Or5大型合金钢铸锭热应力状态的模拟分析

为了解决Cr5钢锭因铸造热应力产生表面裂纹的问题,构建了几何物理模型,确立了借助于ADSTEFAN软件和实测钢锭温度场相结合求解钢锭应力状态的模拟方法.通过模拟不同浇注温度、不同锭型和不同尺寸钢锭的浇注和凝固过程,分析它们的应力分布趋势,从中获得合理的浇注温度和锭型.     

锭模斜度及浇注工艺对钢锭质量影响的数值模拟研究

采用THERCAST模拟软件,模拟35 t钢锭的浇注和凝固过程,分析钢锭内部缺陷形成的原因。模拟计算锭模斜度、浇注温度和浇注速度对缺陷分布的影响,得出材料为30Cr Ni Mo8的35 t钢锭最佳浇注工艺方案。     

沸腾钢液芯锭的加热与轧制

液芯钢锭能充分地利用浇注后钢锭本身在凝固过程中放出的潜热,只需少加热,甚至不加热即可以进行轧制,这对于缩短钢锭在炉时间、节约燃料、降低轧制能耗、减少偏析具有很大的现实意义和经济效益。近年来,武钢进行液芯锭加热轧制的研究和生产实践,取得了明显效果。1 理论依据实现液芯加热和轧制的关键,在于正确地预示钢锭在冷凝、加热、轧制过程中的热状态,即钢锭的凝固场和温度场,特别是     

17CrNiMo6钢锭锻造开裂原因分析

17CrNiMo6齿轮轴锻件钢锭在锻造过程中,钢锭锭身开裂,裂口处呈撕裂状,与变形方向垂直,显示柱状晶特征,经对该开裂区域取样,进行宏观和微观、金相组织、化学成分及力学性能分析,最终确定导致钢锭开裂的原因为柱状晶发达及晶粒粗大。进一步经过验证试验,说明柱状晶发达及晶粒粗大是在冶炼浇注后钢锭的凝固过程中形成的。通过对冶炼浇注过程采取一些控制措施,使得开裂问题得到明显改善。     

钢锭凝固过程温度场数值模拟

本研究采用大型商业软件MSC.Marc建立了38t钢锭凝固传热数学模型,模型中的钢热物性参数是通过钢凝固过程微观偏析模型预测钢锭凝固过程相的变化规律,并根据钢锭凝固过程钢热物性参数与相组成之间的关系式来确定.随后采用红外测温试验验证了钢锭凝固传热数学模型,并模拟了钢锭凝固过程温度场变化规律以及不同浇注温度和冒口保温条件对钢锭凝固过程的影响.结果表明:钢锭凝固过程由钢锭底部向冒口逐渐凝固,随着钢锭冒口发热剂的加入,钢锭凝固末期,最后凝固区域逐渐从无发热剂情况时位于钢锭本体向冒口区域移动.38t钢锭4125V2钢可采用向浇注后冒口加入200 mm厚发热剂增强钢锭凝固末期钢液补缩能力,脱模时间为浇注后12.5 h.     

锭重兼容式锭型设计对钢锭凝固质量影响的模拟

阐述了39~45t锭重兼容式锭型的设计思想,利用AnyCasting软件对其凝固过程及凝固质量进行了数值模拟研究。主要分析了搭配锭模垫圈致使锭型参数变化对钢锭凝固过程中温度场分布和凝固缺陷的影响。结果表明,39~45t锭重兼容式锭型允许的锭型参数变化不会明显改变钢锭凝固质量,其冒容比(14.52%)维持不变、细长比由1.437增至1.737、锥度由4.89%降低至4.01%,不会改变钢锭的凝固顺序。锭重的变化对钢锭中的C元素偏析分布的作用不明显;同时,随着锭重的增加,一次缩孔深度缩短,而缩松缺陷仍存在且位置下移。     

大型钢锭充型和凝固过程的数值模拟

采用铸造CAE软件对25t钢锭的充型和凝固过程进行了数值模拟与分析,并用生产现场的实测数据对模拟结果进行比较,验证了模型的适用性。探讨了大型钢锭在凝固过程中温度场的变化规律,对钢锭中可能存在的缺陷及位置进行了预测。通过数值模拟发现,冒口容积偏大,冒口补缩效果较好,锭身没有宏观缩孔,但轴线缩松仍然存在。可适当降低冒口容积,并在后续生产中增加搅拌,以消除中心偏析,提高钢锭质量。根据模拟显示的钢锭完全凝固时间,可将脱模时间提前到钢锭浇注完成后的6.4h。     

细长电极锭凝固缺陷的模拟

以高径比为9的细长电极锭为研究对象,利用AnyCasting软件对该锭凝固过程进行数值模拟,并依据Niyama判据,对凝固缺陷的产生进行预测,分析冒容比、发热剂发热时间、浇注温度和浇注速度等工艺参数对凝固缺陷的影响。模拟结果表明,利用AnyCasting模拟出细长电极锭的凝固缺陷主要分布在冒口顶部和电极锭心部,和实际凝固过程中产生缺陷部位基本一致;冒容比为10%,发热剂发热60min,浇注温度为1 560℃和浇注速度为0.65m/s时,可有效改善电极锭的缺陷,得到品质合格的电极锭。     

冒口参数对17CrNiMo6钢锭质量及利用率的影响

钢锭利用率是冶金企业的重要经济技术指标之一。针对某钢厂6.8吨17Cr Ni Mo6钢锭利用率偏低问题,采用上小下大敞口锭模、悬挂绝热板、添加保护渣及调整冒口参数等工艺,以提高钢锭利用率。利用Pro CAST软件对不同冒容比参数下的热传递、冒口钢液收缩、冒口凝固过程、缩孔深度及冒口缺陷的变化规律进行了数值模拟,探讨不同绝热板厚度和冒口浇高对钢锭质量的影响。研究结果表明,在原浇注温度和浇注速度条件下,把绝热板厚度从50 mm增加到80 mm,冒口浇高从350 mm降低到320 mm时,冒口缩孔尖细的底部深度由216.61 mm缩短到61.76 mm,冒容比由12%降至9.56%,且不会影响锭身质量。     

锭模倒角对17CrNiMo6钢锭皮下夹渣的影响

大钢锭铸造过程中产生皮下夹渣缺陷的主要因素有热流分布、温度梯度、锭模初始温度和卷渣量等,其中锭模与底盘处的倒角大小是影响热流分布及钢液初期翻滚程度的重要因素。针对某钢厂6.8 t 17CrNiMo6钢锭尾皮下夹渣质量问题,利用ProCAST软件对不同倒角的锭型在凝固过程中温度场和流场的变化规律进行数值模拟,分析影响钢锭质量的因素,对钢锭中可能存在的缺陷及位置进行了预测和验证,并提出了悬挂保护渣和增大倒角的工艺改进方案。研究表明:钢锭倒角处底部优先于钢锭侧壁凝固,其中R=150 mm比R=100 mm晚200 s左右凝固。提高锭模温度到600℃可使钢锭坯壳凝固时间推迟500 s;锭模与底盘处采用倒角连接可减少皮下夹渣,当倒角R=150 mm时,皮下夹杂缺陷率可降低到1.423%。     

52吨B.E.S.T.锻造钢锭的质量特性

<正> 重型锻件的质量特性是由材料性能和材质均匀性来决定的,而生产优质锻造钢锭的先决条件是采用相应的冶炼和铸造工艺。例如,将钢中的含磷量和含硫量降低到最低限度就能够显著地改善材料性能。在金属液凝固期间,由于物理和冶金现象,在惯常生产的钢锭中就产生不均匀性或偏析。这些偏析的避免或减小也只能通过干预钢锭凝固过程才能达到。Bhler电渣补注方法是一个强烈影响钢锭凝固过程的方法。B.E.S.T.(Bhler电渣补注)法的特点就是在钢锭浇注以后,将热能输入液态的锭体之中。输入钢锭冒口     

42CrMo模铸钢锭凝固场数值仿真与超声检测分析

采用大型商业软件ProCAST建立了钢锭凝固传热数值仿真,钢锭模在凝固过程中的温度场是空间和时间的变化量,属于三维不稳定态传热.为了验证钢锭凝固过程温度场变化对钢锭冶金缺陷的影响,本文采用24寸42CrMo钢种钢锭模进行数值仿真.采取钢锭浇注过热度、断面温度梯度、液相线和固相线的分析,模拟了钢锭凝固过程中温度场、凝固分...     

大型钢锭凝固过程三维数值模拟

开发了大型钢锭凝固过程三维模拟程序。利用本程序对53 t钢锭的凝固过程进行了模拟,预测的钢锭和锭模中典型测试点的冷却曲线、钢锭完全凝固时间及冒口一次缩孔形状等与商用有限元软件ProCAST的计算结果吻合良好。     

大型真空锭浇注过程温度控制分析

以450 t钢锭与340 t钢锭生产为例,分析大型真空锭浇注过程中温度的控制。通过分析与曲线拟合,得出大型钢锭多包合浇过程中各包温降与温降因子的关系式,为优化出钢温度提供较好的理论依据。     

牵拉速度和浇注温度对钛扁锭凝固界面的影响

通过对连铸过程中钛扁锭的固-液界面形貌分析,研究了拉锭速度和浇注温度对钛锭固-液界面的影响规律。利用有限元法对电子束冷床炉熔炼大规格钛扁锭连铸凝固过程进行模拟研究,通过对钛扁锭进行温度场稳态模拟计算后,获得了浇注温度和拉锭速度对钛扁锭凝固达到稳态时凝固界面形貌和固相分数的影响机制。     

三维钢锭与锭模温度场耦合有限元分析系统

清华大学开发了钢锭与锭模在钢锭凝固过程中三维温度场分析软件,提出了专用的网格划分方法和气隙边界热交换的一种新的处理方式。系统分析了22t钢锭的凝固过程,并与实测结果进行了对比分析。     

15 t圆形自耗电极钢锭研制实践

介绍了15 t圆形自耗电极钢锭的研制过程。进行了圆形钢锭模设计和制作、圆形自耗电极钢锭的冶炼浇注工艺参数设计,完成了15 t 42CrMo圆形自耗电极钢锭的试制。对钢锭纵裂现象提出了工艺改进措施,并进行了实施。结果表明,钢液中Al含量为0.016%,钢锭浇注温度为1550℃,锭身浇注时间为19.5 min时,自耗电极钢锭表面质量良好。钢锭头尾部的元素均匀性良好,锭身同一截面C、Si、Mn、Cr、P的最大偏析量分别为0.03%、0.02%、0.02%、0.03%、0.001%,S和Mo元素无偏析。     

锻造用钢锭凝固过程热应力场数值模拟

采用三维瞬态传热有限元方法,对13t锻造钢锭在凝固过程中的温度场和热应力场分布进行了数值计算及分析,探讨了钢锭在凝固过程中的应力分布规律.分析结果表明,在钢锭凝固初期,钢锭模内部承受压应力,外部承受托应力.由于凝固收缩,钢锭在凝固初期外表面受拉应力的作用.随着凝固的进行,锭模的热应力值不断下降.凝固结束时,钢锭呈表面受压心部受拉的应力分布状态.在凝固过程中,钢锭在反向圆弧处的收缩量最小,小倒角处的收缩量最大.本模拟可为优化钢锭模设计、提高钢锭质量提供依据.     

信息

二重最大的大气下注钢锭浇注成功目前二重集团公司最大的大气下注钢锭在锻造分厂炼钢车间冶炼浇注成功。锻造分厂炼钢车间自80t电炉顺利投产以来,生产节奏逐步加快,但真空周转困难的问题仍然制约着生产。为了解决这一难题,锻造分厂决定攻克这一难关,把铸管模、方钢等产品外的小型真空锭改为大气下注锭。通过一段时间的生产,钢锭质量稳定。本次冶炼浇注60CrMnMo轧辊用钢锭,重量达72t,是目前集团公司采用大气下注最大的钢锭。由于钢锭的高度、吨位都较大,钢锭模、帽口、压环距中注管很近,装配过程极易出现碰撞,影响装配质量。为了避免发生跑…     

600吨级低偏析高纯净特大合金钢锭极限制造技术研究与应用

为解决600吨级低偏析高纯净特大合金钢锭极限制造技术难题,研究开发出了超低磷粗炼钢水及钢包炉高纯钢水冶炼、钢包炉衬寿命提高与优化、四炉合浇高寿命水口、大钢锭成分偏析控制、浇注温度梯度化精确控制、特大型钢锭凝固数值模拟及锭型设计、防粘模脱模等多项关键技术,在国内率先制造成功了600吨级低偏析高纯净特大合金钢锭,并形成批量生产。现已用特大钢锭成功锻制出了6件1100 MW核电半速转子交用户使用。