热轧球扁钢快速感应加热技术及装备开发应用

鞍钢重机公司采用快速感应加热技术,对鞍钢股份大型厂生产的热轧球扁钢淬火工艺进行了研究,设计开发出淬火生产线,对电源频率、加热方式、感应器等设备及工艺参数进行了选择确定。该产线投入运行后,产品性能指标完全符合标准要求,淬火质量稳定,证明快速感应加热技术在型材的热处理方面具有广泛的应用前景。     

A32、A36高强度球扁钢的工业试制

通过研究A32、A36高强度球扁钢中国船级社规范，结合用户使用要求，制定了试制方案，试制后可知生产A32、A36高强度球扁钢的关键工艺为低C高MR、铌微合金化、控温轧制等。     

钒氮微合金化高强度球扁钢的强韧化机制

针对球扁钢在孔型轧制时球头、腹板部位组织性能不均匀的问题,研究了钒氮微合金化技术改善高强度球扁钢截面均匀性的作用机制。采用ANSYS有限元模拟了球扁钢轧后冷却温度场的分布。结果表明,球扁钢轧后冷却过程中球头心部冷却较慢,腹板冷却较快。950℃终轧后冷却150S时,球头心部、腹板温度差异约为120℃;对比分析了钒和V—N...     

大规格V-N微合金化球扁钢连续冷却过程中的组织性能分析

针对规格尺寸扩大带来的球扁钢截面性能不均匀问题，利用静态过冷奥氏体连续冷却转变曲线(CCT曲线)和ANSYS有限元多场耦合模拟相结合方法对V-N微合金化设计大规格球扁钢进行了性能预测。同时利用透射电镜、相分析等试验技术对球头和腹板的强化机理进行研究。结果表明：采用V-N微合金化设计18#不对称球扁钢全截面组织为铁素体+珠光体+贝氏体，冷却过程中球头的冷速比腹板冷速慢2℃/s左右，170 s达到最大温差104.6℃,球头和腹板晶粒尺寸差异2.7μm,硬度差异20 HV5。球头较长的高温停留时间使得V(C,N)析出量比腹板更多，析出尺寸更细小。同对比球扁钢相比，采用V-N微合金化设计的试验球扁钢屈服强度提高55～78 MPa,球头与腹板差异从22 MPa减少至1 MPa,显著改善了球扁钢截面均匀性。     

废触媒浸出液中铁镍合金的电沉积

以人造金刚石废触媒的硫酸浸出液为基础,采用L16(45)正交试验方案,在1 200 C恒定通电量下,进行直流静态电解沉积Fe-Ni合金,研究了各工艺参数对电沉积电流效率、镀层镍质量分数,以及Ni、Fe析出的分电流密度的影响规律,并以电流效率为主要指标优化得出最优工艺参数。结果表明,对电流效率影响因素由大到小的顺序为镀液pH>电流密度>温度>糖精钠浓度>硫脲浓度。最优工艺参数为平均电流密度500 A/m2、温度45 ℃、pH=3.55、糖精钠浓度3 g/L、硫脲浓度0.15 g/L。最优条件验证试验结果表明了正交试验结果的可靠性。     

V-N微合金化高强度球扁钢截面均匀性研究

针对高强度球扁钢截面性能不均匀的特点,采用金相显微镜、透射电镜、相分析等试验分析方法,研究了V-N微合金化对其截面性能均匀性的影响。结果表明,V-N微合金化技术改善了球扁钢的截面性能均匀性,显著提高了球头心部的性能,这和V在球扁钢不同部位的不同析出行为密切相关。球头心部比其他部位具备更充分的V(C,N)析出动力学条件,析出强化效果更明显,弥补了因组织差异带来的强度损失,减小了截面性能差异。     

连铸坯感应加热过程数值模拟的研究

连铸坯直轧是先进的制钢工艺,特别是其先进的电磁感应工艺与传统的火焰加热相比,可以有效地降低能耗、减少污染、提高生产效率,是当今冶金技术的重要发展方向。本文应用感应加热理论,建立了连铸坯料温度分布的预测模型,对感应加热过程进行了数值模拟。该技术对揭示铸坯感应加热过程的规律、优化工艺参数、推动技术进步具有重要的应用价值。     

A36高强度船用热轧球扁钢产品开发

采用低碳、添加Al＋Ti＋Nb＋V合金组合细化晶粒元素的设计成分,优化转炉（LD）或电炉（EC）加LF（VD）精炼工艺,优化Φ400 mm和Φ650 mm生产线轧制工艺,成功开发了A36高强度球扁钢,产品性能达到了船级社认证考核指标。     

风电紧固螺栓感应加热有限元模拟

风电紧固件在实际生产中常采用感应加热的方式对紧固件头部加热,以获得合适的温度便于后续成型工序.利用Defrom-3D有限元模拟软件对42CrMoA棒材钢胚感应加热过程进行数值模拟,获得了工件不同感应加热参数下的温度场分布,以及工件上所选节点温度、电磁感应强度随加热时间的变化关系.结果表明,在现有感应加热工艺下,只调整加...     

低合金钢感应淬火温度场模拟与优化

船用低合金钢10CrNiMo感应快速加热时温度分布不均匀导致淬火后组织性能不均匀是其感应淬火工艺的难点。通过运用有限元方法模拟无预热采用单级线圈直接加热(方案一)和有预热改用两级线圈加热(方案二)2种工艺方案下移动低合金钢感应加热淬火的温度场。结果显示:方案二工艺条件下棒材出线圈时心部和表面的瞬时温差很小且温度场分布均匀。同时在方案二的工艺条件下进行感应加热淬火处理实验。实验结果显示:实验钢温度的实测值与模拟结果吻合性较好,其力学性能也满足服役条件。验证了有限元仿真的可行性,为船用低合金钢感应加热淬火处理提供了可靠的工艺参数。     

半连轧机组生产球扁钢孔型设计实践

结合球扁钢的断面特点、球扁钢轧制变形规律的分析以及多年异型钢生产实践,开发出了一套适合半连轧机组上生产球扁钢的弯腰闭式轧法孔型系统,解决了球扁钢孔型设计在半连轧线生产的技术难题;同时采用了行业内最先进的“连续式电感应加热”方法,解决了特用钢加热不均、氧化控制困难的瓶颈;生产的球扁钢产品质量水平较高,满足国家一些重点型号船舶建设的需要。     

控轧控冷工艺对高强度锚杆钢组织和性能的影响

随着矿井深度的增加,对锚杆支护强韧性的要求越来越高,为了应对这一情况,需要研发出更高强度的锚杆钢。利用锚杆钢研究了轧制工艺、冷却工艺与珠光体、铁素体相比例,析出相析出行为及力学性能的关系。研究结果表明,在中轧后、精轧前采用适当水冷+回复段处理的复合工艺可使晶粒更细小、组织更均匀。对超高强度锚杆钢进行热压缩变形试验,由热模拟试验结果确定相转变温度为A_c1=737 ℃、A_c3=886 ℃。最终筛选出入精轧温度为810 ℃、回复段温度为800 ℃时,可获得的晶粒尺寸达4 μm,珠光体体积分数为66.8%,铁素体体积分数为33.2%,珠光体片层间距达200 nm;另外调整V、Cr、N等析出以提高锚杆钢的强韧性,较低的回复温度有利于细小、弥散、V(C/N)析出相的析出,V(C/N)的析出可进一步改善锚杆钢的力学性能。由该控轧控冷工艺轧制的锚杆钢屈服强度为780 MPa、抗拉强度为930 MPa、硬度为291HV、伸长率为20%。     

300 t RH炉化学升温工艺对IF钢洁净度的影响

为了研究RH炉化学升温工艺对IF钢洁净度的影响, 针对RH不同阶段进行化学升温,通过取样分析对铸坯全氧、夹杂物数量密度分布、夹杂物尺寸三指标进行系统分析,定量评价RH化学升温节点及升温幅度对钢水洁净度的影响。结果表明,RH化学升温时,钢水洁净度恶化,铸坯全氧质量分数增加了0.000 8%～0.001 3%;在同一升温值、不同升温节点条件下,以RH升温32～36 ℃为例,方案4团簇状夹杂物尺寸达到20 μm,小于方案5团簇状夹杂物尺寸30 μm。因此,采用“脱碳中前期＋脱碳终点”升温工艺,夹杂物尺寸优于“脱碳终点”升温工艺。生产实践中,若钢水进RH炉温度低,在RH升温操作不可避免的条件下,应采用“脱碳中前期＋脱碳终点”升温工艺,以减少RH升温操作对钢水洁净度的影响。     

中厚板加热炉板坯温度控制模型研究与优化

板坯温度控制模型是加热炉过程控制的核心,主要任务是根据生产工艺和相关数学模型控制、协调和优化获得加热质量较好的板坯。针对中厚板加热炉过程控制的板坯加热环节多变量和温度预报不精准等问题,选取了热流密度和热物性参数,并结合有限差分法建立的二维差分模型,对板坯温度控制模型进行了优化。将优化后的模型嵌入到在线燃烧二级自动控制系统,主要现场应用效果为加热炉各段的温度稳定度在±10 ℃以内,板坯的开轧工艺温度合格率达到了98.28%,煤气节能率提高了5.56%,氧化烧损率降低了15.05%。通过现场应用效果可知,优化后的板坯温度控制模型在节能降耗的基础上,获得了加热质量较好的板坯,为各钢厂加热炉实际生产提供了重要的参考依据。     

炼铁-炼钢区段界面动态运行过程建模和仿真

为了探索并制定合理的钢铁制造流程炼铁 炼钢区段的生产系统结构和生产组织方式，介绍了钢铁制造流程炼铁 炼钢区段的界面模式、工序设备和动态运行过程，并采用离散事件动态系统相关理论对炼铁 炼钢区段动态运行过程进行了系统分析，提出了基于实体流图法和事件调度法的炼铁 炼钢区段动态运行过程的仿真模型和仿真策略。对某钢铁企业炼铁 炼钢区段动态运行过程进行了建模和仿真研究,结果表明，该企业炼铁 炼钢区段应采用“一罐一送”的铁水罐运输组织方式，此时3台机车利用最充分，平均作业率为60%，KR脱硫站进站铁水温度较高，且温度波动较小，KR脱硫站进站铁水温度平均值为1 423 ℃，极差为22 ℃。     

方坯直轧工艺中头尾温差消除过程数值模拟

方坯直轧工艺有一个难以避免的问题，即钢坯头尾温差问题，当头尾温差过大时，会对产品长度方向上组织性能均匀性产生不利影响。针对方坯直轧工艺下钢坯“头低尾高”的温度特点，提出采用在精轧前进行“头弱尾强”的变水量冷却策略，或在粗轧前进行“头强尾弱”的变功率感应补热策略，并利用有限元法分别对上述两种过程进行数值模拟，根据计算结果对关键工艺参数进行优化设计，为实际应用提供参考。模拟计算结果表明，对于变水量冷却方式，为消除纵向上线性分布的头尾温差，所需水流密度与轧件长度基本呈抛物线关系；对于变功率感应补热方式，所需补热功率与钢坯长度基本呈线性关系。     

高强度帘线钢中氮化钛夹杂的固溶行为分析

为了提高帘线钢盘条的质量,实现轧制过程高强度帘线钢中大颗粒氮化钛夹杂的有效控制,通过试验钢中氮化钛夹杂的固溶试验研究,探讨了高强度帘线钢在加热过程中氮化钛夹杂的固溶行为和影响机制。结果表明,氮化钛夹杂在加热升温阶段存在较为明显的固溶行为,且固溶效果与加热温度和保温时间密切相关。通过适当提高轧钢加热炉温度和延长保温时间以及随后的快速冷却,可以对高强度帘线钢中大颗粒氮化钛夹杂的尺寸和数量进行有效控制。     

180 mm×610 mm板坯连铸结晶器内流场水模型及数值模拟

以北方某钢厂断面为180 mm×610 mm板坯连铸结晶器为原型,针对其生产过程中出现的表面流速波动较大、易卷渣等问题,采用Fluent数值模拟软件,对其浸入式水口底部结构、浸入深度和拉速等工艺参数进行了优化研究,并对数值模拟结果进行了冷态水模拟验证。结果表明,当不改变浸入式水口底部结构,水口浸入深度为100 mm时,拉坯速度应不超过1.45 m/min;当拉坯速度提升至1.55 m/min时,水口浸入深度应保持在120～130 mm时较为合适;若要保持原有工艺条件(拉速为1.55 m/min、浸入深度为100 mm)不变的情况下,应将水口底部结构改为凹槽深度为10 mm的凹面水口,此时结晶器表面流速较为适宜。     

六流双通道感应加热中间包钢水流动控制

通道式感应加热是近年来得到快速推广应用的中间包冶金新技术,其通道常为直通式结构。然而对于多流狭长型中间包,这种结构会造成包内各流钢水流动和温度差异大,从而影响铸坯质量的稳定性和一致性。为此,提出了一种分口通道结构,并以国内某钢厂一需要改造的6流中间包为原型,通过物理模拟方法探究了通道孔径、角度等对钢水流动的影响,且与常规直通道结构进行了对比。结果表明,分口两孔径分别为90、60 mm并配合挡坝结构的A1D方案可明显改善整个中间包的流动均匀性,各水口RTD曲线几乎重合。该结构应用于某厂重轨钢生产,铸坯质量稳定,各流钢水温差为0~3 ℃,取得了良好的应用效果。研究为该类中间包的结构设计提供了新的思路和方法,同时也表明传统的物理模拟方法仍可用于指导感应加热中间包的设计和优化。