通过对231 t钢锭水冒口进行解剖试验,研究了超大型钢锭水冒口C、Mo元素偏析规律、组织形态、夹杂物等级,以找到改进工艺、提高钢锭质量的方法。