塑料模具钢用大型钢锭关键工艺研究及其应用
发布时间：2021-11-14 13:59
为满足超大规格塑料模具钢的开发,基于SW718H钢种特性,工艺流程与装备条件,提出了适应于冶炼单元及60 MN快锻机组的40 t新锭型和配套钢锭模的相关参数。为验证钢锭模设计,使用有限元铸造模拟软件ProCAST对新锭型凝固过程温度场分布、钢锭全凝固时间、冒口收缩形貌进行了数值模拟,并应用Niyama判据函数对潜在中心疏松发生位置进行了预测。计算结果表明:新锭型凝固过程自下而上顺序进行,完全凝固时间等于983 min,预测的一次缩孔深度约为230 mm,Niyama≤10（K·s）0.5·cm-1的潜在缩松位于钢锭纵向高度一半位置的轴心区域。在模拟计算基础上,合理地制定了冶炼、浇铸、冷却及锻造工艺,并完成工业试制10炉次。在试制过程中,对浇毕后钢锭模外壁面及脱模后钢锭外表面的温度变化进行了测量,实测的结果与计算值基本吻合。最后应用超声波探伤、低倍金相观察、化学成分分析与非金属夹杂物评级等理化检测手段对使用新锭型锻造的塑料模具钢进行质量评估,结果全部符合相关技术标准要求。
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１宝钢特钢生产的ＳＷ７１８Ｈ模块??Ｆｉｇ．?１．１?ＳＷ７１８Ｈ?ｆｌａｔ?ｓｔｅｅｌ?ｂａｒｓ?ｏｆ?Ｂａｏｓｔｅｅｌ?Ｓｐｅｃｉａｌ?Ｓｔｅｅｌ??
—热送（或冷送）后道—加热—６０?ＭＮ机组自由锻造—预备热处理―表面抛丸—??第一次超声波探伤—平整毛坯头尾—性能热处理—表面抛丸—硬度检验及第二次??超声波探伤—锯切平头—表面检查、精整、标志—过镑入库。下图２．４为模块的简??要工艺流程图。??２．１．４主要参数确定依据??钢键按浇注方式不同，可分为底注钢锭、普通上注钢锭和真空上注钢锭三种；??按浇注前的氧含量不同又可分为沸腾钢、半镇静钢和镇静钢。沸腾钢与半镇静钢??通常采用上小下大敞口钢锭模浇注，且上注法与底注法均可使用。镇静钢要求得??到相对致密的组织，因而普遍使用上大下小的锭模进行生产，浇注方法主要采用??底注或真空上注。大型锻件用钢锭基本都是镇静钢锭，很少采用沸腾钢锭，因为??后者内部存在气泡、空穴较多，靠锻造难以焊合或清除内部全部缺陷［７］，因此新钢??锭模的设计将采用底注、上大下小、带热冒口的结构。??２．１．４．１容许单重??钢徒和钢淀模的质量（分别使用Ｍｉｎｇｏｔ和表示，．ｔ）是必须首先确定的参??数，其制定由以下几个要素构成：??（１）钢锭的质量应小于等于炼钢部门最大允许浇注量。这个浇注量由炉产量、??钢包有效容积、汤道注余量、放砂钢水量、注余残钢量共同决定
北大学硕士学位论文?第２章新锭型设计及钢锭凝固数值模拟??表２．５新锭型基本参数??Ｔａｂｌｅ?２．５?Ｂａｓｉｃ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｎｅｗ?ｉｎｇｏｔ??参数?值?参数?值?参数?值?参数值??Ｍｎｇｏｔ，?ｔ?４０?／／ｂｏｄｙ，?ｍｍ?２４９０?Ｄｈｏｎｏ？?ｈ＾．?ｍｍ?１３２０?肩宽比，％?７５??Ｚ＞ｔｏｐ，?ｍｍ?１７６０?Ｈｌｏｘａ［，?ｍｍ?３２５０?Ｚ）ｈ〇ｎ〇Ｐ＿ｓｍａ！ｉ，?ｍｍ?１３１０?冒容比，０／〇?１８．６??＾ｂｏｔｔｏｍ，?ｒｎｍ?１５４６?ＨＩＤ．?ｍｍ?１．５１?Ｚ）ｈ〇ｔｔ〇ｐ＿ｍｅａｎ．?ｍｍ?１３１５?Ｄｍ〇｜ｄ，?ｍｍ?３３０??ＤｍＣａｎ．?ｍｍ?１６５３?Ｔａｐｐｅｒ，％?４．３?＂ｈｏｔｔｏｐ，ｍｍ?７６０?Ｍｍ〇丨ｄ／Ｍ丨ｎｇ０丨?１．１６??ｈｏｎｏｓｍａｌｌ
【参考文献】：
期刊论文
[1]冒口高度对钢锭内部品质影响的模拟分析[J]. 徐亚东,沈厚发,雷丙旺,韩非. 特种铸造及有色合金. 2014(05)
[2]整体式下注钢锭模的设计[J]. 陈建东,朱伟伟,朱小龙,蔡宁,张窑,沙涛. 上海电气技术. 2013(03)
[3]Influence of Mould and Insulation Design on Soundness of Tool Steel Ingot by Numerical Simulation[J]. M Heidarzadeh,H Keshmiri. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2013(07)
[4]大型钢锭模的设计[J]. 陈进,余连权. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2010(05)
[5]冒口高度对大型锻造钢锭内部质量影响的数值模拟研究[J]. 党卫东,吴晓春,闵永安,汪宏斌. 铸造技术. 2010(06)
[6]世界模具钢生产的现状和进展[J]. 杨贵根,朱祖昌. 热处理技术与装备. 2006(06)
[7]影响大型钢锭锭模使用寿命的因素[J]. 杜成武,李广田,朱苗勇. 特殊钢. 2003(03)
[8]大钢锭的优化设计与开发[J]. 颜秉福,姬生永,陈冰廷,张德刚,王军. 新技术新工艺. 2003(04)
[9]钢锭疏松、缩孔的因素分析及对策[J]. 赵彦灵. 宽厚板. 2000(03)
[10]大钢锭凝固过程的温度场计算及缩孔疏松预测[J]. 刘庄,赵勇,张沅,赵鹤林,杨燕棠. 钢铁研究学报. 1993(01)
博士论文
[1]高性能预硬型塑料模具钢的计算机合金设计[D]. 何燕霖.上海大学 2004
硕士论文
[1]宝钢特厚板用新锭型及相关工艺的研究[D]. 蔡得祥.上海交通大学 2007
本文编号：3494766
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１宝钢特钢生产的ＳＷ７１８Ｈ模块??Ｆｉｇ．?１．１?ＳＷ７１８Ｈ?ｆｌａｔ?ｓｔｅｅｌ?ｂａｒｓ?ｏｆ?Ｂａｏｓｔｅｅｌ?Ｓｐｅｃｉａｌ?Ｓｔｅｅｌ??
—热送（或冷送）后道—加热—６０?ＭＮ机组自由锻造—预备热处理―表面抛丸—??第一次超声波探伤—平整毛坯头尾—性能热处理—表面抛丸—硬度检验及第二次??超声波探伤—锯切平头—表面检查、精整、标志—过镑入库。下图２．４为模块的简??要工艺流程图。??２．１．４主要参数确定依据??钢键按浇注方式不同，可分为底注钢锭、普通上注钢锭和真空上注钢锭三种；??按浇注前的氧含量不同又可分为沸腾钢、半镇静钢和镇静钢。沸腾钢与半镇静钢??通常采用上小下大敞口钢锭模浇注，且上注法与底注法均可使用。镇静钢要求得??到相对致密的组织，因而普遍使用上大下小的锭模进行生产，浇注方法主要采用??底注或真空上注。大型锻件用钢锭基本都是镇静钢锭，很少采用沸腾钢锭，因为??后者内部存在气泡、空穴较多，靠锻造难以焊合或清除内部全部缺陷［７］，因此新钢??锭模的设计将采用底注、上大下小、带热冒口的结构。??２．１．４．１容许单重??钢徒和钢淀模的质量（分别使用Ｍｉｎｇｏｔ和表示，．ｔ）是必须首先确定的参??数，其制定由以下几个要素构成：??（１）钢锭的质量应小于等于炼钢部门最大允许浇注量。这个浇注量由炉产量、??钢包有效容积、汤道注余量、放砂钢水量、注余残钢量共同决定
北大学硕士学位论文?第２章新锭型设计及钢锭凝固数值模拟??表２．５新锭型基本参数??Ｔａｂｌｅ?２．５?Ｂａｓｉｃ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｎｅｗ?ｉｎｇｏｔ??参数?值?参数?值?参数?值?参数值??Ｍｎｇｏｔ，?ｔ?４０?／／ｂｏｄｙ，?ｍｍ?２４９０?Ｄｈｏｎｏ？?ｈ＾．?ｍｍ?１３２０?肩宽比，％?７５??Ｚ＞ｔｏｐ，?ｍｍ?１７６０?Ｈｌｏｘａ［，?ｍｍ?３２５０?Ｚ）ｈ〇ｎ〇Ｐ＿ｓｍａ！ｉ，?ｍｍ?１３１０?冒容比，０／〇?１８．６??＾ｂｏｔｔｏｍ，?ｒｎｍ?１５４６?ＨＩＤ．?ｍｍ?１．５１?Ｚ）ｈ〇ｔｔ〇ｐ＿ｍｅａｎ．?ｍｍ?１３１５?Ｄｍ〇｜ｄ，?ｍｍ?３３０??ＤｍＣａｎ．?ｍｍ?１６５３?Ｔａｐｐｅｒ，％?４．３?＂ｈｏｔｔｏｐ，ｍｍ?７６０?Ｍｍ〇丨ｄ／Ｍ丨ｎｇ０丨?１．１６??ｈｏｎｏｓｍａｌｌ
【参考文献】：
期刊论文
[1]冒口高度对钢锭内部品质影响的模拟分析[J]. 徐亚东,沈厚发,雷丙旺,韩非. 特种铸造及有色合金. 2014(05)
[2]整体式下注钢锭模的设计[J]. 陈建东,朱伟伟,朱小龙,蔡宁,张窑,沙涛. 上海电气技术. 2013(03)
[3]Influence of Mould and Insulation Design on Soundness of Tool Steel Ingot by Numerical Simulation[J]. M Heidarzadeh,H Keshmiri. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2013(07)
[4]大型钢锭模的设计[J]. 陈进,余连权. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2010(05)
[5]冒口高度对大型锻造钢锭内部质量影响的数值模拟研究[J]. 党卫东,吴晓春,闵永安,汪宏斌. 铸造技术. 2010(06)
[6]世界模具钢生产的现状和进展[J]. 杨贵根,朱祖昌. 热处理技术与装备. 2006(06)
[7]影响大型钢锭锭模使用寿命的因素[J]. 杜成武,李广田,朱苗勇. 特殊钢. 2003(03)
[8]大钢锭的优化设计与开发[J]. 颜秉福,姬生永,陈冰廷,张德刚,王军. 新技术新工艺. 2003(04)
[9]钢锭疏松、缩孔的因素分析及对策[J]. 赵彦灵. 宽厚板. 2000(03)
[10]大钢锭凝固过程的温度场计算及缩孔疏松预测[J]. 刘庄,赵勇,张沅,赵鹤林,杨燕棠. 钢铁研究学报. 1993(01)
博士论文
[1]高性能预硬型塑料模具钢的计算机合金设计[D]. 何燕霖.上海大学 2004
硕士论文
[1]宝钢特厚板用新锭型及相关工艺的研究[D]. 蔡得祥.上海交通大学 2007
本文编号：3494766
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