离心铸造高速钢轧辊铸造缺陷形成与控制技术研究

采用离心铸造方法制造高速钢轧辊工艺简单,操作方便,但易出现偏析、裂纹、气孔、缩孔及夹杂等缺陷,影响轧辊的力学性能和使用性能.采用稀土-钛复合变质处理改善合金的组织和性能,同时改进离心铸造工艺参数可以消除高速钢轧辊铸造缺陷,提高力学性能,改善使用效果.     

Fe-V-Nb中间合金孕育剂对轧辊用高速钢组织和性能的影响

轧辊材料高速钢含有大量不同种类的合金元素,在铸造中这些合金元素能够形成不同种类的碳化物。在离心铸造的过程中,由于这些碳化物具有不同的比重,容易产生偏析,从而导致轧辊性能的下降。针对此问题,研究了Fe-V-Nb中间合金孕育剂的变质处理对轧辊用高速钢的微观组织及力学性能的影响。结果表明:与未经过变质处理的铸态合金相比,高速钢经Fe-V-Nb中间合金孕育剂变质处理后,晶粒得到细化,碳化物分布均匀独立。变质处理后,高速钢的硬度有所提高。     

离心铸造高速钢轧辊热处理缺陷形成与控制技术研究

着重研究了离心铸造高速钢轧辊退火、淬火和回火过程中裂纹产生的原因,并提出了解决方法,还研究了高速钢轧辊的高温氧化并开发了防氧化涂料.应用改进后的工艺热处理高速钢轧辊,轧辊裂纹率减少90%以上,氧化明显减轻,轧辊表面硬度提高,硬度均匀性改善,有利于改善高速钢轧辊使用性能.     

外加磁场对离心铸造高速钢轧辊组织和性能的影响

为改善高速钢轧辊的凝固组织以提高其使用性能,在离心铸造过程中引入磁场,研究了不同磁场强度对高速钢轧辊凝固组织的影响.结果表明,施加磁场后,高速钢轧辊凝固组织中残留的奥氏体含量降低;随着磁场强度的增加,凝固组织中共晶碳化物断网倾向增强,碳化物的类型也发生改变,其硬度值不断增大;当磁场强度达到0.15 T时,轧辊组织中的碳化物类型为M7C3、M2C和MC,MC型碳化物细小弥散,共晶碳化物断网情况最为理想,维氏硬度值最大.     

离心铸造高速钢轧辊裂纹形成机理研究

通过分析离心铸造高速钢轧辊凝固过程和裂纹形成条件,发现离心铸造高速钢轧辊裂纹形成的主要原因是高速钢轧辊凝固层强度低,且与铸型产生间隙,不足以承受离心压力所致.裂纹源萌生后,在离心铸造系统长时间工作环境下,轧辊不能自由凝固收缩,促进裂纹的扩展.中间层凝固和轴向凝固的出现,不利于获得致密的轧辊组织,促进轧辊产生裂纹.     

高钨高速钢轧辊的研究和应用

普通合金铸铁轧辊硬度低、耐磨性差，而硬质合金轧辊尽管具有优异的耐磨性，但成本高，且脆性大，使用中易开裂和剥落。以高碳高钨高速钢为主要合金成分，采用离心铸造方法，开发了耐磨性能优良的高速钢轧辊，并着重解决了离心铸造高速钢轧辊生产过程易偏析和产生裂纹的难题。高速钢轧辊硬度达63～65HRC，辊面硬度差小于2HRC，冲击韧度大于14J／cm^2。用于高速线材轧机预精轧组和棒材轧机精轧机组，使用寿命比合金铸铁轧辊提高6～10倍，接近硬质合金轧辊水平。     

高速钢辊环挤压铸造技术研究

高速钢具有硬度高、红硬性好等特点 ,适合于制作辊环、轧辊等高温下工作的部件。高速钢辊环通常采用离心铸造方法生产 ,由于高速钢中合金元素密度差大 ,辊环成分偏析严重 ,高速钢优异的耐磨性发挥不出来 ,为克服离心铸造方法的缺点 ,开发了挤压铸造高速钢辊环技术。研究了挤压铸造工艺对高速钢辊环性能的影响。采用浇注温度14 0 0～ 14 5 0℃、压力 15 0MPa、保压时间 12 0～ 15 0s ,压下速度 14～ 16mm/s ,可获得组织致密、无偏析、加工量少的高速钢辊环。用于高速线材轧机预精轧机组 ,使用寿命比高镍铬无限冷硬铸铁辊环提高 5～ 8倍。     

退火温度对离心铸造轧辊用高速钢材料组织和硬度的影响

采用四种不同的退火温度对离心铸造轧辊用高速钢材料进行退火热处理,并利用显微金相、SEM和硬度测试等方法对铸态和退火态离心铸造轧辊用高速钢材料进行检测分析.结果表明离心铸造轧辊用高速钢材料的退火温度为640℃时,组织接近平衡状态,为进一步的淬火热处理做好了准备,同时硬度大幅下降,改善了切削加工性能.     

离心铸造高速钢轧辊网状碳化物破碎实验研究

本文通过对实验室条件下利用小型离心铸机制得的高速钢轧辊进行研究，重点探讨了不同钒铁一稀土变质量对离心铸造小型高速钢轧辊的显微组织及力学性能的影响，并初步分析了不同的淬火温度对高速钢轧辊最终性能的作用效果，为离心铸造高速钢轧辊的实际生产提供了参考。     

离心铸造高速钢轧辊裂纹控制技术研究

在分析了轧辊材质、铸型参数、浇注参数和冷却参数等对离心铸造高速钢轧辊裂纹影响的基础上,采用钾-稀土复合变质处理改善高速钢的组织和性能,降低热裂温度,使热裂力提高32.77%,达到158N,线收缩也略有减小.采用变速离心铸造技术、变流量浇注工艺,结合铸型的变速冷却技术,改善了轧辊温度场和应力场分布,有利于钢液的充填和凝固,有利于消除离心铸造高速钢轧辊裂纹.     

电磁制动下薄板坯结晶器内钢液流动优化

电磁制动对结晶器内钢液流动具有显著影响,为明确电磁力对高拉速薄板坯结晶器内流场分布的影响规律,建立了薄板坯电磁连铸结晶器内钢液流动的三维数学模型,利用数值计算方法研究磁场与流场耦合对钢液的流动影响。模拟结果表明,五段式电磁制动技术产生的恒稳磁场可以显著抑制钢液湍流流动,降低弯月面波动,且具有稳定钢渣界面的作用;通过研究高拉速与制动力的产生关系,揭示了由线圈产生的磁感应强度与不同拉速的匹配程度。     

320 mm×410 mm断面重轨钢连铸坯宏观偏析控制关键技术

针对320 mm×410 mm断面生产重轨钢宏观偏析较大的问题,在分析该断面生产重轨钢宏观偏析控制工艺难点的基础上,开展了电磁搅拌电流强度对比试验、重压下压下总量对比试验以及过热度与拉速匹配对比试验,获得了该断面生产重轨钢宏观偏析控制的最佳连铸工艺参数。试验结果表明,结晶器电搅电流强度600 A、2.4 Hz,凝固末端电搅电流强度330 A、7 Hz,重压下总压下量19～22 mm,过热度控制20～35 ℃、拉速控制0.70～0.72 m/min,生产的重轨钢连铸坯中心等轴晶率平均为41.2%,连铸坯中心偏析≤0.5级的比例达到85%,断面碳偏析指数控制在0.95～1.07,连铸坯质量较好,生产的钢轨质量满足标准要求,形成了320 mm×410 mm大方坯连铸重轨钢宏观偏析控制关键技术。     

工艺参数对Zn-4.5Cu-0.2Mn-0.3Bi合金水平连铸坯反偏析及凝固组织的影响

研究了锌铜合金在电磁场下水平连铸坯的初生坯壳前沿位置变化规律,考察了铸坯横截面宏观组织、微观组织形貌及合金元素的分布。试验结果表明,坯壳前沿的位置是随着拉坯速度、浇注温度和电流强度的变化而变化的,其中尤以拉坯速度对其的影响最为明显。只有根据电流强度和浇注温度相对应调整拉坯速度才能达到改善组织和偏析的效果。较大的电流和拉坯速度促使坯壳前沿后移。当液-固界面位于冷却水套和搅拌器的交界处时,反偏析得到有效抑制。电磁场消除了普通水平连铸坯横截面组织不均匀、最后凝固点上移的现象。搅拌后上边缘和心部深灰色树枝状的富铜相并没有完全消失,只是尺寸略微变大,但边部和心部组织差异很小。当拉坯速度3 m/h、电流100 A时,边部和心部组织最为均匀细小,其他电流和频率时组织变化不大。Ti没有起到细化作用和抑制反偏析作用,反而使得液体变得粘稠,流动性变差。     

方坯连铸永磁搅拌技术的发展现状与展望

电磁搅拌已经成为连铸工艺中改善铸坯质量的重要技术手段。相较于传统的三相交流电磁搅拌(EMS),基于烧结钕铁硼材料的旋转永磁体搅拌(PMS)具有磁感应强度较大、电能消耗低、结构较简单等优点。主要对比了电磁搅拌和永磁搅拌的技术特点,介绍了永磁搅拌在方坯连铸结晶器和凝固末端的应用现状;结晶器内永磁搅拌有效改善了铸坯的表面和内部质量,表面小孔缺陷明显减少,改善铸坯中心疏松和中心碳偏析;而应用于高碳钢连铸凝固末端,随着永磁搅拌磁体转速的增加,铸坯中心碳偏析指数明显降低,同时吨钢电能消耗仅约为传统电磁搅拌的15%。     

EMBr对高拉速薄板坯钢水动态行为影响的模拟

在高拉速薄板坯的生产工艺研究中,结晶器内钢水流场是决定坯壳均匀性、液面卷渣概率等铸坯质量问题的关键因素。EMBr能够显著改变钢水流场,是改善这些问题的关键工艺技术。因此,对结晶器内钢水流场的模拟、分析与优化是必不可少的工作。以往的研究中,相关的数据与理论指导较少,针对薄板坯无头轧制产线,高拉速连铸机的分析与研究更鲜有报道。因此基于该高拉速连铸机,采用数值模拟方法获得了结晶器内不同电磁制动电流强度的磁感强度分布。采用电磁与多相流耦合模式,针对不同磁感强度条件下的结晶器钢水流场分布与液面形貌进行了仿真模拟,并分析了电磁制动对液面波动的影响。结果表明,基于固定的工况环境,电磁制动电流值为175 A时钢水流场分布均匀,钢水液面流速相对最低,最高流速约为0.6 m/s,同时液面高度差与剪切角相对最小。该条件最有利于减少因坯壳不均或液面卷渣造成铸坯缺陷的概率。电流值225 A相比125 A时,钢水液面位置磁感强度仅提高0.02 T,液面到达稳定时间仅缩短约1 s。因此存在综合评判下的最优电流值。     

Effects of low-frequency magnetic field on grain boundary segregation in horizontal direct chill casting of 2024 aluminum alloy

1. Introduction Grain boundary segregation in alloys is a scientifically interesting and technologically important subject. Serious grain boundary segregation in direct chill casting of aluminum alloy leads to a great reduction in strength and toughness after heat treatment and mechanical deforma- tion [1,2]. In order to reduce grain boundary segregation, rapid solidification methods are often adopted[3]. However, rapid solidification methods require elaborate processing and/or special expensi…     

改善齿轮钢SAE8620H碳偏析的连铸工艺研究及应用

齿轮钢宏观碳偏析会加重带状级别,影响齿轮热处理变形。最根本解决方法是控制连铸坯碳偏析,在合适的连铸工艺拉速下采用优化结晶器电磁搅拌参数、动态末端电磁搅拌、控制钢水过热度及优化二冷配水的技术手段改善了连铸坯截面碳偏析指数及碳极差。实践结果表明,选择合适的连铸工艺参数及动态末搅技术能够大幅度提升铸坯内部质量,降低齿轮钢SAE8620H宏观碳偏析,达到9点碳极差不高于0.025%、碳偏析指数为0.95~1.05的水平,有效降低了齿轮钢带状级别。同时,轧制圆钢加工成齿轮后热处理变形量小、变形趋势好,产品质量得到了客户的认可。     

低频电磁场对半连续铸造Al-Mg-Si-Cu合金显微组织的影响

采用低频电磁场半连续铸造工艺制备Al-Mg-Si-Cu铝合金铸锭,研究了低频电磁场对Al-Mg-Si-Cu铝合金铸锭组织的影响。结果表明,施加低频电磁场可以细化Al-Mg-Si-Cu铝合金铸锭的晶粒组织,减轻晶内元素的偏析程度。与常规半连续铸造相比,施加频率为20 Hz、电流为120 A的交变电磁场后,铸锭中的等轴晶组织增多,枝晶状组织减少,晶粒尺寸变得更加细小,铸锭边部和中心平均晶粒尺寸由常规半连续铸造的170和259μm分别降至133和187μm,同时有利于提高溶质元素在晶内的分布,很大程度上减轻了溶质元素的偏析。此外,低频电磁场的电磁振荡使得液穴内部温度场和流动场更趋均匀,溶质元素分配系数增大,结晶区间变小,抑制了树枝晶的生长,促进了Al-Mg-Si-Cu合金半连续铸锭中非枝晶组织的形成和溶质元素的强制固溶,并且抑制了溶质元素的偏析。     

电磁搅拌在湘钢6号铸机板坯生产中的使用优化

在断面为260 mm×2 050 mm板坯上使用二冷区电磁搅拌后,为改善常用拉速生产过程中产生的负偏析和更高拉速生产过程中产生的连续中心偏析及疏松,进行了不同搅拌模式及搅拌位置试验和电磁搅拌参数优化试验。试验得出：拉速0.85或0.95 m/min时,使用单对电搅辊能够减轻电搅产生的负偏析,同时可将中心偏析及疏松都控制在C1.0及以下级别;拉速增加到1.05 m/min时,使用两对电搅辊加强搅拌强度才能改善铸坯中心的连续偏析。     

冷轧高强HC250IF钢冲压分层原因分析及改进措施

针对冷轧高强HC250IF带钢冲压分层问题,通过化学成分分析、显微组织观察及能谱分析等手段,明确了铸坯中心P偏析是导致成品带钢冲压分层的根本原因。为此,采取钢水过热度20~30 ℃稳定浇注、提高连铸二冷水冷却强度、投用电磁搅拌、凝固末端精准定位、增加动态轻压下量等措施,有效改善了铸坯中心P偏析,杜绝了冷轧高强HC250IF带钢冲压分层问题。