采用220mm^2连铸机生产高碳铬轴承钢的连铸工艺研究

在用220mm^2的连铸机连铸GCr15轴承钢方坯的基础工艺上,通过调整连铸时钢水过热度、拉速、二冷配水、电磁搅拌的参数来减少连铸轴承钢大方坯的中心碳偏析及中心疏松等低倍组织缺陷,从而提高GCr15轴承钢方坯的质量。     

磁控电渣对1 t ESR锭GCr15轴承钢凝固组织及成分偏析的影响

对GCr15轴承钢在电渣过程中施加电磁搅拌,分析电磁搅拌对电渣铸锭凝固组织和化学成分的影响。结果表明,电磁搅拌可以显著改善电渣铸锭凝固过程传热条件,减少GCr15电渣锭网状碳化物的形成。同时,由于电磁搅拌的作用,电渣锭的C、Cr等主要元素成分偏析指数稳定控制在1.03以下。当搅拌电流为50 A至200 A,频率为6Hz时,电渣锭中心无网状碳化物形成,碳偏析指数为1.02。     

20MnSi钢连铸方坯的原位统计分布分析

连铸方坯生产过程中由于连铸工艺参数的不合理会出现元素的偏析现象,严重的会导致裂纹或缩孔等缺陷的产生。选取存在明显纵向裂纹的20MnSi钢连铸方坯试样进行原位统计分布分析,实验表明裂纹的存在会导致元素含量的原位统计结果异常,从而影响元素含量统计分布分析。通过OPA-200软件的裁剪功能对异常数据进行处理是一种可行的处理方法。对20MnSi钢连铸方坯整个横截面进行原位统计分布分析, C、Si、Mn、P、S元素含量的二维等高图显示在中心区域以及距横截面边部1/4处元素存在富集的情况,通过统计偏析度定量分析表明,C、P、S元素的偏析情况较为严重,而Si、Mn元素的偏析不太严重。此外,通过在方坯横截面横向中心线位置进行钻孔取样分析C、P、S元素的含量,验证了传统偏析分析方法与原位统计分布分析技术的一致性。     

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。     

GCr15SiMn轴承钢铸锭的原位统计分布分析

对真空感应炉熔炼后浇注的GCr15SiMn轴承钢铸锭进行原位统计分布分析,研究过热度对铸锭C、Si、Mn、Cr元素偏析以及疏松的影响。研究表明:过热度较低时(25 ℃),受溶质元素在凝固前端大量形核以及钢液热对流差等影响,铸锭的凝固末端出现明显的偏析和缩孔,C元素的统计偏析度达7.83%,统计疏松度为1.76%;随着过热度的进一步提高(55 ℃),钢液的热对流有所加强,各元素的偏析情况得到一定的改善,C元素的统计偏析度和疏松度均达到最低,分别为4.06%和1.34%;当过热度较高时(75 ℃和105 ℃),钢液的热对流较为强烈,溶质元素上浮,使得铸锭凝固末端的偏析以及疏松情况又有所恶化。因此,通过铸锭偏析和疏松的定量分析可知,过热度55 ℃为最佳浇注工艺参数。     

GCr15轴承钢连铸坯冶金质量的分析

分析了结晶器电磁搅拌、钢水过热度和轧钢工艺对连铸GCr15轴承钢180方坯轧材中心疏松、碳偏析、碳化物液析等缺陷的影响，结果得出连铸时采用电磁搅拌和降低钢水过热度可减轻铸坯碳偏析，铸坯在1210℃均热60min可减轻甚至消除钢中碳化物液析。     

冷却强度对连续定向凝固电渣重熔GCr15轴承钢中碳化物的影响

观察并研究了连续定向凝固电渣重熔前后及电渣过程不同冷却强度下,GCr15轴承钢中碳化物的行为和组织变化.结果表明,GCr15轴承钢中主要以M3C型的液析碳化物为主,铸态轴承钢中心偏析严重;经过电渣重熔,钢锭表面光洁,致密度高,碳化物细小且分布均匀.随着电渣重熔冷却强度的增大,GCr15轴承钢中粗大的碳化物数量明显减少,破碎成粒径小、形状规则、分布弥散均匀的圆粒状,能够有效改善碳化物偏析.增大电渣重熔冷却强度,能够缩短凝固时间,缩小树枝晶间距,可以大大减轻树枝偏析.     

原位统计分布技术分析汽车大梁钢坯

采用金属原位分析技术对汽车大梁钢坯横截面上各元素的成分分布、中心偏析、疏松、夹杂等进行质量分析。并采用最大偏析度以及统计偏析度等指标对各元素的偏析程度进行了定量表征。从大梁钢坯横截面整体的原位统计分布二维成分等高图可以直观的看出,在连铸坯横截面上中心部位,硫形成一条较连续的"带状"偏析,磷形成一条不连续的"带状"偏析,其它元素中心"带状"偏析不明显。结果表明,被测连铸大梁钢坯横截面内弧侧有明显的疏松现象,在内弧侧的缺陷位置(缩孔)处富集了少量铝和钙。此技术的应用有利于连铸坯的质量控制和工艺条件改进。     

GCr15轴承钢大方坯凝固过程微观偏析模型及应用研究

建立了考虑δ/γ相变的GCr15轴承钢大方坯连铸凝固两相区溶质微观偏析模型,并应用于220 mm ×260 mm铸坯的凝固传热。结果表明:通过模型可以获得高碳钢精确的固液相线温度,以及温度与固相率的关系;GCr15轴承钢大方坯凝固过程仅析出γ相,凝固末期S、P和C元素的偏析严重;固相率越大,冷却速率对偏析度的影响更明显;S和P元素含量以及冷却速率对零塑性温度（ZDT）影响较大;采用基于凝固传热模型优化的连铸工艺后,铸坯中心碳偏析指数控制在0.961.05,且铸坯未产生内裂纹。     

GCr15轴承钢连铸坯宏观碳偏析的基本规律

主要针对GCr15轴承钢凝固过程较易出现宏观碳偏析的现象,研究分析了宏观碳偏析形成的基本规律。取兴澄、石钢和永通3个不同特殊钢厂用不同连铸工艺所产轴承钢连铸坯横截面不同部位的试样,分析研究了碳的质量分数。结果表明,径向比对角线方向宏观碳偏析大;连铸坯柱状晶发达,导致中心位置附近出现较严重的碳正偏析;较致密的凝固组织有利于减轻宏观偏析;纵切面上的碳呈周期性分布。     

GCr15SiMn轴承钢中碳元素偏析与疏松的相关性

针对GCr15SiMn钢锭在凝固过程中容易出现宏观偏析与疏松等凝固缺陷的问题，为了制定更合理的模铸浇注工艺，通过真空感应炉冶炼1 kg的GCr15SiMn钢锭，从模铸工艺和钢锭宏观组织的角度研究了实验室与工业生产的相似性，采用OPA、SEM等检验方法研究了碳偏析与疏松的相关性。研究表明，碳元素的偏析最为严重，碳元素偏析与疏松相关。得出了碳偏析与疏松的相关性公式SC=0.92P－0.89，该公式所体现出的基本规律适用于工业生产的铸锭。根据SEM和OPA的统计结果，建立了疏松的当量直径与其定量表征值(表观致密度P)的对应关系。结果表明，随着疏松的当量直径增大，碳的偏析度逐渐增大。利用Scheil微观偏析模型从原理上进行了分析与讨论，得出碳的偏析度和钢液收缩量呈正相关关系。     

过热度对高碳钢小方坯宏观偏析影响研究

摘要：基于国内某厂高碳钢小方坯连铸生产过程,首先利用ProCAST软件进行过热度对连铸坯宏观偏析影响的模拟研究,然后对过热度分别为44、39和28℃的连铸坯横断面和纵截面进行宏观偏析和疏松缩孔的研究。模拟结果表明:连铸坯横断面中心碳偏析随着过热度的增加不断增大,过热度超过25℃时,连铸坯横断面中心碳偏析度更加严重;试验结果表明,过热度分别为44、39和28℃ 的连铸坯横断面中心碳最大偏析度分别为1.39、1.32和1.06。结合模拟结果能够有效指导实际生产过程中连铸参数的调整,过热度越高,连铸坯中心碳偏析、条带状疏松缩孔越严重,为了降低连铸坯宏观偏析,建议将过热度控制在25~30℃。     

160mm×160mm轴承钢连铸小方坯轻压下工艺优化

摘要：针对轴承钢GCr15连铸小方坯断面的中心缩孔、中心偏析等常见内部质量缺陷，确定了轻压下区间并进行压下试验。通过对压下试验结果的分析，得到了轻压下工艺参数与铸坯中心疏松、中心偏析的关系。试验结果表明，采用凝固末端轻压下技术后轴承钢内部质量得到明显的改善，可将铸坯中心缩孔级别控制在1.0级以下，而不合理的压下量分配会导致铸坯出现压下裂纹。1号、2号拉矫辊分配较小的压下量可有效减少铸坯的压下裂纹并改善中心疏松以及中心偏析。     

GCr15钢大方坯结晶器电磁搅拌工艺参数优化研究

摘要：为明确不同电磁搅拌条件对结晶器内钢液流动、传热行为的影响规律,对现场大方坯连铸结晶器电磁搅拌工艺参数的配置提供依据,采用ANSYS Fluent及Maxwell研究了320mm×280mm断面GCr15高碳轴承钢连铸过程中结晶器电磁搅拌工艺参数对结晶器内钢液温度场、磁场特性、注流冲击深度及液面波动的影响规律。研究结果表明,在M-EMS作用下,结晶器内钢液温度的耗散明显优于无电磁场作用工况,有利于改善结晶器内温度均匀性。注流的冲击深度随电流强度的增大而降低,而频率改变对钢液冲击深度影响不明显。当电磁搅拌电流强度一定时,随着搅拌频率增加,液面波动趋于平缓;当搅拌频率一定时,随着电流强度增加,液面波动变剧烈。对于320mm×280mm断面GCr15高碳轴承钢不同工艺进行工业试验,只改变结晶器电磁搅拌参数,从300A/2Hz调整到350A/3Hz,铸坯横截面中心碳偏析指数从1.06降低到1.01,铸坯纵截面中心碳偏析指数的平均值从0.98升至0.99,适合该钢种结晶器电磁搅拌工艺参数为350A/3Hz。     

高速钢碳化物偏析的研究现状

高速钢因其硬度高、红硬性好、耐磨性好等特点被广泛应用于大型装备制造的加工工具。然而在大截面的高速钢生产过程中，易产生碳化物偏析等问题，影响材料的力学性能和使用寿命。通过对模铸、连铸、电渣重熔、粉末冶金方法的比较与分析，探究影响碳化物偏析的因素，研究改善碳化物偏析的方法。研究表明，通过添加孕育剂、微合金元素、机械搅拌、电磁搅拌可以改善碳化物偏析；此外，通过对比分析发现，使用电渣重熔法生产高速钢可以经济有效地控制碳化物偏析，电渣重熔法已成为生产高速钢的主要方法。     

电渣重熔渣系对GCr15轴承钢洁净度的影响

针对目前在电渣重熔(ESR)GCr15轴承钢D类夹杂物超标问题,设计不同渣系,并分别借助Factsage软件和经验公式计算了渣系的熔化特性、黏度、电导率等物性参数,采用实验室渣金平衡实验及现场2.5 t电渣重熔实验分析得出：最优ESR渣系为55CaF₂-25Al₂O₃-15CaO-5MgO。使用新渣系平均全氧含量较传统渣系降低41.98%,并且能够降低电渣锭不同位置的全氧含量;对于1～5μm夹杂物个数较原始渣系下降了31.25%。通过渣系对夹杂物调控,改善了GCr15轴承钢中D类夹杂物,评级级别可达到0.5级,能够更好地“净化”电渣锭。