浇注工艺对DC53钢锭凝固质量影响的数值模拟及工艺实践

利用Thercast模拟软件,对DC53新型冷作模具钢3.2t钢锭在不同浇注工艺下的浇注和凝固过程进行模拟仿真分析,预测了钢锭中疏松等冶金缺陷出现的位置。通过比较不同浇注工艺浇注完成后钢锭中疏松、缩孔等冶金缺陷(Niyama值)的分布规律,提出了DC53新型冷作模具钢3.2t钢锭最佳浇注工艺,并通过现场实践进行验证分析。

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。

锻造用16Mn钢锭凝固的数值模拟及缺陷显微分析

采用有限元分析软件Thercast对22 t的16Mn钢锭凝固过程中的温度场分布、液相分布、Niyama准则数分布等进行了数值模拟分析,并结合光学显微镜、扫描电镜等表征手段分析了钢锭凝固缺陷产生的原因,结果表明:温度场分布及液相分布与实际相吻合;钢锭底部、冒口及钢锭表面区域的Niyama准则数小于1.1,表明这些位置出现缩松缩孔、裂纹的可能性很大;显微分析表明钢锭凝固过程中由于钢液无法充分补充而形成裂纹,裂纹附近灰色物质为MnS塑性夹杂物。结合模拟分析结果和物理分析结果,通过浇注工艺优化及现场生产验证,解决了钢锭凝固缺陷造成的锻造质量问题。

连铸坯凝固末端电磁搅拌位置及连铸工艺优化

为了预测180 mm×220 mm轴承钢方坯的凝固末端位置,对国内某厂方坯连铸机开展射钉试验,并基于Thercast模拟仿真研究了连铸工艺参数(过热度、冷却强度、拉速)对凝固末端位置的研究。结果表明,在过热度20℃、拉速0.85 m/min下,180 mm×220 mm轴承钢方坯的凝固终点距离弯月面11.39 m,而末端电磁搅拌位置在11.40 m,无法充分发挥末端电磁搅拌的作用。根据射钉试验、Thercast仿真结果、设备条件、生产节奏等因素对连铸工艺进行了优化,适当降低结晶器水和足辊水量,保持其他参数不变。连铸坯低倍质量表明,工艺优化前铸坯中心存在疏松缩孔,工艺优化后中心疏松为1级、中心偏析为0级,满足质量要求。此外,通过9点法检验了工艺优化后的铸坯碳极差,其值不高于0.12%,满足质量要求。

钢锭铸锻一体化开坯工艺数值模拟

针对13 t的12Cr2Mo1V钢锭开坯后探伤不合格问题,提出了铸锻一体化开坯数值模拟分析方法。首先在THERCAST软件中完成钢锭的浇铸和凝固过程的仿真分析,然后通过数据共享将铸造数据结果导入到锻造分析软件FORGE中,完成最终的开坯仿真分析。分析表明:通过铸锻一体化开坯数值模拟分析方法,有效地预测了锻件疏松出现的部位。钢锭最初的疏松出现在中心部位,其Niyama值较大,随着锻造过程的进行,中心部位的疏松区域逐渐消失,其Niyama值变小。通过调整开坯过程的重要工艺参数,如锻造比、相对送进量、温度控制等,制定合理的开坯工艺来减轻或消除疏松、缩孔影响,使显微空隙及疏松通过锻压焊合。