厚大铸钢件的气孔缺陷分析及预防措施

厚大铸钢件在铸造生产过程中极易出现各种影响铸件使用性能的缺陷,针对厚大铸钢件在生产过程中遇到的气孔缺陷进行分析,通过优化造型工艺、改进熔炼工艺可有效减少气孔发生,从而解决厚大铸钢件在生产过程中易出现气孔缺陷的问题,提高铸件的质量。

基于ProCAST的厚大断面铸钢主轴承座的数值仿真与工艺优化

对钻井泵主轴承座的铸造工艺进行了模拟和优化。应用UG软件进行铸件3D建模,利用ProCAST软件进行凝固过程数值模拟,对铸件缺陷部位进行切片分析,并优化了铸造工艺方案。结果表明:采用水平浇注方式和大模数发热保温冒口,增大了热节部位钢水补缩量,同时在冒口远端放置外冷铁,使铸件形成顺序凝固;采用优化工艺方案成功消除了铸件关键区域的缩孔缩松缺陷。

铸钢件表面镀锌层的质量评价

采用覆盖能力和分散能力好的电镀液对铸钢件进行电镀锌。按照国家相关标准对镀层进行质量检测,结果表明该镀层附着力强、光泽度好。通过电子扫描电镜对镀层表面形貌进行分析,结果表明该镀层厚度均匀、致密度好,镀层向基体金属方向呈现锌减少、铁增多的趋势。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢148 mm厚板尾部分层缺陷分析及控制工艺

采用扫描电镜及电子探针对55 t钢锭成材148 mm厚2.25Cr-1Mo-0.25V钢板尾部分层缺陷进行观察分析,结果表明:分层缺陷是由于模铸保护渣卷入钢液造成的。为减少钢板尾部分层缺陷,对冶炼工艺进行优化,精炼过程中采用碳粉、电石及1.2~2.0 kg/t钢Al线复合脱氧工艺,真空后软吹12~14 min,采用高粘度、低熔点、高熔速及膨胀系数较大的模铸保护渣。优化工艺后,钢板尾部分层缺陷出现概率分别为11.3%、9.6%、6.9%,分层缺陷导致钢板废品率由原8.1%降至1.7%。

316不锈钢板坯连铸结晶器内坯壳厚度模拟

为研究连铸过程中高温区δ铁素体含量对凝固传热的影响,采用商业有限元软件ANSYS,利用单元生死技术,对316不锈钢板坯的浇注过程进行了模拟。采用2-D模型,分别计算了δ铁素体含量为0、25%、50%、75%及100%时坯壳出口温度、坯壳厚度及表面温度的变化,探讨了坯壳生长及厚度变化规律。结果表明,随着δ铁素体含量升高,坯壳出口温度升高,表面温度变化剧烈,坯壳的出口厚度减薄。

大壁厚14CrNi5MoV铸钢的组织及力学性能研究

通过低碳微合金化成分设计,试制出了一种大壁厚14CrNi5MoV铸钢。组织和力学性能研究结果表明,试制铸钢具有良好的淬透性,调质后可获得均匀细小的回火马氏体组织,其各项力学性能完全满足技术指标要求,并且低温韧性良好,截面性能优良。

基于数值模拟的铸钢基体堆焊锻模焊层厚度优化

为解决目前模具制造业中遇到的高成本、低寿命等问题,文中提出了一种基于铸钢基体的表面堆焊制备锻模的方法.针对其中焊接厚度的控制难题,将试验验证与计算机有限元数值分析相结合,建立了基于ZG310-570基体表面堆焊模具的有限元简化模型,采用热循环曲线法模拟铸钢基体模具表面堆焊及回火去应力过程,并分析温度场和不同焊接层厚度的残余应力场分布.结果表明:有限元数值分析能较好地模拟实际铸钢基体表面堆焊锻模的制备过程;基体近焊缝位置等效应力随焊接厚度的增加而降低,到焊层厚度为15 mm后趋于平稳;远离焊缝位置的残余应力随焊接厚度增加而逐渐升高,焊道对基体部位的影响也随之增大,使得铸钢基体材料在使用过程中出现缺陷的可能性显著增加.综合考虑焊接厚度对铸钢基体的影响及模具制造成本等因素,认定该工艺条件下铸钢基体表面堆焊层的最优厚度为15mm.

厚壁铸造奥氏体不锈钢管道焊缝超声相控阵检测技术概述

铸造奥氏体不锈钢(Cast austenitic stainless steel,CASS)管道的焊接质量直接关系到核反应堆的安全,在核动力装置的检验规范中,对此类焊缝加工质量及服役期间状况提出无损检测的强制性要求,但CASS焊缝组织状态的复杂性给超声检测工作带来困难,研究采用相控阵超声检测(Phased array ultrasonic testing,PAUT)技术解决这一难题已成为国内外无损检测工作者关注的热点。概述厚壁CASS管道焊缝PAUT技术的难点,归纳相应的关键技术及解决策略,并简述近期国内外相关研究工作的进展和成果,以期为厚壁CASS管道焊缝的PAUT技术提供借鉴和参考。

厚大断面大型铸钢件的工艺研究与实践

重点阐述了在受熔化能力限制的条件下，采用集中冒口，确定冒口数量、大小、位置和补缩通道等技术措施，成功地浇注出重量为２１０００ｋｇ的铸件。在现有的熔化条件下，生产能力提高２７％。

铸态T/P91耐热合金钢热加工图与热挤压工艺

利用热力模拟实验研究铸态耐热合金钢T/P91材料在热加工温度范围900～1200℃、应变速率范围0.01～5 s-1、变形量60%、70%下的真应力-应变曲线,并建立铸态T/P91合金钢的热变形本构方程;利用DMM动态材料模型计算出铸态T/P91合金钢在热变形中的耗散因子和流变失稳判据,绘制出热加工图。结果表明,热加工图预测的安全区晶粒组织均匀、组织易出现失稳开裂和组织粗大的缺陷,T/P91合金钢的热加工要避免高温低应变;利用DEFROM-3D软件通过数值模拟研究挤压工艺参数对挤压过程动态再结晶的影响,制定工艺参数为：挤压温度1500～1200℃,挤压比9,挤压速度26～36 mm/s。

原位统计分布分析在焊接结构用大壁厚钢铸件应用性能评价中的应用

大壁厚钢铸件广泛应用于超大型焊接工程结构中,提高大壁厚钢铸件的冶金质量是确保结构安全的重要保证。为加强今后大壁厚钢铸件生产过程中的冶金质量控制,采用金属原位统计分布分析技术和热模拟技术对边长为1000mm的方形铸件进行元素分布测定及热模拟试验,并对铸件的力学性能、金相组织进行了分析,以进行使用性能评价研究。发现距离表面110mm附近存在偏析带,C、Mn、Si、P均有不同程度的富集,而含Al夹杂物较少。铸件四分之一厚度处存在明显的负偏析区。铸件心部则存在较明显的中心疏松和正偏析,同时也存在主要含Al、Ti等元素的夹杂物富集。试验结果表明溶质元素C偏析造成了铸件在不同位置连续转变曲线和拉伸性能的明显差异,并会对焊接性造成影响。金属原位统计分布分析技术可以全面反映铸件的元素偏析情况,从而更有针对性地做好质量控制措施。

厚板钢种与厚板坯连铸机装机技术

分析了连铸机生产厚板钢种时容易出现的质量缺陷及厚板坯连铸机的特点。

厚大钢铸件防粘砂用造型材料的研究

提出了防粘砂造型材料的设计原理，研制了一种新的刚玉质型砂和涂料，成功地浇注了壁厚３００ｍｍ，重十余吨的钢铸件，完全消除了粘砂缺陷，同时易于清砂，型砂的综合性能不亚于进口的铬铁矿砂。

强制风冷在大型铸钢件砂芯上的应用

通过活动横梁铸件简化模型研究了冷铁、自然风冷和强制风冷对厚壁回转体大型铸钢件凝固时间和砂芯温度场的影响。砂芯采用强制风冷铸件凝固时间最短,而采用冷铁不能缩短铸件凝固时间。通过对比不同冷却条件砂芯的温度场发现无强制冷却砂芯和冷铁砂芯分别在13 h和12 h出现热饱和现象,随后砂芯中心到铸件的温度梯度转为负值,砂芯向铸件输送热量;而砂芯采用自然风冷和强制风冷时从砂芯中心到铸件建立了正的温度梯度,能有效吸收铸件凝固期间释放的热量而改善其冷却条件;强制风冷对流换热系数高,冷却作用明显。对活动横梁铸件原始工艺改进,砂芯采用强制风冷;模拟结果与原始工艺相比缩孔位置上移,表明冒口补缩能力增强;同时砂芯实测温度场与模拟温度场相吻合,验证了模拟结果的可行性,由于砂芯在高温热作用下的时间短,经改进工艺所生产的活动横梁铸件中心孔表面无机械粘砂。

首钢轴承钢连铸坯壳厚度变化及液相穴位置测定研究

通过射钉试验方法，在恒定的连铸机二冷条件下，测定200mm×200mmGCr15轴承钢在不同拉速下二冷段不同位置的坯壳厚度，由此推算出连铸坯凝固终点位置，为评价连铸机综合冷却能力、优化二冷制度和控制凝固终点提供了重要根据。

800MN油压机上板梁厚大型板类铸钢件的铸造

800 MN油压机的上板梁单体净重233 t,板厚1 025 mm,为目前国内外大型铸钢中板厚最大的铸钢件之一,技术要求高,实际铸造生产难度极大。经过对其工艺技术的分析,制定针对性的工艺措施,同时利用计算机凝固模拟技术进行了验证与完善,成功铸造了800 MN油压机上板梁。

不同板厚对连铸船体钢10CrNiCu显微组织的影响

利用透射电镜对不同厚度的 10CrNiCu连铸船体钢板的显微组织进行了研究。结果表明 ,在同样的热轧和高温回火工艺条件下 ,随板厚的增加 ,钢板组织中除铁素体与珠光体外 ,逐渐出现了贝氏体分解物 ;铁素体晶粒变大 ,晶界上的第二相增多且长大 ;珠光体片层间距离也略有增加。

高强度厚壁ZG10MnNiCu铸钢的去氢工艺研究

通过对拉伸断口微观形貌观察,研究了去氢处理工艺对高强度厚壁ZG10MnNiCu铸钢性能的影响。试验结果表明:氢是造成厚壁铸钢塑性较差的原因,低温去氢处理不能有效去除铸钢内部的氢,必须采用高温去氢处理工艺。

厚壁铸钢件多层多道补焊残余应力分布仿真

为了降低在役汽轮机汽缸补焊后的残余应力,利用ABAQUS中的生死单元技术对存在缺陷的厚壁铸钢件多层多道补焊后的残余应力分布进行了仿真计算。在保证精度条件下,采用了分段式热源模型,研究了厚壁铸钢件补焊过程的热循环曲线及三维模型的焊接残余应力分布状态,分析了不同预热温度及不同层厚对补焊区域残余应力分布的影响,得到了厚壁铸钢件补焊所需的较为合理的预热温度区间和相应的层厚层道数量匹配的焊接修复方法。

大壁厚ZG230-450H铸件强度预测方法

对存在严重偏析的1 000 mm大壁厚ZG230-450H铸钢件取样进行小试样正火+不同温度回火热处理,采用主成分分析方法和强度数据多元线性回归法分析测试数据发现, C含量和回火温度是影响铸钢强度的两个主要因素。通过分析大壁厚ZG230-450H的合金元素、回火温度与一定晶粒度下铸钢强度的关系,建立了晶粒度为8.5级时铸钢强度预测模型以及基于HallPetch关系的不同晶粒度下强度的换算公式。考虑到铸钢壁厚的影响,并结合生产数据,对模型进行了修正和检验。结果显示,该强度预测方法具有一定的实用价值。