高碳耐磨球钢大方坯连铸过程凝固定律及在轻压下过程中的应用

基于ANSYS软件建立310 mm×360 mm(长×宽)断面大方坯连铸过程二维凝固传热数学模型,通过窄面射钉试验及铸坯表面测温对模型的准确性进行验证,模拟不同碳质量分数高碳耐磨球钢大方坯宽面和窄面凝固坯壳的生长规律,将计算结果应用于轻压下过程中并进行现场试验。研究结果表明:模型能精确地获得不同工况下任意位置铸坯凝固坯壳的厚度分布、凝固终点位置及中心固相率。不同碳质量分数的高碳耐磨球钢具有相同的凝固规律:结晶器弯月面至二冷区出口,铸坯柱状晶区的凝固坯壳厚度与凝固时间的平方根呈线性关系,符合平方根定律,平方根定律的修正项与过热度有关;二冷区出口至凝固终点,相应铸坯等轴晶区凝固坯壳厚度与凝固时间的平方根呈非线性关系;根据凝固传热模型计算的高碳耐磨球钢BU铸坯中心固相率分布,结合轻压下合适的压下区间要求,拉速从0.43 m/min增加到0.52 m/min,轻压下可压区间增加,铸坯的中心碳偏析明显减少。

高碳耐磨球钢大方坯凝固及坯壳生长规律研究

基于ANSYS软件建立了310mm×360mm断面大方坯连铸过程二维凝固传热数学模型,通过窄面射钉试验及铸坯表面测温对模型的准确性进行了验证,模拟了不同碳含量的高碳耐磨球钢大方坯宽面和窄面凝固坯壳的生长。结果表明模型能精确地获得不同工况下任意位置凝固坯壳的厚度分布、凝固终点位置及铸坯中心固相率;发现不同碳含量的高碳耐磨球钢具有相同的凝固规律:结晶器弯月面至二冷区出口,相应的铸坯柱状晶区凝固坯壳厚度与凝固时间的平方根呈线性关系,符合平方根定律,并对平方根定律进行了修正,修正项与过热度有关;二冷区出口至凝固终点,相应的铸坯等轴晶区凝固坯壳厚度与凝固时间的平方根呈非线性关系,不再符合平方根定律。

微合金元素Nb对B5钢力学性能和微观组织的影响

利用扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)和电子万能试验机等研究了微合金元素Nb对高碳耐磨钢球用B5钢微观组织和力学性能的影响。结果表明:添加质量分数为0.040%的铌元素后,高碳耐磨钢球用B5钢的晶粒尺寸从27.60μm降低到21.25μm,珠光体团尺寸从12.1μm减小至7.7μm,珠光体片层间距降低了约15%,渗碳体片展弦比减小;第二相粒子(Nb, Ti)C的析出起到沉淀强化的同时,也促使渗碳体片层出现碎化、断开现象。添加质量分数为0.040%的铌元素后,提高了高碳耐磨钢球用B5钢的强度和塑性,其抗拉强度为1026 MPa;断后伸长率为11.8%。

凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技术对大方坯高碳钢偏析和中心缩孔的影响

基于ANSYS软件建立了310 mm×360 mm断面大方坯连铸过程二维凝固传热数学模型,并采用窄面射钉试验及铸坯表面测温试验对模型的准确性进行了验证.通过模型研究了过热度、拉速和二冷比水量对铸坯中心固相率以及凝固坯壳分布的影响,并结合高碳耐磨球钢BU的高温拉伸试验结果,确定了最佳的拉速以及最优轻压下压下区间要求.通过工业试验对理论模型进行了验证,并分析研究了拉速对采用凝固末端电磁搅拌(F-EMS)以及凝固末端17 mm大压下量的轻压下技术生产310 mm×360 mm断面大方坯高碳耐磨球钢BU铸坯的偏析和中心缩孔的影响.结果表明:采用凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技术,通过调整拉速优先满足轻压下压下区间要求,可显著降低中心偏析、V型偏析及中心缩孔,但如果仅达到凝固末端电磁搅拌位置要求时,则铸坯中心质量不会得到明显改善.拉速为0.52 m·min^(-1)且轻压下压下区间铸坯中心固相率为0.30~0.75时,偏析和中心缩孔有很大程度的改善,不合理的压下量分配会引起铸坯出现内裂纹以及中心负偏析.