连铸高铝氮积齿轮钢第三脆性区形成机制与控制

钢中的Al、N含量对连铸及其后续加工热塑性和奥氏体晶粒度控制有重要影响,这也是高温渗碳钢与各种Al脱氧钢广泛关注的问题。使用Gleeble 3800热/力学模拟试验机测定了一种轨道交通用高铝氮积齿轮钢(SCM420H)的高温热塑性,并结合差示扫描量热仪(DSC)分析、AlN析出热力学模型以及Schwerdtfeger热塑性特征值计算模型揭示了其第三脆性区的形成机制与调控途径。结果表明,高铝氮积齿轮钢第三脆性区低谷温度范围为750~850 ℃,这是由应力诱导先共析铁素体膜的产生与AlN粒子的大量析出共同导致的。Schwerdtfeger热塑性特征值计算模型可以较准确地预测高铝氮积齿轮钢第三脆性区的上限温度与最小面缩率,但由其预测的热塑性曲线下限温度偏高,应进一步考虑先共析铁素体膜析出的影响,并依据Ar3温度对其进行修正。高Al高N齿轮钢第三脆性区的下限温度取决于其先共析铁素体开始析出温度,主要与钢种成分和铸坯冷却速率相关,连铸生产中可控性有限;但其上限温度则与铸坯应变速率、冷却速率以及钢中的Al、N含量和AlN析出行为均有关联,调控空间较大,应该是连铸生产中合理控制铸坯热塑性与表面裂纹倾向的正确途径。     

非稳态浇注对帘线钢洁净度的影响

为全面掌握某钢厂帘线钢在非稳态浇注工况下的洁净度水平,为生产制定合理的头尾坯长度以及进行产品分级管理提供依据,对非稳态浇注和稳态浇注工况下的连铸坯分别取样,对比分析其洁净度差异,并通过水力学试验模拟分析了中间包充包过程中的渣-钢界面行为,进而解释了造成铸坯洁净度差异的原因。研究结果表明,非稳态浇注工况下帘线钢铸坯的洁净度明显低于稳态工况,其中T.O质量分数是稳态浇注工况的1.76倍,N质量分数是稳态浇注工况的1.23倍;两种工况下的显微夹杂物分别为52.89个/mm²和26.1个/mm²,大型夹杂物分别是11.49 mg/10 kg钢、4.36 mg/10 kg钢。充包时钢液裸露、二次氧化和卷渣是造成非稳态浇注时铸坯洁净度差的主要原因。     

连铸高铝氮积齿轮钢第三脆性区形成机制与控制

钢中的Al、N含量对连铸及其后续加工热塑性和奥氏体晶粒度控制有重要影响,这也是高温渗碳钢与各种Al脱氧钢广泛关注的问题。使用Gleeble 3800热/力学模拟试验机测定了一种轨道交通用高铝氮积齿轮钢(SCM420H)的高温热塑性,并结合差示扫描量热仪(DSC)分析、AlN析出热力学模型以及Schwerdtfeger热塑性特征值计算模型揭示了其第三脆性区的形成机制与调控途径。结果表明,高铝氮积齿轮钢第三脆性区低谷温度范围为750~850 ℃,这是由应力诱导先共析铁素体膜的产生与AlN粒子的大量析出共同导致的。Schwerdtfeger热塑性特征值计算模型可以较准确地预测高铝氮积齿轮钢第三脆性区的上限温度与最小面缩率,但由其预测的热塑性曲线下限温度偏高,应进一步考虑先共析铁素体膜析出的影响,并依据Ar3温度对其进行修正。高Al高N齿轮钢第三脆性区的下限温度取决于其先共析铁素体开始析出温度,主要与钢种成分和铸坯冷却速率相关,连铸生产中可控性有限;但其上限温度则与铸坯应变速率、冷却速率以及钢中的Al、N含量和AlN析出行为均有关联,调控空间较大,应该是连铸生产中合理控制铸坯热塑性与表面裂纹倾向的正确途径。     

高温渗碳齿轮钢铝氮含量对奥氏体尺寸的影响

 轨道交通用高端齿轮钢往往要求长时间高温渗碳处理以提高其表面硬度与耐磨性,利用合适的铝、氮含量实现AlN粒子对奥氏体晶界的有效钉扎对保证齿轮的晶粒度、力学性能与尺寸精度至关重要。在通常的渗碳温度下,AlN已经发生了部分固溶,为了保证高温渗碳后奥氏体晶粒细小,齿轮钢中的酸溶铝质量分数一般需要保持在0.02%~0.055%以保证析出足量细小的AlN第二相粒子来钉扎晶界,且氮质量分数要求为0.01%~0.016%。这一元素含量范围较广,因此有必要研究钢在高温渗碳时所需要的恰当铝氮积与铝氮比,也就是钢中w(Al)与w(N)的乘积和比值的取值范围,还需要研究AlN粒子对于奥氏体的钉扎作用。针对不同含铝含氮轨道交通用齿轮钢进行了伪渗碳试验与AlN第二相粒子Ostwald熟化和Gladman钉扎模型计算研究,揭示了奥氏体晶粒不均匀性因子Z与加热温度T的定量关系式。研究了含铝含氮齿轮钢高温保温过程奥氏体晶粒半径R_A的变化规律,以及不同铝氮积和铝氮比对奥氏体晶粒生长的影响。结果表明,加热温度T在1 173~1 273 K范围内,此类微合金高强钢的奥氏体晶粒长大不均匀性因子服从线性规律Z=3.742 97-0.001 76T;保温时间t一定时,lnR_A与1/T大致呈二次多项式关系;加热温度T一定时,lnR_A与lnt呈线性关系,奥氏体生长时间指数为0.33;当钢中铝氮积大于4.77×10-4、对应奥氏体晶粒粗化温度T_C>1 263 K时,在T=T_C-10 K温度下保温6 h后,铝氮比为1.5~3.8的钢均可保证其奥氏体晶粒度达到7级以上;当铝氮积或T_C为定值时,同样在T=T_C-10 K加热温度下保温6 h后,钢的奥氏体晶粒大小与其铝氮比呈线性正相关;铝氮比在1.5~3.8范围内,其奥氏体晶粒度相差约在1级以内。     

特殊钢大方坯连铸中间包各流冶金效果一致性研究

摘要：多流中间包各流钢水流动与温度状态差异是造成高端特殊钢连铸坯质量一致性差的重要原因之一。针对国内某钢厂特殊钢大方坯连铸用4流T型中间包边部流和中部流实测温差较大问题（4~7℃）,基于实际工况特点,进行了中间包冶金行为的热流体动力学数值模拟研究,揭示了原型中间包边流水口响应慢及各流一致性差的原因;提出一种控制钢水流动和流间温差的内腔结构改进措施,可使包内钢液温度均匀性得到明显改善。其中,理论最小流间温差可降低到1℃以内,实测流间温差在0~3℃之间,较原型大大减小。同时指出,基于热流体动力学数值模拟优化中间包结构、提升多流中间包全铸流冶金效果一致性在特殊钢长材生产中具有重要意义。