Cr5支承辊表淬过程数值模拟参数优化及应用

以Cr5支承辊为研究对象,通过测量表淬过程中的实测温度场,并基于实测温度场对表淬过程中的数值模拟参数优化后,利用数值模拟的方法研究了表淬工艺参数(预热温度、升温速度、冷却速度等)对支承辊工作层硬度降的影响,为Cr5支承辊在实际生产中减小工作层硬度降提供了一种解决思路。     

基于田口方法的大型Cr5钢支承辊喷雾淬火工艺优化

为了提高大型Cr5锻钢支承辊的综合力学性能,论文基于数值模拟技术,并采用田口方法,以某大型Cr5锻钢支承辊喷雾淬火后辊身表面与中心温差、淬硬层深度以及轴向残余拉应力为性能指标,以淬火温度、淬火方式、冷却时间和介质温度为控制因子,以工件的转移时间、环境温度和淬火温度测量误差为噪声因子,对该大型Cr5锻钢支承辊的喷雾淬火工艺进行了优化。通过方差分析得到了影响各性能指标的显著因素,并经综合分析给出了其最佳喷雾淬火工艺。结果表明,优化后的喷雾淬火工艺能有效降低支承辊辊身中截面的温度梯度,提高支承辊的淬硬层深度,并显著降低支承辊的淬火残余拉应力。     

Cr5钢支承辊水-空交替淬火过程数值模拟与实验

利用数值模拟技术对Cr5钢支承辊的水-空交替淬火过程进行了研究。通过实验测得了Cr5钢支承辊的材料性能参数,利用DEFORM软件分析了空冷时间、水冷时间等影响因子对Cr5钢支承辊在水-空交替淬火过程中温度场、组织场以及应力场的影响,获得了满足支承辊使用需求的水-空交替淬火工艺,并与连续喷雾淬火工艺进行了物理模拟实验对比。结果表明:与连续喷雾淬火+回火工艺处理相比,Cr5钢试样经水-空交替淬火+回火工艺处理后的硬度降低了约2.54%,但伸长率以及冲击韧性分别提高了约6.34%和16.67%。水-空交替淬火工艺既保证了Cr5支承辊的硬度和强度等性能指标,又提高了其淬火后组织中的残留奥氏体含量,从而可使其塑性和韧性得到一定程度的提升。     

我国支承辊材料的发展过程及热处理工艺简介

介绍了支承辊材料由Cr3到Cr5,甚至向Cr10发展的趋势。土差温和洋差温热处理工艺是支承辊常用的两种最终热处理方式。     

Cr5锻钢支承辊最终热处理过程数值模拟

采用有限元数值模拟技术,建立了Cr5锻钢支承辊在最终热处理过程中的三维传热温度场、组织相变场和应力应变场相互耦合的数学模型,给出了Cr5锻钢支承辊在其最终热处理过程中的温度、组织和应力的分布与演化过程,分析了换热系数和回火保温温度等工艺参数对支承辊内部温度、组织和应力的影响。结果表明,在喷雾淬火过程中支承辊产生裂纹或开裂的可能性较小,但喷雾淬火结束后支承辊表层和心部温差较大,应进行回火处理;支承辊进入回火炉初期,其心部应力状态迅速由压应力转变为拉应力并急剧增大到峰值,心部的轴向拉应力可接近其对应节点温度下的抗拉强度,容易产生横向裂纹或开裂;提高回火保温温度能够有效降低心部拉应力,从而降低其发生淬火裂纹或开裂的几率。     

我国Cr5系钢支承辊工艺研究进展

Cr5系支承辊因具有良好的淬透性和耐磨性、硬化层深度深、耐事故性好而具有广阔的应用前景.基于国内对大型支承辊所做的工作,综述了Cr5型支承辊的发展现状,重点从制造工艺和热处理两方面进行阐释,并展望了支承辊未来的研究方向.     

Cr5钢支承辊差温热处理过程的温度场数值模拟与验证

测量了Cr5钢支承辊在不同温度下的热物性参数,建立了Cr5钢支承辊差温热处理的传热分析模型。通过反传热计算确定了差温加热过程中试验件的表面换热系数。使用所建立的传热分析模型和换热系数,模拟计算了试验件差温热处理过程中的温度场分布情况。结果表明,温度计算结果与实测结果相吻合,可预测Cr5钢支承辊生产件差温热处理过程的温度场,这对控制支承辊淬硬层具有重要指导意义。     

热连轧精轧机Cr4支承辊堆焊修复再制造技术

通过对鞍钢1700精轧机Cr4支承辊母材成分和力学性能进行分析,采用自主开发的耐磨堆焊材料,并配以先进的全数字焊接设备及科学的修复工艺,成功地实现了精轧机Cr4支承辊的堆焊修复再制造。同时,通过实际应用验证,经堆焊修复的精轧机Cr4支承辊完全符合轧制工艺要求,并且其毫米过钢量达到新品轧辊水平,而修复费用仅为新品轧辊的50%。     

Cr3支承辊表淬加热保温时间与有效淬硬层深度的关系

利用DEFORM软件模拟计算并结合实测数据,研究了Cr3支承辊表淬加热时保温时间对有效淬硬层深度的影响,最终给出了Cr3支承辊表淬加热保温时间与有效淬硬层深度之间的关系图。     

热轧支承辊堆焊技术研究

针对热轧板厂70Cr3NiMo表面淬火锻钢支承辊进行堆焊修复后使用寿命低的情况,以及国内尚无较为成熟的支承辊堆焊材料的现状,自主研制了PRJ225药芯焊丝,匹配107焊剂,采用合适的堆焊工艺对支承辊进行堆焊.与目前常用的H25Cr3Mo2MnVA焊丝+SJ301焊剂匹配相比,PRJ225焊丝的堆焊层在硬度、耐磨性和裂纹扩展速率方面均优于H25Cr3Mo2MnVA焊丝.从工业试验结果来看,修复后的支承辊不仅耐磨性良好,而且具有较好的耐接触疲劳性能,其平均过钢量达到65万t以上,最高过钢量达到了112.6万t,超过了目前国内其他钢铁公司热轧支承辊堆焊修复后的过钢量,居国内领先水平.