提高模具钢3.1 t锭轧制成材率的优化设计与生产实践

成材率是模具钢用轧制锭生产中需要考虑的重要因素。对钢厂原有3.0 t模具钢用轧制锭进行重新设计与优化，并使用Procast模拟软件对其凝固过程的温度场、全凝时间和内部缺陷进行了模拟计算，旨在保证质量的前提下提高成材率。研究结果表明，新设计3.1 t钢锭的全凝时间为1.78 h，原有3.0 t锭型全凝时间为2.03 h，全凝时间缩短了12.32%，钢锭内部质量良好。在涵盖现有轧制规格和不增加轧制道次的前提下，锭型数量由5个减少到4个。采用40 t EAF-LF-VD模铸工艺路线对新设计的3.1 t钢锭进行小批量生产，初轧后满足GB/T4162-2008 B级探伤规格。锭型优化后的的平均成材率为83.76%，原锭型的平均成材率为78.71%，平均成材率比原来提高5.05%。     

42CrMo4钢39t锭真空浇铸和凝固过程数值模拟和生产实践

用Anycasting铸造软件对42CrMo4钢（/%:0.38~0.45C,0.90~1.20Cr,0.025Mo）39t锭真空浇铸和凝固过程进行计算机模拟,确定浇铸钢水温度1527℃,过热度40℃时39t钢锭充型时间18.78 min,其中锭身10min,帽口8.78 min,预判缩孔仅出现在帽口中心处。现场生产实践表明,铸锭锻造后的模块经Ⅱ级超声波探伤合格,成材率从工艺改进前的65%提高至71.35%。     

Cr12MoVCo模具钢1.2t电渣锭重熔工艺

原采用 1 80方耐火砖铸棒电渣母材生产Ｃｒ1 2ＭｏＶＣｏ模具钢 1 2ｔ电渣锭 ,充填比为 0 2。为了降低成本 ,易于组织生产 ,采用新工艺路线Φ32 0ｍｍ铁模铸棒生产 1 2ｔ电渣锭 ,充填比提高到 0 5。采用该工艺后钢材质量良好 ,提高了生产率 ,取得了较好的经济效益。1　电渣重熔工艺Ｃｒ1 2ＭｏＶＣｏ钢试验工艺流程为 :2 0ｔ电弧炉→ＬＦ→浇Φ32 0ｍｍ铁模铸棒→电渣重熔 1 2ｔ锭(充填比 0 5 )→锻制成材 (Φ85ｍｍ)→成品探伤、检验。该工艺中试验二元和三元两种渣系、两种电制度 ,分别定为工艺 1、工艺 2。利用现有渣料 (精选萤石…     

B25.6t镇沸两用锭型成坯率的统计分析

通过对Ｂ２５．６ｔ这一目前国内自行设计的最大锭型的成坯率进行统计分析，证明该锭型投入生产后，能有效地节约能源，提高设备生产能力，扩大产品规格等，可提高成坯率及成材率，收到显著的经济效益。     

改进锭模系列和锭型结构提高钢材成材率

重庆钢铁公司多用钢锭直接轧材,其锭模系列及钢锭形状对成材率影响很大。鉴于原有锭模系列不尽合理,致使板材产品不能形成合理系列,轧定尺板成材率低;同时,随着浇注工艺的发展和轧钢工艺的改进也必须对原有钢锭形状进行修改,以使成材率得到进一步提高。根据重钢炼钢、轧钢现有生产条件拟定了扁锭系列化方案,从1983年以来,设计了三种锭模五种     

快速抽锭电渣重熔M2高速钢160 mm x160 mm铸坯工艺及质量

为控制高速钢钢锭组织的不均匀性和碳化物偏析问题,常采用电渣重熔生产小规格钢锭,但其生产效率低、成材率低。采用快速抽锭电渣重熔小规格长电渣坯可提高生产效率和成材率,利用T型导电结晶器快速抽锭电渣炉以不同熔速重熔M2高速钢160 mm×160 mm方长坯并锻轧成材,通过对电渣坯成分、低倍、铸态组织及轧材碳化物不均度、大颗粒碳化物尺寸检测分析,并与常规电渣重熔Φ220 mm锭轧材进行对比,分析表明快速抽锭电渣炉以400 kg/h熔速重熔的电渣坯成分稳定、低倍组织良好,生产的轧材碳化物不均度、大颗粒碳化物尺寸与常规电渣重熔Φ220 mm锭轧材相当,而生产效率、成材率有明显提高。     

快速抽锭电渣重熔M2高速钢160 mm×160 mm铸坯工艺及质量

为控制高速钢钢锭组织的不均匀性和碳化物偏析问题,常采用电渣重熔生产小规格钢锭,但其生产效率低、成材率低。采用快速抽锭电渣重熔小规格长电渣坯可提高生产效率和成材率,利用T型导电结晶器快速抽锭电渣炉以不同熔速重熔M2高速钢160 mm×160 mm方长坯并锻轧成材,通过对电渣坯成分、低倍、铸态组织及轧材碳化物不均度、大颗粒碳化物尺寸检测分析,并与常规电渣重熔Φ220 mm锭轧材进行对比,分析表明快速抽锭电渣炉以400 kg/h熔速重熔的电渣坯成分稳定、低倍组织良好,生产的轧材碳化物不均度、大颗粒碳化物尺寸与常规电渣重熔Φ220 mm锭轧材相当,而生产效率、成材率有明显提高。     

10吨锭本体重量的修改及重轨初轧坯尺寸公差的改进意见

10吨钢锭模是我公司为生产50Kg/M轨设计的专用锭模,近两年来用该锭模生产的钢锭占总钢锭产量的30～40％,其中约15％用于50Kg/M轨的生产。合理地确定10吨钢锭本体重量对提高成材率、增加公司的经济效益有极为重要的意义。 今年,结合50Kg/M轨的生产,初轧厂和轨梁厂对重轨坯料,轨梁热锯切头、切尾及成品轨单重进行了调查,并通过调查结果,提出我们对10吨锭本体重量的修改和重轨初轧坯尺寸公差的改进意见。 一、10吨锭本体重量的原始设计及改变情况     

3Cr2W8V钢大截面锭材工艺探讨

热作模具钢3Cr2W8V因其高承载力，高热强性和高温回火稳定性，深受某些地区的市场欢迎，本文就我厂的基本设备，生产能力情况，对D＞220mm的大截面锭材从生产，热处理轧制工艺上进行了专门的探讨，对探伤不合格的机理进行了深入的研究，最后，找到了最为合理的措施，并为我厂在Φ250－300mm这一档形成品牌垫定了基础。     

锭型与成材率

本文通过对1999年2000年1－5月大锭型材的技术质数统计数据的调查分析,指出我公司生产碳结、合结钢和模具钢与不锈钢锭材时的正确选择,并据此结果组织生产,取得了良好效果。     

水冷模铸造技术的研究现状

大型扁钢锭主要用于生产特厚钢板,随着钢锭吨位增加,钢锭上部缩孔较深,影响成材率,疏松等级高,偏析严重,大型扁钢锭的质量成为特厚板轧机能力的瓶颈。在查阅大量外文文献的基础上,结合国内水冷模铸造技术的研究现状,总结了水冷模铸造技术的相关专利,详细阐述了水冷模铸造技术对钢锭凝固速度、凝固坯壳均匀程度、凝固组织和疏松缩孔、钢锭内部偏析的影响。介绍了水冷模铸造技术生产钢锭和轧制的工业试验,同时介绍了轧制后钢板的性能情况。大型扁钢锭水冷模铸造技术具备为高品质特厚钢板提供坯料的能力。     

FEM simulation of effect of mould wall thickness on low alloy steel ingot solidification

Effect of increasing mould wall thickness on quality of low alloy square steel ingot of 40cmd8 grade (AISI P20) and of 4 t weight were studied by comparing three cases with the help of FEM simulation. Solidification simulation software THERCAST was used which could predict fluid flow, temperature, solidification, piping and centreline porosity for the cast ingot. With increased mould wall thickness fluid flow was not much affected. Heat transfer was retarded with increased mould wall thickness which delayed the solidification. Solidification profiles were with thin mushy zone and wide shaped which has lesser chances of dendrites bridging and helps in avoiding central porosity. Piping and porosity were predicted based on Niyama criteria. It was seen that porosity in the ingot centre were decreased with increased mould wall thickness. Optimal mould wall thickness could be obtained for square ingot of low alloy steel grade.     

过热度对GCr15SiMn轴承钢钢锭宏观偏析的影响

针对GCr15SiMn钢锭易出现宏观偏析凝固缺陷的问题,研究了过热度对GCr15SiMn钢锭宏观偏析的影响规律,使用真空感应炉冶炼1 kg的GCr15SiMn钢锭,通过酸侵试验与OPA技术分别测定了钢锭的凝固组织与宏观偏析,并结合ProCAST软件分析了钢液流动的规律。结果表明,高过热度(70 ℃)时,中心下部出现一定程度的负偏析,中心上部形成了较严重的正偏析同时伴随疏松;中过热度(50 ℃)时,疏松范围较小,碳元素分布较均匀;低过热度(20 ℃)与极低过热度(-20 ℃)时,疏松范围扩大,凝固初期是严重负偏析,凝固末期是严重正偏析。过热度影响偏析的机理为,高过热度时,凝固过程热对流较强,溶质上浮,钢锭上部的正偏析严重;当过热度过低时,初期凝固大量形核并保留在钢锭底部,在底部形成严重的负偏析。     

钢锭铸造过程中宏观偏析的研究进展

宏观偏析现象普遍存在于铸造合金凝固过程中,直接影响材料的使用性能。近几十年来,研究工作者们对铸造过程中合金元素的宏观偏析进行了预测和控制研究,其目的是使钢锭中溶质元素的分布尽可能均匀。阐述了钢锭宏观偏析分布形式、形成机理和影响因素,详细地总结了宏观偏析数学模型的发展,介绍了钢锭宏观偏析的控制措施。最后,对铸锭宏观偏析数学模型开发和控制提出了新的发展方向。     

模铸和电渣M2高速钢中碳化物的演变行为及对比

为了优化高速钢生产工艺、控制钢中碳化物,研究了不同冶炼工艺和加工工序下M2高速钢中碳化物的演变行为。采用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析以及热力学计算等方法,对模铸和电渣重熔M2高速钢中碳化物的类型、形貌、面积分数和分布进行研究和对比。结果表明,模铸M2高速钢锻造、轧制、盘圆和拉丝成材过程中网状碳化物得到破碎,但仍存在不规则一次碳化物,各工序下碳化物面积分数为4.96%、4.54%、5.05%和5.08%。电渣M2高速钢锻造后网状碳化物交叉处堆积比较严重,且比相同工序下模铸M2高速钢的面积分数高。国内某厂家和日本不二越的电渣M2高速钢二次锻造材中碳化物面积分数分别为5.47%和5.33%。M2高速钢锻造坯中碳化物为M₆C、MC、M₇C₃。存在于基体中的尺寸大、形状不规则的M₆C和MC对后续加工和成品材会产生不利影响。     

基于凝固数值模拟的13t扁锭结构设计与优化

在同时考虑热量、动量和质量传输的基础上建立了三维凝固有限元模型,其模拟结果如凝固进程、缩管及偏析等已得到以往试验和数值研究的验证。基于该模型,预测了某厂13.1t扁锭凝固缩松和偏析等缺陷的分布特征,并根据铸锭致密度和均质性分析结果对宽厚比和高径比进行了优化设计。结果表明,宽厚比和高径比均对扁锭凝固内部质量具有重要影响,且两者优化后对Q235中心疏松和偏析的改善程度比70CrMn显著。对于“一型多用”的钢锭模来说,应按照高合金钢种凝固质量控制进行结构设计。钢锭凝固过程中缩松与偏析相伴而生,这在数值模型中应该同时考虑。     

7 t锭型本体高度对凝固过程和冶金质量影响的数学模拟

锭型对钢锭凝固过程中的疏松、缩孔等缺陷有一定影响。对本体高度1 885 mm矮粗型（A）和2075mm细长型（B）两种7 t钢锭,通过铸造模拟分析温度场、凝固分数、凝固时间以及中心疏松缩孔情况进行分析对比, 7t（B）细长型钢锭本体中心长970 mm的封闭高温液相区,并且本体中心疏松率超过20%的疏松区域大约为180 cm³, 7t（A）矮粗型钢锭只有保温帽处有少量轻微疏松,本体基本没有。综合各项考虑,建议7 t钢锭采用7 t（A）矮粗型的钢锭设计。     

Improvement in Quality and Yield of the Low Alloy Steel Ingot Casting Through Modified Mould Design

The internal quality and yield in 4 ton steel ingot of 40cmd8 grade was studied by comparing its solidification in a square cross-section mould with a slender rectangular cross-section mould, using FEM simulation. The model predicted various solidification aspects like fluid flow, thermal and solidification profiles, mushy zone, local solidification time, porosity and piping for both the molds. The convective flow of the molten metal during solidification showed higher velocity in square ingot than rectangular ingot under similar conditions due to lower surface area to volume ratio that affected the heat transfer in the rectangular ingot. Higher amount of air gap between the ingot and the mould was formed in rectangular ingots. Lower microsegregation as measured in terms of local solidification time was observed in rectangular ingot. Based on microstructure parameters such as thermal gradient and rate of solidification, it was found that the square ingot had more equiaxed zone than rectangular ingot. The rectangular ingot solidified at a faster rate and showed more propensity for core porosity than the square ingot. The ingot yield was improved by 3.6% through mould shape modification from square to rectangular. Model was validated to limited extent by carrying out a typical experiment with square mould.     

40CrNiMo钢35 t 多边形铸锭凝固过程的数值模拟

运用三维铸造软件Procast建立了40CrNiMo合金钢(/%:0.37~0.44C,0.17~0.34Si,0.50~0.80Mn,≤0.035P,≤0.035S,0.60~0.90Cr,1.25~1.65 Ni,0.15~0.25Mo)35 t多边形铸锭凝固过程的数学模型,模拟铸锭的浇注(1313 s)、充型凝固(73942 s)过程铸锭的温度场和钢的凝固收缩率。结果表明,模拟计算得出铸锭完全凝固时间20.5 h与现场测量的凝固时间22 h基本一致;钢的凝固收缩率≤2.5%,铸锭无二次缩孔,疏松轻微。     

钢锭模和帽口的设计对特殊钢6 t八角钢锭成材率的影响

在原有5 t（实际5.15 t）八角锭的基础上,将锭身高度由1505 mm增加至1840mm,锥度由4.56%降至3.64%,由原外置帽口改为内置帽口,钢水帽口率由15.15%减少到9.81%,新设计的6 t（实际5.85 t）八角锭模生产18CrNiMo7-6,D2和30Cr13钢Φ210~300 mm锻材的结果表明,6 t锭平均成材率为86.47%,较5 t锭平均成材率79.71%提高了约7个百分点。