42CrMo连铸工艺优化及铸坯中心偏析控制

发布时间：2020-11-09 01:25

　　 42CrMo钢含碳量较高,在连铸时易产生中心偏析和中心疏松等质量问题,使得后续产品组织和性能不均匀,从而影响其使用性能。本课题以42CrMo作为研究对象,通过优化连铸工艺参数提高铸坯等轴晶率和采用合理的轻压下来改善铸坯的中心偏析,提高铸坯内部质量。本文首先采用Gleeble对42CrMo铸坯的高温力学性能进行测试,分析了温度对铸坯强度和塑性的影响,通过扫描电镜对拉伸试样断口形貌进行观察分析,采用金相电子显微镜对拉断连铸坯试样的纵截面进行金相组织观察,以分析不同温度下42CrMo铸坯断裂机理;其次通过凝固组织数值模拟了连铸工艺参数(过热度,拉坯速度以及二冷强度)对42CrMo铸坯凝固组织的影响,并分析了连铸工艺参数与铸坯等轴晶率的定量关系。最后计算连铸工艺参数对42CrMo铸坯轻压下位置、压下量的影响,并得到了连铸工艺参数与压下位置的定量关系。由42CrMo铸坯高温力学性能测试结果知在850 ℃-1150 ℃温度区间内铸坯塑性最好,是其高温塑性区;其第III脆性温度区为650 ℃-825 ℃。所以连铸过程中应避开此温度范围,控制铸坯的表面温度在850 ℃-1150℃;其中高温塑性区的断裂机制主要表现为塑性断裂,第III脆性温度区的断裂机制主要表现为沿晶断裂的断裂特征,为脆性断裂。随过热度增加,二冷强度的增加,拉坯速度的增加,42CrMo铸坯的等轴晶率随之降低,它们之间的定量关系式分别为:y= 99.69-0.18△T-2.14△r2;4 y = 99.18-9.18W-1.62W~2;y=95.4 + 1.99V-2.232。比较发现过热度对42CrMo铸坯等轴晶率的影响最大,其次是二冷强度以及拉坯速度。要提高42CrMo铸坯等轴晶率,减少其中心偏析,应采用降低过热度以及弱二冷强度和低拉坯速度连铸工艺。42CrMo铸坯轻压下位置与过热度和拉坯速度呈线性增加关系,定量关系式分别为:L_(fs0.5) =15.41 + 0.035△T;Lfs0.91=17.37+0.03△T;L_(fs0.5) =-3.958 + 20.11V;L_(fs0.95) =-5.158 + 23.13V。二冷强度与42CrMo轻压下位置呈线性下降关系,定量关系式为:L_(fs0.5) =18.67-2.58W;L_(fs0.95) =21.66-3.50W。比较发现拉坯速度对42CrMo铸坯压下位置的影响最大,其次是二冷强度,然后根据压下区间坯壳厚度,结合临界应变可计算得到轻压下的压下量。通过连铸工艺参数和压下位置的定量关系式,有助于工厂在调整连铸工艺参数时快速方便地制定轻压下参数。基于以上研究结果,优化连铸工艺参数,即降低过热度,选择弱的二冷强度以及拉坯速度,优化42CrMo铸坯轻压工艺参数,结果检测发现42CrMo铸坯中心偏析和中心疏松得到改善,符合技术条件要求。
【学位单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TF777
【部分图文】：

图 1.1 铸坯凝固末端两相区示意图.1 Sketch of mushy zone in solidification end of 补充因凝固而产生的体积收缩，如果压心偏析和疏松，压下量过大会造成铸坯轴辊的寿命。但是直接通过坯壳的前后为了更加准确的计算总压下量，许多学压下量，即压下效率。下对未凝固的钢铁的偏析和变形行为得响，压下量与压下位置处的液芯厚度成大的压下量都不能改善中心偏析，并且下率压下单位时间内的压下量，合适的压下的浓缩钢液。压下速率过小时，即小于

图 2.1 42CrMo 铸坯应力-应变曲线Fig. 2.1 Stress -strain curve of 42CrMo slabCrMo铸坯的强度分析42CrMo 铸坯的抗拉强度2.2 为温度-抗拉强度的变化曲线。如图所示，550 ℃左右时的抗8 MPa，随着温度的增高，抗拉强度逐渐降低，并且幅度很大725 ℃时，在 725 ℃~775 ℃之间出现一个小的平台，抗拉强度其趋势有所减缓，当温度提高 950 ℃时，抗拉强度的降低趋 1300 ℃时，抗拉强度降到最低为 10.3 MPa。可以看出 42CrM况下受力容易超过最大应力值，发生非均匀塑性变形，产生材料的抗拉强度随着温度的升高而降低，这是由于在拉伸过增高，原子内部运动变得剧烈，原子内部能增大，导致原子，因此，42CrMo 的抗拉强度随着温度的升高而降低。

图 2.2 温度对 42CrMo 铸坯抗拉强度的影响Fig. 2.2 Effect of temperature on tensile strength of 42CrMo slab(2) 42CrMo 铸坯的屈服强度如图 2.3 屈服强度-温度所示，在 550 ℃~675 ℃的温度范围内，42CrMo的屈服强度下降的趋势较大，在 725 ℃~825 ℃的温度范围内，其屈服强度的一定范围内的回升，在 825 ℃~1300 ℃的温度内，随着温度的增加，其屈度随之下降，在 1300 ℃时的屈服强度为 5.7 MPa。可以看出，在高温的情，42CrMo 铸坯抵抗外力的能力较弱，容易发生均匀塑性变形。在 42CrMo其屈服强度随着温度的提高而不断降低，且其屈服强度具有强烈的温度效应是由于点阵阻力对温度十分敏感，随着温度的升高，点阵阻力增大，而对 属来说，其屈服强度具有很强的温度效应是点阵阻力起主要作用而导致的
【参考文献】

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1 BU Xingle;WANG Yingchun;;Study on inner defects of continuously-cast blooms and soft reduction process[J];Baosteel Technical Research;2013年04期

2 姚桢;梁兆华;李全智;李长荣;;高碳钢连铸坯中心偏析的控制与改善[J];江西冶金;2011年01期

3 高琦;张小龙;杨拉道;曾晶;;板坯动态轻压下总压下量和压下速率计算[J];炼钢;2010年05期

4 吴存有;周月明;侯晓光;;电磁搅拌技术的发展[J];世界钢铁;2010年02期

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6 赵劲松;大方坯连铸动态轻压下位置的确定[D];内蒙古科技大学;2007年

7 刘英吉;铸钢件凝固过程仿真及工艺改进设计[D];中国石油大学;2007年

8 郭善海;基于数值模拟的铸钢件工艺分析与优化设计[D];浙江大学;2006年

本文编号：2875664