图7化学分析钻样示意图 CSI?Ci (公式3) C03.1铸坯低倍
1)动态轻压下改善中心缩孔及中心裂纹
如图8所示:根据GB/1979结构钢低倍组织缺陷评级标准,40Cr采用MEMS+FEMS工艺时无中心缩孔比例达到60%,中心缩孔0.5级比例25%,甚至出现中心缩孔3.0级,而采用MEMS+ FEMS+DSR工艺可以显著改善铸坯中心缩孔及伴生的中心裂纹,采用轻压下后,无中心缩孔的比例提高到90%。
图8 DSR改善40Cr中心缩孔及伴生裂纹(横)
2)动态轻压下改善中心疏松
如图9所示:40Cr采用MEMS+FEMS工艺中心疏松1.5级比例85%,甚至出现中心疏松2.5级,采用MEMS+FEMS+DSR工艺可使中心疏松稳定控制在1.0-1.5级。
图9 DSR改善40CrMo中心疏松低倍结果
3)DSR消除V型偏析
如图10所示:40Cr采用MEMS+FEMS工艺仍存在明显点状断续中心线偏析和V型偏析,采用MEMS+FEMS+DSR工艺,中心线偏析和V型偏析变得不明显。
图10 DSR改善40Cr V型偏析(纵)
3.2光谱分析结果
图11是光谱分析的统计结果,从中可以看出:采用MEMS+FEMS工艺,40Cr中心C最大偏析指数的平均值保持在1.18水平,采用MEMS+FEMS+DSR工艺后,中心C最大偏析指数的平均值为1.08左右。
图11 DSR改善40Cr中心C偏析(横)
4. 结论
本文通过射钉实验和离线大方坯凝固传热数学模型研究了40Cr的凝固传热过程,根据试验结果对在线动态配水和轻压下模型进行校正,优化动态二冷配水和凝固末端轻压下工艺,可得出以下结论:
(1)40Cr拉速在0.43~0.46m/min时得到铸机综合凝固系数K为27.3mm/min1/2,液相穴长度约为25.4~27.3m。
(2)采用动态配水和凝固末端轻压下技术可改善40Cr中心疏松、中心缩孔和伴生裂纹,以及使中心线偏析和V型偏析不明显,显著提高铸坯内部质量。
参考文献
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