超大规格风电用连铸圆坯的氢含量控制

针对直径大于等于800 mm的超大规格风电用连铸圆坯因氢含量高出现探伤不合缺陷的问题,通过检测原辅料水分、利用Hydris定氢仪探究全工序钢水氢含量的变化规律。结果表明,铸坯氢含量的主要来源是原辅料水分、炉气气氛潮湿、耐火材料不完全分解。为降低铸坯氢含量,提出了工艺改进措施:转炉吹炼8 min后应不加或加入水分含量较低的原辅料;LF精炼工序投入较少的原辅料;入VD工序前小渣量控制,破空后低速喂线,控制喂线数量及种类在较小范围;小火烘烤连铸中间包60 min,定期清理中间包透气孔。工艺优化后,VD到站钢水w(H)≤3.6×10^(-6),VD离站钢水w(H)≤0.77×10^(-6),连铸中间包首炉钢水w(H)≤2.0×10^(-6),第2炉w(H)≤1.6×10^(-6),连浇炉次w(H)≤1.1×10^(-6),成功降低了超大规格风电用连铸圆坯的氢含量,保证了成品锻件的质量。

45钢水口结瘤原因及控制

研究了45钢生产过程中中间包水口结瘤问题的原因并提出了改进措施。利用高速数据采集系统及EDX荧光分析技术监测了钢液波动情况及水口结瘤物的成分。结果表明:高熔点Al_(2)O_(3)非金属夹杂物和钙处理过程形成的CaS在中间包浸入式水口内壁聚集是水口结瘤的原因。减少Al_(2)O_(3)的产生量,同时防止过量的[Ca]与[S]形成CaS是解决水口结瘤的根本措施。通过将钢水成品钙含量控制在6×10^(-6)~10×10^(-6);LF过程渣料配比二元碱度控制在3.5~5范围,做到硫含量可控,同时硫合金化前置到VD真空前;将LF离站铝含量控制在≤0.015%;VD真空后减少合金化种类,铝合金化后进行钙处理,间隔时间设定为3~5 min;钢水过热度控制在25~35℃等工艺措施改善了45钢的可浇性,实现了整浇次稳定生产,中间包水口结瘤问题随之解决。

材质对谐波减速器刚轮的耐磨性能影响

采用3种谐波减速器用刚轮材料——2Cr13不锈钢、40Cr中碳合金钢、45钢,通过对其显微组织、硬度、三维及二维形貌的显微磨损、摩擦因数的分析,探究不同材料耐磨性能的差异。结果表明,2Cr13、40Cr的显微组织为回火索氏体,45钢的显微组织为铁素体与珠光体。2Cr13、40Cr硬度相近且远大于45钢。2Cr13磨损形貌为黏着与剥落,磨损机制为黏着磨损;40Cr、45钢磨损形貌为犁沟与剥落、犁沟与黏着,磨损机制为磨粒磨损。3种材料的摩擦因数相差可忽略不计。2Cr13、40Cr、45钢截面的磨损面积分别为5008、1645、6535μm2。硬度相近下,40Cr表现出比2Cr13更优异的耐磨性能。45钢与摩擦副材料的硬度值相差最大,耐磨性能最差。

变形量对冷拉拔低碳镀锌钢丝力学性能的影响

冷拉拔低碳镀锌钢丝以良好的耐蚀性能、焊接性能、与力学性能协同匹配的良好综合性能和低廉的价格广泛应用于轻工业及建筑行业,其中变形量是影响其力学性能、生产成本及良品率的关键因素。通过显微组织分析、力学性能测定、断口观察,研究了Q235冷拉拔低碳镀锌钢丝不同变形量下的加工硬化过程,并分析了断丝及钢丝表面出现箭头状裂纹的原因。结果表明:真应变从0增加到2.41的过程中,抗拉强度、横纵截面硬度随应变量增加呈抛物线状增加,抗拉强度从586.8 MPa增加到1157.1 MPa,横截面硬度比纵截面增加了5.8 HV。塑性变形初期,加工硬化率最大,为364.7 MPa。真应变从0增加到1.91过程中,加工硬化率从364.7 MPa降低到162.2 MPa,真应变从1.91增加到2.41的过程中,加工硬化率又增加到了172.0 MPa。钢丝中存在CaO夹杂物是导致钢丝出现断丝和表面箭头状裂纹的主要原因。

高碳铬轴承钢组织双超细化的研究现状与发展趋势

高端轴承已成为中国高端装备制造业中的“卡脖子”问题。轴承用钢的质量是决定轴承性能、精度、寿命及可靠性的重要基础和保证。轴承钢的发展已经历四代,高碳铬轴承钢始终是使用量最大、适用面最广的轴承关键材料。其在微观组织上追求晶粒和碳化物的双超细化,由晶界碳化物引起的脆化及疲劳破坏是限制其质量进一步提升的瓶颈。目前,传统的组织调控手段存在一些不足,导致轴承钢应用受阻,不足之处主要是未从根本上解决淬火组织中晶界碳化物数量多、尺寸大从而恶化韧性,以及以循环淬火为主的组织超细化手段显著增大热处理变形等问题。本文概述了高性能轴承钢材料的发展现状与趋势,以及组织双超细化的前沿技术;并详细介绍了晶界改质处理和温成形等新技术在高碳铬轴承钢中的应用情况,探讨了组织双超细化技术面临的机遇与挑战。最后指出不仅需要提升轴承钢的冶金质量和研发新型轴承钢材料,还需要对传统轴承钢的组织超细化均匀化、晶界净化调控等进行基础理论研究和技术开发,突破轴承钢、工具钢等过共析钢的共性短板,满足高端轴承国产化需求。

谐波减速器服役过程中柔轮断裂失效原因分析与工艺改进

通过显微组织的观察分析、断口形貌的观察和硬度测定,分析造成柔轮疲劳断裂失效的原因。结果表明,失效柔轮的显微组织为回火屈氏体,柔轮上存在较严重的3级带状组织。虽然存在MnS和Al2O3夹杂物引起的4.42μm微孔,但由于其尺寸和数量较小,不是导致其断裂的主要原因。样品的晶粒整体上较粗大,断口裂纹处晶粒更粗大且更不均匀,断口裂纹处的晶粒尺寸是远离断口晶粒的1.4倍。晶粒粗大使晶界面积减小,导致塑性变形不均匀,易产生应力集中,从而产生初生裂纹,同时也不利于阻碍裂纹的扩展,导致样品发生断裂失效。因此,原奥氏体晶粒粗大是导致柔轮疲劳断裂主要原因。可通过循环热处理或增加正火预处理,达到细化晶粒的作用。

基于提升解决工程问题能力的材料现代研究方法(材料加工)课程教学

基于新形势下对复合型工程人才的需求,培养既有扎实专业知识又有实践能力的专业人才,促进“新工科”专业建设和学生综合能力提高,在研究生课堂教育教学中加强解决工程问题能力培养,为中国制造培养更多大国工匠。

面向行业特色非学历继续工程教育的课程思政建设探究

“十四五”时期是我国由全面建设小康社会向基本实现社会主义现代化迈进的关键时期,也是我国从“教育大国”走向“教育强国”的重要阶段。在这一阶段,新一轮科技革命和产业变革以及复杂的文化环境对我国的人才培养提出了更高要求。非学历继续工程教育是培养高素质复合型人才的重要途径,而课程思政则是高校实现立德树人目标的重要手段,两者均是我国构建高质量教育体系的必要元素。文章概述了行业特色院校非学历继续工程教育的发展现状,以北京市课程思政示范课“轧钢生产原理与实践”为例,详细阐述了“四体协同”思政体系与轧钢专业知识体系有机统一的体系建设,探讨了新形势下行业特色院校推进非学历工程教育课程改革的实践情况。

奶粉罐用镀锡板表面锡灰形成的原因分析与改进

锡灰是镀锡板表面的一种固有缺陷,是锡的氧化产物。奶粉罐用镀锡板要求锡灰达到1级水平。为此,针对450 m/min以上高速镀锡机组的工艺特点,研究了基板表面、活套辊材质和表面、镀前脱脂、镀后漂洗及膜层物质对锡灰形成的影响,提出了控制镀锡板锡灰的相关措施。

数据驱动的文献辅助管线钢产线落锤撕裂韧性内禀特征关联

管道运输是当前长距离输送石油、天然气等能源最经济的方式之一,具有优异的低温韧性是保证管线钢安全运输的重要特征.落锤撕裂试验(Drop weight tear testing,DWTT)是衡量管线钢低温韧性的最有效的方法.在目前的工作中,根据钢厂提供的产线数据集和文献收集的管线钢数据集,建立了基于机器学习的DWTT剪切面积预测模型.基于纯产线数据和文献数据辅助的产线数据构造了两种机器学习策略方案,测试了不同机器学习算法,效果最好的均是随机森林模型,策略一的纯产线数据模型的性能指标皮尔逊相关系数(PCC)为0.64,策略二的文献数据辅助的产线数据模型的性能指标皮尔逊相关系数(PCC)为0.92,文献数据的增加有效提高了DWTT剪切面积预测精度.机器学习技术为优化和预测DWTT剪切面积提供了一种新的思路.

谐波减速器柔轮与柔性轴承断裂失效分析

通过观察显微组织、测定力学性能以及观察断口形貌,对比分析国产失效谐波减速器和日本谐波减速器关重件柔轮和柔性轴承的显微组织和力学性能,并分析了国产谐波减速器过早失效的原因。结果表明,失效谐波减速器柔轮显微组织与日本相同,均为回火屈氏体,失效柔轮平均晶粒尺寸为8.2μm,比日本柔轮平均晶粒尺寸高了1.5μm;失效柔性轴承和日本柔性轴承显微组织均为回火马氏体,失效柔性轴承平均晶粒尺寸为13.1μm,比日本柔性轴承平均晶粒尺寸高出6.9μm。失效谐波减速器柔轮断口呈脆性断裂,无明显裂纹源,但失效的柔性轴承断口存在明显断裂走向,在裂纹源中有大尺寸、聚集性分布的夹杂物。失效轴承钢质洁净度差,存在大尺寸夹杂物,且显微组织晶粒粗大,阻碍裂纹扩展的能力差,导致国产谐波减速器过早失效。

高速铁路用38Si7弹条疲劳失效原因分析

针对38Si7弹条疲劳断裂失效的问题,通过显微组织及断口分析、硬度测试、脱碳层测定等分析其断裂原因。结果表明:弹条的微观组织为回火屈氏体,残余铁素体不大于2级,组织无异常问题;通过优化轧制过程工艺参数将轧材表面完全脱碳层深度降低69%,未能有效提高成品弹条疲劳寿命;裂纹源来自表面压痕,开裂位置为弹条尾部支点,压痕缺陷是导致弹条断裂的最主要原因。经过优化成型模具,消除了弹条表面压痕,提高了成品弹条的疲劳寿命。

基于EDEM的衬板改型及提升筒速补偿低效能机理研究

为提高破煤效率,以黄河大通发电厂内?4.04 m×5.54 m磨煤机为研究对象,探究了不同腔型衬板磨损前后磨介运动的演变过程,以磨介流动状态、碰撞关系、破煤效率、衬板承受冲击能量等进行了衬板改型优化,同时采用调节筒速促进磨损衬板高效破煤的方式,探究了筒速变化带来的介质流动变化规律。结果表明,改进后的衬板型腔使得破煤效率提高了21.7%,同时延长了衬板使用寿命。采用提高筒速补偿衬板磨损带来的破煤率低下是可行的,最大可使破煤率提升98.6%,也造成衬板法向、切向累计接触能量分别提高144.9%,54.9%,加速磨损衬板的淘汰,两种方式均可为提高煤料利用率和生产效益提供理论指导。

加热温度和Nb对弹簧钢60Si2CrVAT完全脱碳层深度和形貌的影响

通过箱式电阻炉等温加热实验,研究了加热温度和0.037%Nb微合金对弹簧钢60Si2CrVAT表面完全脱碳层深度和形貌的影响。实验结果表明：加热时间为90min时,弹簧钢60Si2CrVAT完全脱碳层形成温度为725~925℃,完全脱碳层中铁素体为粗大的柱状晶,并且存在一个完全脱碳敏感的温度区间800~875℃,850℃时完全脱碳层深度达到最大。添加0.037%Nb并没有对弹簧钢60Si2CrVAT完全脱碳层深度有明显影响,但是显著影响了完全脱碳层形貌。

27SiMn钢相变规律与强韧化热处理

通过研究连续冷却和等温相变规律,确定了27Si Mn钢贝氏体相变的条件,设计了其两段淬火+低温回火热处理工艺,从而获得贝氏体组织。结果表明:当过冷奥氏体以3~40℃/s连续冷却时,存在贝氏体相变,并且随着冷速增加,贝氏体量先逐渐增加然后逐渐减少;贝氏体等温相变温度区间为390~450℃。910℃加热30 min,油冷至(450±10)℃再空冷至室温分段淬火,然后250℃回火低温40 min,27Si Mn钢获得贝氏体组织,其抗拉强度890 MPa,屈服强度693 MPa,断后伸长率28.0%,断面收缩率67.0%,冲击功64 J,具有良好的强度、塑性和韧性匹配。

GCr15球化珠光体组织在热处理过程中碳化物的遗传性

通过热处理实验,结合定量金相分析,对轴承钢GCr15球化珠光体组织在淬火+回火过程中的碳化物遗传性进行了研究。结果表明:经过淬火+回火处理后,碳化物的平均直径和直径分布均方差均减小,尺寸均匀性得到提高;球化组织和回火组织中的碳化物体积分数、碳化物尺寸和尺寸均匀性变化趋势相同,定量揭示了热处理过程中碳化物的遗传性。

胀断连杆用非调质钢C70S6的材料特性及组织性能控制

采用金相分析、硬度测定和热模拟压缩变形等实验,结合采集的工业生产数据,研究了胀断连杆用非调质钢C70S6的材料特性及组织性能控制。主要包括动态连续冷却相变规律及其影响,先共析铁素体的特性及影响,以及硬度的影响因素分析及控制。结果表明:动态连续冷却过程中,随着冷速在0.5~20℃/s范围内变化时,组织类型和含量的变化均不大;金相检验误判是部分连杆锻造企业发现连杆内部存在铁素体含量超标的主要原因;碳当量和索氏体化率是调控硬度的关键。

级环境下离心压气机扩压器叶片气动优化设计

在级环境下采用人工神经网络和遗传算法在对设计工况下的离心压气机扩压器叶片型线进行了优化,并采用数值方法对优化前、后离心压气机级的气动性能进行了对比分析.结果表明:在设计工况下,优化后的叶片扩压器静压恢复系数提高了11.7%,总压损失系数减少了21.12%,离心压气机级绝热等熵效率提高1.64%,达到了86.01%;非设计工况下离心压气机的气动性能也有显著改善;优化后离心压气机级在设计转速下喘振裕度有所提高,阻塞裕度略有降低.

金属薄板冷轧工艺润滑基础实验研究

以铝合金板和IF钢板为代表,研究金属薄板冷轧工艺润滑的作用与效果。实验对不同润滑条件下冷轧时的轧制工艺参数进行分析,并对金属薄板轧后表面形貌情况进行观察。结果表明:通过冷轧工艺润滑可以明显提高轧机轧制能力、显著降低轧制过程中的力能消耗(轧制力、轧制力矩),有效地改善轧件表面质量。

谐波减速器特殊钢材质柔轮的组织和力学性能分析

通过定量分析合金成分、显微组织,以及测定力学性能和观察断口,对比研究了某国产柔轮和日本哈默纳科的谐波减速器礼帽型特殊钢材质柔轮的组织和力学性能。结果表明:两者成分差异在于V-Ti-Nb复合微合金设计;国产柔轮组织不仅粗大,晶粒度比日本的小1.0~4.0级,而且稳定性差,晶粒度级差达3.0级;日本柔轮桶部、膜片部径向与周向的强度均具有很好的一致性;国产柔轮与日本柔轮的强度和塑性基本一致,但稳定性很差。国产柔轮的洁净度较差,存在直径为3.0~6.0μm的Al_2O_3脆性夹杂物,以及组织粗大且不均匀是其疲劳寿命短和稳定性差的主要原因。