坯料形状对大棒材开坯轧制变形的影响

为研究圆坯和矩形坯两种坯料形状对大棒材开坯轧制变形的影响,采用有限元分析软件MARC对大棒材开坯轧制进行了模拟。模拟结果表明：在箱型孔中开坯轧制时,轧件芯部附近变形区应力状态都是两拉一压,矩形坯残余应力呈两拉一压应力状态而圆坯是三向拉应力状态;矩形坯比圆坯在箱型孔中的充满度好,等效应变分布均匀;当孔型侧壁起限制宽展作用时,轧件芯部呈现两压一拉应力状态,变形向芯部渗透明显,利于芯部孔隙性缺陷的压实。     

重轨钢大方坯轻压下过程热力耦合数值模拟研究

结合某厂U71Mn大方坯连铸生产条件,采用有限元软件MSC.Marc进行铸坯轻压下过程热力耦合有限元分析,研究了压下量和固相率对铸坯两相区和产生裂纹可能性的影响。结果表明,大方坯受表面压下作用的变形主要为宽展变形和延展变形,压下变形则较小;随着压下量的增大和固相率的增大,两相区面积缩小率逐渐增大,压下效果更佳;各种压下条件下铸坯宽展方向应变都在0.2%以内,不会产生裂纹,但高固相率更有利于减小裂纹倾向;最佳轻压下参数为固相率0.5~0.9,压下量为5 mm。     

大圆坯连铸轻压下有限元分析

基于某钢厂的铸机条件,建立了大圆坯连铸轻压下的有限元模型,得到了不同压下量下铸坯变形规律。结果表明:(1)?800 mm在固相率0.35时,单辊压下量需大于10 mm,压下效果才能传递至铸坯芯部。(2)根据连铸机的设计标准,当铸坯表面应变值超过0.015时,铸坯表面极容易产生裂纹,即单辊的最大压下量不应超过8 mm。所以常规方式生产的圆坯不适合于实施轻压下工艺。通过调整工艺手段或者增加设备使圆坯便于轻压下,需在后续工作中进行研究。     

矩形断面铜包铝轧制成形有限元数值模拟

采用有限元数值模拟方法,研究了矩形断面铜包铝复合铸坯轧制成形铜包铝扁排时的金属变形和流动规律,以及工艺参数对宽展率和铜层厚度比的影响。结果表明,变形区宽面铜层在压下方向主要为压应力状态,而在轧制方向主要为拉应力状态。变形区窄面铜层在压下方向主要为压应力状态,但存在局部拉应力区,在轧制方向主要为拉应力状态。窄面铜层的双向拉应力是导致该位置易发生开裂的主要原因。在所研究的轧制工艺参数中,单道次相对压下率对轧制宽展率和铜层厚度比的影响最大,而采用较大的轧辊直径不仅可以获得较大宽展,而且对铜层厚度比的影响较小,因而铜包铝复合棒坯轧制时,宜采用较大的轧辊直径,并合理控制轧制的道次压下率。通过实验验证,数值模拟的计算精度可满足工程要求。     

55SiCr钢铸坯表面孔洞原因分析

55SiCr钢坯在轧制过程中表面出现孔洞现象,影响到了盘条成品的质量。本文利用低倍酸洗、金相观察、能谱分析等手段对钢坯产生孔洞的原因进行了分析。结果表明:铸坯内部存在严重的内部裂纹,铸坯内部缺陷与外部相连通,连铸坯内部存在的穿晶裂纹为铸坯内部较大内应力所致,并在加热和轧制过程中裂纹不断扩展,最终形成孔洞,通过加强冷却均匀性可以控制此类铸坯孔洞。     

中厚板轧制过程的数值模拟

以L245级管线钢材料的热物性参数(密度、泊松比、杨氏模量、热膨胀系数、热导率和比热)和热模拟压缩实验获得的高温变形时应力—应变曲线等试验数据为基础,在MSC.Marc软件中建立了该钢种材料数据库,并建立了中厚板多道次轧制过程的二维有限元模型。以铸坯厚度为220mm、成品厚度为25.4mm的热轧过程为例,通过对轧件与轧辊接触面间换热系数采用取不同常数值的方法,并依据其生产时所采集的各道次相关工艺参数,对该轧件全道次热轧过程进行了数值模拟,将各道次的轧制力计算值与实测值进行了分析比较,确定了轧件与轧辊间接触面换热系数的最佳值。利用本文模型对厚度为180mm的轧件单道次轧制过程进行了数值模拟,研究了不同变形工艺参数(轧制温度、道次压下率和轧制速度)对变形区等效应变和等效应力的影响。结果表明,在轧机设备能力及生产现场条件允许时,高温粗轧阶段纵轧道次可采用低速大压下率进行轧制成形,使变形较充分地向轧件芯部渗透,从而使钢板获得细小均匀的晶粒组织,有效改善钢板的强韧性能。     

喷水冷却防止铸坯裂纹

意大利达涅利公司开发了大方坯表面喷水冷却系统以解决高温下细晶粒钢的冶金问题,并申请了专利。细晶粒钢坯轧制时常常发生热脆现象,这是因为高温下氮化铝析出所致。达涅利的方法是,当铸坯从结晶器出来以后立即快速冷却其表面,这样就充分利用了铸坯芯部释放出的热量,使铸坯表层形成细晶粒珠光体—铁素体组织和氧化铝,在钢     

连铸坯液芯压下工艺

液芯端部微压下工艺能够减轻铸坯中心偏析，微压下量由消除偏析和防止裂纹产生两个因素决定。中厚板坯高速连铸机采用液芯压下工艺可实现薄板坯连铸，为了防止内部裂纹产生，在凝固初期进行压下是有效的。     

EH47钢连铸坯热芯大压下轧制应变诱导析出行为

研究了EH47微合金钢连铸坯经传统轧制和热芯大压下轧制后室温下的组织和析出相形貌,并采用MMS-200热模拟双道次压缩实验研究了其经热芯大压下轧制后的第二相粒子应变诱导析出行为。结果表明:热芯大压下轧制后EH47微合金钢连铸坯的芯部铁素体尺寸较传统轧制的芯部铁素体尺寸明显减小;热模拟双道次压缩实验表明,热芯大压下轧制后,EH47微合金钢的应变诱导析出第二相粒子在位错、晶界、亚晶界上沉淀析出,在一定程度上起到钉扎晶界并阻碍再结晶晶粒长大的作用。     

52CrMoV4弹簧扁钢连铸坯内部裂纹产生机理及预防

连铸坯的质量直接与后续的轧制过程以及中厚板的质量密切相关。通过低倍组织检验、显微组织观察、化学成分分析等方法对52CrMoV4弹簧扁钢连铸坯芯部裂纹产生的原因进行了分析。结果发现,该钢连铸坯中Cr、Mn、Mo等合金元素造成的中心偏析引起冷却过程中发生马氏体相变,产生了较大的拉应力,是导致52CrMoV4弹簧扁钢连铸坯出现芯部裂纹的主要原因。采取了提高钢水洁净度、降低浇注温度和拉坯速度、加大电磁搅拌力和冶炼时增加氮的质量分数等改进措施后,消除了52CrMoV4钢铸坯芯部裂纹缺陷,有效改善了铸坯芯部质量,最终轧制弹簧扁钢心部质量良好,完全满足客户使用需求。     

汽车减震器套管用钢LAX340Y410T质量提升工艺实践

本文针对首次开发试制的汽车减震器套管用钢LAX340Y410T表面存在通条裂纹、烂钢等现象进行了工艺优化研究。结果表明,铸坯剥皮发现铸坯表面存在凹坑缺陷,铸坯凹坑缺陷剥皮去除后经加热轧制仍存在通条裂纹、烂钢缺陷,圆钢表面探伤合格率仅有30%左右。与不剥皮的铸坯相比,剥皮铸坯的应力裂纹敏感性更强。钢中加入N元素会与V生成脆性氮化物,在铸坯表面形成凹坑缺陷,会进一步加剧裂纹敏感性。通过工艺优化调整,取消冶炼过程中氮气环流,增加铸坯缓冷工序,圆钢表面探伤合格率由初次试制的3.13%提升至90.2%,产品质量大幅度提高。     

CSP产品表面结疤产生原因分析

为了找出产生结疤缺陷的原因并为生产工艺改进提供指导,对CSP热轧成品表面结疤缺陷进行了分析研究。通过对F1道次轧制坯和成品进行低倍组织观察、金相观察等分析时发现,表面结疤缺陷与原铸坯中产生的细小孔洞和铸坯内部裂纹有关,近表面气孔在轧制前或轧制过程中暴露时,随着轧制的进行,气孔就在成品板表面表现出舌头状或指甲状的结疤缺陷。未暴露的气孔或内部裂纹在成品中被压合或沿轧制方向呈线状缺陷。     

热送裂纹产生机制及生产工艺控制研究

针对包钢宽厚板铸坯热装热送生产工艺产生的钢板细小纵向裂纹进行了金相取样分析,确定了缺陷为轧制工艺之前产生。产生原因是热送的高温铸坯表面在加热炉内产生了混晶组织,降低了晶界塑性,裂纹初步产生于加热过程,并在后续的轧制过程中扩展。采用自主设计的红送铸坯表面淬火处理装置使铸坯表面温度降低至650 ℃以下,有效改善了铸坯的表层组织、提高了铸坯表面的综合力学性能,避免了热送裂纹的产生。包钢宽厚板铸坯热装热送比例由试验初期月平均30%提升至最高72%的水平,显著降低了产线的制造成本,缩短了供货周期 。     

大方坯含硫钢表面纵裂纹成因分析与控制

针对大方坯含硫钢表面纵裂纹问题,对裂纹缺陷进行了金相、能谱观察,发现纵裂纹在铸坯出结晶器后发生;通过高温热塑性测试和组织析出区间的确定,分析了硫加入对钢的高温热塑性和组织析出区间的影响,确认在900 ℃以下第三脆性区间,奥氏体晶界形成的先共析铁素体弱化了晶界强度,在热应力、组织应力、机械矫直应力的作用下发生晶界开裂是导致含硫钢表面纵裂纹的根本原因。在此基础上开展了保护渣优化、二冷区改造、铸坯加热和堆冷过程保温等工艺研究。研究结果表明,提高保护渣碱度、降低保护渣熔点和黏度、延长二冷区长度、规范加热和堆冷工艺,大方坯含硫钢铸坯表面纵裂纹得到了较好控制,因纵裂纹导致的圆钢钢质原因修磨率从20%降低到5%以下。     

齿轮钢大圆坯的铸态组织及轧制遗传性

基于φ500 mm大圆坯连铸连轧生产22CrMoH汽车桥齿钢的工艺,通过对铸坯低倍组织及高倍金相组织、轧后带状组织系统分析,开展了齿轮钢大圆坯铸态组织及轧制遗传性研究。研究发现,22CrMoH齿轮钢连铸大圆坯近表面细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区的枝晶尺寸存在明显差异;自表面至芯部二次枝晶间距逐渐增加,退火状态下枝晶主干位置以铁素体为主,枝晶间以珠光体为主;轧后带状组织形态主要受铸态组织二次枝晶间距和轧制变形的影响;轧后退火态铁素体带宽自表面至芯部呈现增加趋势。     

带液芯连铸坯凝固过程凝固前沿动态施压模型的开发

运用固定网格法开发带液芯连铸坯凝固前沿动态施压模型,实现连铸过程钢水静压力的动态施加,并以此为基础对连铸坯凝固过程热-力耦合进行数值仿真。计算结果显示,热应力在铸坯出结晶器进入足辊区后达到最大值,且铸坯角部的热应力值要远高于其他位置。分析可知,铸坯各部位的开裂危险区段不同,当局部热应力值超过抗拉强度时易产生裂纹。角部热应力最高产生裂纹倾向最大,这与钢厂实际生产时铸坯角部易产生裂纹缺陷的现状相符。     

降低大方坯连铸中碳锰钢铸坯表面纵裂的研究

为找到某厂大方坯生产中碳锰钢表面纵裂产生的原因及治理措施,对铸坯进行了解剖,分析了不同连铸工艺参数对缺陷的影响,认为严重的铸坯中间裂纹贯穿至铸坯表面是中碳锰钢表面纵裂形成的主要原因。为此,针对性地采取了降低中包过热度、提高并稳定连铸机拉坯速度、优化二冷工艺、调整堆垛缓冷工艺等技术措施,消除了铸坯的中间裂纹缺陷,从而使表面纵裂缺陷率由53.85%降至2.14%,优化效果显著。     

大方坯轻压下过程有限元法模拟研究

应用MSC.Marc有限元软件对不同压下量和不同坯壳厚度时的轻压下过程应力应变进行了模拟研究.研究结果说明轻压下在坯壳厚度较厚、压下量较小时铸坯所承受的应力与产生的应变较小,结合不同拉速条件下的铸坯进行了凝固模拟研究结果,分析不同压下工艺条件下铸坯的变形规律,得到了合理的压下位置与压下量.研究结果为优化轻压下工艺提供了参考,还可以优化铸坯压下的变形分布,提高铸坯的内部质量.     

连铸起步段液芯压下薄板坯的热-力行为分析

基于ALE算法和三维热弹黏塑性本构方程并考虑湍流的影响,模拟了连铸起步段低碳钢带液芯压下薄板坯的凝固行为、应力应变分布及变形情况。研究表明,薄板坯连铸液芯压下过程中对板坯的压缩作用主要由板坯中未凝固的部分(液芯部分)来承担,板坯凝固坯壳部分在板坯厚度方向的尺寸变化不大。连铸液芯压下过程中板坯不同位置处的应力不同,板坯在经过液芯压下辊前后,应力发生了较大的变化。在板坯近角部区域应力最大,窄面区域所承受的应力比宽面区域大。连铸液芯压下过程中板坯的等效应变与液芯压下量有关,液芯压下量越大,等效应变值越大,而且应变最大值出现在窄面,且随着时间而发生变化,在起步段的某一时刻（13.5s）应变达到最大值,此时更易接近板坯的临界等效应变,从而诱发裂纹等缺陷。研究证实了对带液芯压下薄板坯连铸起步段开展瞬态数值分析的必要性。     

轧制复合法制备泡沫铝夹心板发泡预制坯

通过轧制复合过程,获得了具有高致密度芯层特征的发泡预制坯,研究了轧制压下率对粉末致密度及均匀性的影响,分析了粉末层的变形特征.结果表明,轧制过程可以使芯层粉末获得显著高于热压坯的致密度,综合考虑致密度的总体水平及沿宽度方向的均匀性,最佳轧制压下率为65%.在轧制力的作用下,具有不规则表面的芯层粉末相互接触,并产生变形,粉末颗粒表面的凸起部分与基体分离,轧制后大量小尺寸铝合金粉末颗粒富集于粉末颗粒交界区域.