【摘要】：軸承鋼,主要被用來生產(chǎn)滾動軸承的套圈、滾動體等,由于其含碳量高,使得凝固過程中固液界面前沿糊狀區(qū)的范圍大,導致鋼液滲透率的增加,易偏析元素向中心富集,使得其凝固后中心偏析等內(nèi)部質(zhì)量問題嚴重。這些內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生,嚴重限制了軸承鋼的應用范圍與使用壽命。因此,通過改進軸承鋼的生產(chǎn)工藝來提高其內(nèi)部質(zhì)量顯得尤為重要。在連鑄過程中,合理的過熱度可以減少中心偏析的發(fā)生。為了保證連鑄過程順利進行并保證產(chǎn)品質(zhì)量,鋼液過熱度必須準確控制。本文以不同過熱度下(20℃、25℃、35℃)國內(nèi)某鋼廠澆鑄的GCr15連鑄方坯為研究對象,來探討過熱度對其內(nèi)部質(zhì)量的影響。首先測量各試樣的等軸晶率,發(fā)現(xiàn)GCr15連鑄方坯等軸晶率隨過熱度的降低而增加。為了減小不同等軸晶率造成的影響,在GCr15連鑄方坯橫斷面的中心位置選取了 30mm×30mm區(qū)域作為中心等軸晶區(qū)域,用該區(qū)域的質(zhì)量來反映其內(nèi)部質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上,本文引入了偏析率、大型偏析點面積等指標來衡量中心等軸晶區(qū)域的質(zhì)量,同時測量了中心等軸晶區(qū)SDAS。并發(fā)現(xiàn)不同過熱度下,GCr15連鑄方坯的偏析率、大型偏析點面積與中心等軸晶區(qū)SDAS均在過熱度為25℃時取得最小值。表明過熱度25℃時,GCr15連鑄方坯中心等軸晶區(qū)域質(zhì)量優(yōu)于過熱度為20℃與35℃時GCr15連鑄方坯中心等軸晶區(qū)域的質(zhì)量。最后,為了解釋該現(xiàn)象,利用ANSYS模擬軟件,求解出了不同過熱度下GCr15連鑄方坯凝固過程的溫度場,進而求出其中心凝固時間tMcentre、前期凝固時間tMearlier與后期凝固時間tMlater。發(fā)現(xiàn),中心等軸晶區(qū)SDAS隨后期凝固時間tMlater而非中心凝固時間tMcentre的縮短而減小,即用中心凝固時間tMcentre來表征中心等軸晶區(qū)SDAS存在一定的誤差,主要在于中心凝固時間tMcentre的前半程即前期凝固時間tMearlier存在一定的失效性:由于碳元素在中心處富集和對流的存在,鋼液溫度降至液相線以下的某段時間內(nèi)鋼液中并未出現(xiàn)二次分枝,這段無效的時間包含在前期凝固時間tMearlier里。同時表明后期凝固時間的縮短可以提高GCr15連鑄方坯中心等軸晶區(qū)域的質(zhì)量。在對GCr15連鑄方坯分析的基礎(chǔ)上,在實驗室條件下開展熱態(tài)模擬實驗,來研究過熱度及相關(guān)凝固條件對實驗鋼樣質(zhì)量的影響,為實際澆鑄過程中過熱度的選取及連鑄過程工藝的優(yōu)化提供一定的參考。實驗過程中,設置一個基準試樣,該試樣由加熱溫度降到固相線溫度各階段冷卻速度參照GCr15連鑄方坯中心位置凝固過程溫度場變化制定,在此基礎(chǔ)上改變加熱溫度和降溫凝固過程各階段的冷卻速度來研究凝固條件對各試樣凝固組織的影響。發(fā)現(xiàn),在過熱度消除階段和前期凝固階段增加冷卻速度,可以使得凝固組織形貌由胞狀晶轉(zhuǎn)為樹枝晶,只增加后期凝固階段的冷卻速度,試樣凝固組織基本保持了基準試樣的形貌,以胞狀晶為主;各試樣加熱溫度相同時,增加前期凝固階段與后期凝固階段冷卻速度均可以提高試樣凝固組織的致密性,但增加前期凝固階段冷卻速度效果更加明顯,考慮到熱態(tài)模擬實驗與實際澆鑄過程的區(qū)別,進一步證明了前期凝固時間tMearlier來表征其內(nèi)部質(zhì)量質(zhì)量失效性的解釋的正確性;各試樣降溫凝固過程全程(鋼液由澆鑄溫度降到固相線溫度的過程)冷卻速度相同時,降低加熱溫度可以提高試樣凝固組織的致密性。根據(jù)熱態(tài)模擬實驗的結(jié)果,推廣到實際澆鑄過程中,則表明當澆注過程中的鋼液不是最佳的澆注溫度時,可以通過增大降溫凝固過程各階段的冷卻速度來提高連鑄坯的質(zhì)量。
【圖文】：

1 緒論基本凝固時對連鑄坯進行切割。在整個連鑄液的過熱度、二冷區(qū)的冷卻強度、拉速、輕。以上所述各種工藝參數(shù)對連鑄坯的質(zhì)量都的硬度、強度與延展性等力學性能。因此，鑄工藝流程的各項參數(shù)進行調(diào)控，使得最后界研究的一個重要方向。在連鑄工藝流程的澆注溫度與鋼液理論液相線溫度的差值。連的關(guān)鍵工藝參數(shù)之一，關(guān)系到連鑄其他工藝順利進行并保證產(chǎn)品質(zhì)量，，鋼液過熱度必須

圖 1.2 連鑄過程中高碳鋼等軸晶率隨過熱度的變化[1ion of equiaxed zone with superheat of liquid steel in continuocarbon steel billets圖 1.3 晶粒數(shù)目與過熱度關(guān)系[20]Fig. 1.3 Relationship between grain number and superhe
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TF777.2

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本文編號：2676936