GCr15轴承钢棒材连轧过程的有限元模拟

通过Gleeble-1500热模拟试验机对GCr15轴承钢(/%:0.99C,0.31Mn,0.24Si,0.010P,0.003S,1.44Cr,0.01V)热轧材进行800~1 150℃,变形速率0.1~3 s~(-1),变形量0.7的等温压缩变形试验。采用已建立的Hensel/Spittel变形抗力模型,运用LARSTRAN/SHAPE有限元模拟软件对200 mm×200 mm连铸方坯连轧Φ70 mm GCr15轴承钢棒材10道次热连轧过程进行三维热力耦合有限元模拟。通过分析各道次轧件温度场、应力应变场、宽展及轧制力参数的变化规律,预测了轧件在第5道次最有可能在角部出现裂纹,因此在轧制过程应减小第5道次变形量,防止产生裂纹;各道次出口处轧件横截面宽度、高度尺寸的模拟值与实测值的相对误差分别为0.40%~5.90%和0.28%~6.11%。     

改善GCr15轴承钢小型棒材低倍质量的连轧工艺实践

通过降低轧制速度,增加粗轧道次压下量特别是后几道次的压下量,使GCr15轴承钢150 mm×150mm铸坯连轧成Φ30～45 mm材的低倍质量明显提高,缩孔出现率由改善轧制工艺前的26%～46%降至0,超声波探伤合格率100%,一般疏松级别0～1,中心疏松级别1～1.5。     

SCM435高强冷镦钢热轧过程中的再结晶行为

采用阶梯试样轧制法研究了道次变形量(15%～70%)和温度(850～1150℃)对SCM435钢(%:0.35C、1.05Cr、0.22Mo)变形奥氏体再结晶百分比影响,绘制了该钢的再结晶全图。结果表明,随变形温度提高,奥氏体临界变形量降低。在1150℃45%变形量下,SCM435钢奥氏体可以发生完全再结晶。     

GCr15轴承钢静态再结晶行为

在Gleeble-3800热模拟实验机上利用双道次热压缩的实验方法,获得了GCr15轴承钢在不同实验条件下的应力-应变曲线,研究了该钢种在高温变形道次间隔时间内的静态软化行为以及再结晶规律,模拟材料热加工组织性能,为制定合理的轧制工艺提供实验基础和理论依据。分析了变形温度、应变速率和道次间隔时间对其静态再结晶行为的影响,建立了GCr15钢静态再结晶动力学模型,相应的静态再结晶激活能约为118.72kJ/mol。结果表明:静态再结晶体积分数随变形温度的升高、应变速率的提高或道次间隔时间的延长而增大。     

轴承钢GCr15低温轧制组织研究

利用Gleeble2000热模拟机研究了轴承钢GCr15在不同形变温度条件下的形变奥氏体组织状态,分析了950℃的高温轧制和750℃低温轧制的室温组织区别,结果表明,高温轧制时奥氏体发生动态再结晶,室温组织珠光体晶粒较大,珠光体组织内的渗碳体片层清晰,生长有规则;低温轧制时轴承钢GCr15为奥氏体＋渗碳体双相区形变,奥氏体不发生动态再结晶,同时渗碳体沿晶界发生动态析出,呈断续和球状,室温组织网状和珠光体晶粒尺寸降低,渗碳体片层生长不规则。     

冷镦钢SWRCH22A的静态再结晶行为

Φ30 mm试验冷镦钢SWRCH22A(/%:0.18C,0.04Si,0.87Mn,0.013P,0.010S,0.039Al)的生产工艺为100 t BOF-LF-150 mm×150 mm坯连铸-轧制。用Gleeble-3500热模拟试验机,在900℃和1 000℃对SWRCH22A钢以变形速率1 s~(-1)、变形量0.25,时间间隔0.5~15 s进行双道次压缩变形试验,得出应力-应变曲线。分析了变形温度和间隔时间对冷镦钢SWRCH22A静态再结晶行为的影响,采用应力补偿法计算了不同变形条件下的静态再结晶百分数。根据试验数据,计算出SWRCH22A钢的静态再结晶激活能为Q_(rex)=249 287 J/mol。参考半经验公式,得到了静态再结晶动力学模型。模型计算与试验结果吻合。     

连轧GCr15轴承钢的控轧控冷工艺

大冶特钢用 6 5 0连轧机组 KOCKS轧机 DSC控轧控冷系统生产Φ12～ 72mmGCr15轴承钢 ,DSC水冷控制系统允许来料温差 5 0℃ ,终轧温度控制精度± 10℃。由Φ32mm、Φ4 5mm和Φ4 8mm 3个规格GCr15轴承钢的生产结果表明 ,当钢棒终轧温度控制在 74 0～ 82 0℃ ,轧后快冷至 72 0～ 780℃ ,GCr15轴承钢的网状碳化物≤ 2 .5级 ,组织均匀细小。最佳终轧温度为 74 0～ 75 0℃。     

GCr15 轴承钢 250 mm x 280 mm 铸坯至 138 mm x 150 mm坯粗轧数值模拟及工艺优化

生产Φ50～75 mm的GCr15轴承钢时,轧后棒材存在中心疏松缺陷。通过数值模拟研究,观察棒材心部等效应变的渗透情况,并对粗轧孔型工艺进行优化,将优化前一二道次的压下量从21 mm、58 mm分别增加到51 mm、85 mm,第三道次的压下量从60 mm减小到34 mm。等效应变值随着道次的增加,呈逐渐增大趋势,棒材中的拉应力在经工艺优化后变为压应力,变形均匀度也得到提升,促进了铸坯心部的变形,有利于中心孔洞的压合。工艺优化后轴承钢的探伤合格率由原93.25%提高到96.06%。     

530轧机孔型优化

将轧制Φ38～52 mm GCr15轴承钢530轧机的孔型由箱-六角-方孔型优化为箱型孔后,减少了换辊次数,轧制量明显提高;减少了燃料消耗和轧辊加工费用。     

GCr15轴承钢250mm×280mm铸坯至138mm×150mm坯粗轧数值模拟及工艺优化

生产Φ50～75 mm的GCr15轴承钢时,轧后棒材存在中心疏松缺陷。通过数值模拟研究,观察棒材心部等效应变的渗透情况,并对粗轧孔型工艺进行优化,将优化前一二道次的压下量从21 mm、58 mm分别增加到51 mm、85 mm,第三道次的压下量从60 mm减小到34 mm。等效应变值随着道次的增加,呈逐渐增大趋势,棒材中的拉应力在经工艺优化后变为压应力,变形均匀度也得到提升,促进了铸坯心部的变形,有利于中心孔洞的压合。工艺优化后轴承钢的探伤合格率由原93.25%提高到96.06%。     

杭钢80t DC EAF-LF-CC工艺20Mn2链用钢盘条的试制

杭钢采用80 t超高功率直流偏心底电弧炉-钢包炉(LF)-150 mm×150 mm连铸-高速线材轧机试制了20Mn2(%:0.19~0.24C,1.50~1.70Mn)链用钢Φ8 mm和Φ12 mm盘条。LF冶炼时将钢中酸溶铝控制在0.020%0.025%,喂硅钙线并全程吹氩,连铸时采用长水口,钢水过热度为2535℃,使钢水纯净度较高,全氧含量为(22~31)×10^-6,夹杂物≤2.0级。通过控制开轧温度950~980℃、终轧温度820~860℃和轧后延迟性冷却工艺,钢的晶粒度为8~10级,屈服强度为620~650 MPa,抗拉强度835~875 MPa,延伸率15%18%,热轧材硬度(HB)175~195,满足标准和使用的要求。     

圆坯连铸GCr15SiMn的成分偏析和接触疲劳寿命研究

利用金属原位分析技术和钻孔化学分析方法对高淬透性轴承钢GCr15SiMn的Φ450 mm连铸圆坯和Φ130 mm圆钢的C、Si、Mn、Cr元素横截面的分布情况进行分析。采用推力片式接触疲劳试验机进行了材料的接触疲劳寿命测试。结果表明：GCr15SiMn连铸圆坯C元素的偏析倾向较大,易产生中心正偏析,而Cr、Si、Mn元素的偏析倾向较小。通过采取稳定低过热度浇铸、三段强电磁搅拌等措施,铸坯的中心碳偏析得以改善。采用(1240±20)℃×5 h高温扩散、初轧首道次变形量≥90 mm大变形轧制的Φ130 mm圆钢的碳偏析可以得到进一步的改善,试验钢在5.3GPa高应力负载下的接触疲劳额定寿命L₁₀达到3.58×10⁶次,接近电渣重熔钢的水平。     

GCr15轴承钢棒材连轧过程温度场数值模拟

建立了GCr15轴承钢(0.99%C、1.47%Cr)160 mm×160 mm方坯经粗轧、一中轧、二中轧、KOCKS轧机轧成Φ25.0 mm和Φ35.0 mm的轧件温度场预测模拟系统;研究了轧件轧制过程中温度的变化,一中轧入口轧制速度(0.55 m/s和1.1 m/s)对轧制过程轧件温度的影响,以及轧后冷却工艺(2段式和3段式快冷)对轧件温度的影响。结果表明,轧件温度的计算值和实测值的相对误差≤3%。     

高强度低合金钢Q420N轧制工艺优化实践

试验高强度低合金钢Q420N(/％:0.16C,0.28Si,1.39Mn,0.015P,0.003S,0.11Cr,0.009N)的生产流程为120 t转炉-LF精炼-RH真空脱气-连铸300 mm×340 mm方坯-热连轧成Φ90 mm棒材.试验研究了普通轧制工艺(开轧1100～1150℃,终轧950～1000℃,...     

GCr15轴承钢220 mm×220 mm连铸坯生产Φ55～70 mm棒材的工艺开发

开发了100 t DC EAF+LF+VD-220 mm×220 mm坯连铸-横列式轧机轧制工艺生产φ55～70 mm GCr15轴承钢材。工艺试验结果表明,当连铸时钢水过热度≤35℃,轧制压缩比为12.58～20.38时,220 mm×220 mm连铸坯的加热时间≥8 h,轧制的GCr15轴承钢φ55～70 mm成品轧材中心疏松≤1.5级,带状组织≤1.5级,可以满足GB/T18254-2002标准要求。     

热变形工艺对100Cr6轴承钢线材网状碳化物的影响

利用热膨胀仪、热模拟试验机、金相显微镜、场发射扫描电镜等测定了100Cr6轴承钢的CCT曲线，试验研究了热压缩及控轧控冷对网状碳化物析出行为的影响。结果表明：第二道次压缩温度从850℃降低至700℃时，奥氏体再结晶细化向未再结晶转变，二次碳化物逐步由晶界封闭网状向半封闭条状、短杆状再向沿拉长的奥氏体晶界链状转变，750～800℃内变形碳化物细小、分散；Φ10 mm 100Cr6线材采用910℃降至770℃温度控轧+快速冷却工艺，其热轧态、球化退火及淬回火后碳化物分布均匀性逐步提升，奥氏体晶粒由8.0级细化至10.0级，晶界碳化物由封闭网状向断续条状转变，平均厚度从0.54μm降低至0.11μm,网状级别由3.0级占比33%降低至≤2.0级占比100%,可缩短球化退火时间及提高轴承的疲劳寿命。     

-70°C低温用09MnNiD钢Φ219 mmx20 mm无缝管生产实践

按照20 t EAF→LF+VD→模铸3t钢锭→轧制Φ270 mm圆钢→斜轧穿孔→CPE轧管→在线常化工艺流程,生产Φ219 mm×20 mm 09MnNiD钢无缝管（/%:0.07～0.10C,0.25～0.35Si,1.35～1.40Mn,0.49～0.51Ni,0.020～0.035Al,≤0.02Nb,≤0.015P,≤0.006S）。通过控制EAF终点C≤0.04%和P≤0.008%,LF精炼S≤0.005%,VD≤67Pa,≥15 min,模铸过热度≤45℃,热轧后荒管冷却速度30～70℃/min,钢管常化温度910℃,开发了Φ219 mm×20 mm钢管。测试结果表明:生产的钢管显微组织为F+P,晶粒度10级,-70℃冲击功KV2≥275 J,抗拉强度503～508 MPa,屈服强度354～356 MPa,以及其化学成分、非金属夹杂物、无损检测均满足GB 150.2-2011标准要求。     

Φ16 mm GCr15轴承钢棒材KOCKS轧机热连轧工艺数值模拟和分析

采用DEFORM-3D三维大变形热力耦合弹塑性有限元软件对Ф21.5 mm GCr15轴承钢坯料在四架KOCKS轧机连轧成Φ16 mm棒材工艺过程进行了数值模拟。分析了棒材在KOCKS轧机孔型中轧制时的等效应力、等效应变、温度场以及轧制力等轧制工艺参数。结果表明,棒材在KOCKS机组中的变形主要发生在延伸孔型,精轧孔型的变形量较小,尤其在最后一道次;棒材在KOCKS机组中的宽展是不均匀,在靠近轧辊的区域宽展较小,在辊缝处宽展较大并产生鼓形;棒材在KOCKS机组中等效应变已达到芯部渗透,这对保证组织致密度和成品内部质量是非常有利的,现场各道次轧制力的实测值与模拟值的相对误差＜2%。     

限制淬透性GCr4轴承钢的组织和性能

试验研究了成分为:1.00%C、0.40%Cr、0.03%Mo、0.034%Al、10×10^-6[O]的GCr4轴承钢经感应穿透加热-表面淬火(840±10)℃+回火150～160℃后的组织和性能。结果表明,热处理后GCr4钢表面层由孪晶马氏体和位错马氏体组成,心部组织为屈氏体+索氏体。GCr4钢的淬透性(J60,3.0 mm)明显低于GCr15钢(1.01%C、1.52%Cr、11×10^-6[O])的淬透性(J60,4.5 mm);其感应加热淬火+回火的冲击韧性和断裂韧性KIC分别比(840±10)℃淬火+(150～160)℃回火的GCr15钢提高66%～104%和67%。GCr4钢接触疲劳寿命较GCr15钢提高12%～26%。