Razvoj zelenog i učinkovitog procesa kontinuiranog lijevanja čelika za proizvodnju visokonosivih čeličnih kuglica postao je cilj industrije
I.Pozadina istraživanja i problemi
Nacionalna strategija razvoja "dvostrukog ugljika" promiče brzi razvoj čiste energije, vrhunske opreme i drugih područja. Na primjer, proizvodnja energije vjetra povećat će se s manje od 10 posto sada na više od 50 posto 2060. godine. Velike nosive čelične kugle ključne su ključne komponente velikih projekata i opreme kao što su proizvodnja energije vjetra, te su važno jamstvo za ostvarenje nacionalnih strategija kao što su "made in China" i "energetska sigurnost". Kao što svi znamo, tehničke poteškoće kotrljajućih elemenata u ležajnim materijalima veće su od onih s prstenovima, a poteškoće čeličnih kuglica veće su od valjaka i igala. U usporedbi s drugim ležajnim čeličnim kuglicama, visokoopterećene čelične kuglice imaju sljedeće tehničke poteškoće: ① veće opterećenje: opterećenje pri gnječenju veće je od 2500 kN, a radni stres je veći od 1250 kn, pa su osjetljivije na kvar uslijed zamora; ② Veća veličina: veličina čelične kuglice velikog opterećenja do Φ 89 mm (odgovarajuća specifikacija šipke je Φ 60 mm), teško je kontrolirati ujednačenost čelične strukture; ③ Lošije radno okruženje: ležaj vjetroelektrane ne treba održavati tijekom cijelog životnog ciklusa. Koristi se u uvjetima niske temperature, korozije i drugim teškim uvjetima. Sadržaj P u čeliku mora biti manji ili jednak 0,010 posto.
Na temelju gornjih karakteristika, velika nosiva čelična kugla zahtijeva mali broj inkluzija u čeliku i malu veličinu, da su karbidi fini i ujednačeni, a sadržaj štetnih elemenata kao što je P nizak. Trenutačno domaća i strana proizvodnja može usvojiti samo postupak lijevanja u kalupe, ali ovaj proces ima probleme visoke potrošnje energije, niske učinkovitosti proizvodnje i visokih troškova proizvodnje. Stoga je razvoj ekološkog i učinkovitog procesa kontinuiranog lijevanja čelika za proizvodnju čelika za teške nosive čelične kuglice postao cilj industrije. Ako se može uspješno prevladati, može popuniti prazninu u zemlji i inozemstvu, a samo će se iskorištenje metala povećati s oko 83 posto lijevanja u kalupe na više od 96 posto kontinuiranog lijevanja.
Iako sa stalnim napretkom tehnologije u metalurškoj industriji, sadržaj fosfora u čeliku za ležajeve i čistoća rastaljenog čelika više nisu postali ograničavajuće veze za poboljšanje kvalitete čelika za ležajeve, neka poduzeća koja se bave posebnim čelikom također mogu koristiti proces kontinuiranog lijevanja za proizvode male specifikacije（ Φ Međutim, postoji nekoliko istraživačkih izvješća o tome kako brzo kontrolirati sadržaj P u rastaljenom čeliku do unutar {{0}}.010 posto i ukupni kisik u čeliku do unutar 5 ppm pod visokoučinkovitim pretvaračem (kisik intenzitet opskrbe doseže 5,0Nm3/ min /t) i brzi način rafiniranja, te kako stabilno proizvesti čelične kuglice velikih dimenzija s dugotrajnim ležajevima kontinuiranim postupkom lijevanja. Stoga Jiangsu Zhongtian iron and Steel Group Special Steel Co., Ltd. ima za cilj proizvodnju čeličnih kugličnih čeličnih kuglica visokog opterećenja ekološkim i učinkovitim postupkom kontinuiranog lijevanja čelika. Projekt treba riješiti znanstvene i tehničke probleme i industrijske uobičajene probleme kao što su visoka učinkovitost i kontrola niskog sadržaja fosfora u konverteru, kontrola čistoće rastaljenog čelika velikom brzinom, niska segregacija u centru i visoka kontrola ujednačenosti organizacije.
Ⅱ.Ideje i tehnička rješenja za rješavanje problema
Velike nosive čelične kuglice korištene su dugo vremena pod velikim izmjeničnim naprezanjem kao što su udar, kompresija i smicanje. U međuvremenu, neki od njih korišteni su u hladnim područjima, poput čeličnih kuglica koje nose vjetroturbine, koje imaju karakteristike "velikog opterećenja, velikih specifikacija i dugog vijeka". Kako bi se zadovoljila stroga izvedba kvalitete velikih nosivih čeličnih kuglica, pokazatelji kvalitete čelika moraju biti: ① visoka čistoća, male inkluzije (DS manje od ili jednako {{0}}).5) , mala količina i nizak kisik (T) O Manje od ili jednako 5 ppm, nizak kalcij [Ca] Manje od ili jednako 2 ppm, visokofrekventno ultrazvučno otkrivanje nedostataka uranjanje u vodu kvalificirano (10MHz plus 21db pojačanje) ; ② Mikrostruktura i svojstva su ujednačeni, indeks segregacije ugljika valjane gredice manji je ili jednak 1,05, neto oblik je manji ili jednak 2,5, a oblik trake je manji ili jednak 2,0; ③P Manje od ili jednako 0,010 posto.
Stoga se projekt fokusira na tri temeljne tehnologije "zelene učinkovitosti, super čistoće i visoke organizacijske uniformnosti". Glavne ideje i sadržaji istraživanja su sljedeći:
1. Studija o tehnologiji kontrole niskog sadržaja fosfora visokoučinkovitog pretvarača
Tradicionalno konvertersko taljenje čelika s niskim udjelom fosfora (sadržaj fosfora manji od ili jednak 0,01 posto) općenito prihvaća metodu dvostruke troske ili metodu dvostruke kombinacije, a intenzitet dovoda kisika je manji ili jednak 3,5 nm3 / (min ·t). Učinkovitost proizvodnje ovog načina taljenja je niska, a ciklus taljenja će se produljiti za više od 5 minuta. Usvajanje metode s jednom troskom i povećanje intenziteta opskrbe konvertera kisikom je najučinkovitiji način skraćivanja ciklusa taljenja konvertora. Međutim, to će dovesti do niza problema, poput ubrzanja brzine dekarburizacije, lakog sušenja u peći, pogoršanja učinka defosforizacije i povećanja vjerojatnosti prskanja. Na temelju problema koji postoje kod visokointenzivnog taljenja konvertora, razvijen je visokoučinkoviti proces taljenja konvertora s ultraniskim sadržajem fosfora proučavanjem zakona defosforizacije procesa taljenja konvertera i kombiniranjem višefazne tehnologije defosforizacije troske.
Prema mehanizmu defosforizacije konvertora proučava se zakon raspodjele fosfora u konvertorskoj troski. Na slici 1 prikazan je sastav mineralne faze konverterske troske. Može se vidjeti da P uglavnom postoji uC2S-C3Pfaza. Stoga, povećanje udjelaC2S-C3Pfaza može poboljšati učinak defosforizacije konverterske troske.
Slika 1 sastav mineralne faze troske iz rotacijske peći
Uz pomoć termodinamičkog softveraFdjelovatiSstarosti iu kombinaciji s podacima o industrijskoj proizvodnji, zaključuje se da smanjenje sadržaja FeO u troski može povećatiC2S-C3Pomjer faza u troski. Na primjer, uzimanje 50 posto CaO plus 20 posto SiO2 plus 10 posto MgO plusXFeOplus 5 posto P2O5 kao primjer, utvrđeno je daC2S-C3Pomjer faza postupno raste sa smanjenjem sadržaja FeO u troski, kao što je prikazano na slici 2.
Slika 2. Učinak FeO naC2S-C3Pomjer faza
Slika 3 prikazujeC2S-C3Prezultati kontrole faze konverterske troske. Može se vidjeti da se sadržaj FeO u konverterskoj troski može smanjiti s 16-20 posto prije optimizacije na 10-12 posto pritiskom na pištolj 1-2 min prije kraja upuhivanja. Pod uvjetom pravilnog smanjenja bazičnosti konverterske troske, veći udioC2S-C3Pfaza se još može dobiti.
Slika 3C2S-C3Pomjer faza u konverterskoj troski prije i poslije optimizacije
Slika 4 prikazuje utjecaj intenziteta opskrbe kisikom na vrijeme opskrbe kisikom. Vidljivo je da kada se poveća intenzitet opskrbe kisikom od 3,5Nm3/min/t do 5.0Nm3/t/min, prosječno vrijeme opskrbe kisikom može se skratiti za 3,1 min.
Slika 4. Učinak intenziteta opskrbe kisikom na vrijeme opskrbe kisikom
Slika 5. Učinak intenziteta opskrbe kisikom na defosforizaciju
Slika 5 prikazuje utjecaj intenziteta opskrbe kisikom na defosforizaciju. Vidi se da povećanjem udjelaC2S-C3Pfaza u konvertorskoj troski, čak i ako se poveća intenzitet dovoda kisika od 3,5Nm3/min/t do 5.0Nm3/t/min, kapacitet defosforizacije konvertorske troske dodatno je poboljšan u usporedbi s izvornim procesom, a visokoučinkovito i jeftino taljenje čelika s niskim sadržajem fosfora konačno je ostvareno.
2. Studija o brzoj ultra čistoj tehnologiji vanjskog rafiniranja
Tradicionalno se vjeruje da je dugotrajnim rafiniranjem lakše poboljšati čistoću rastaljenog čelika, tako da se vrijeme rafiniranja ležajnog čelika obično kontrolira na 80 ~ 120 min. Utvrđeno je da kada vrijeme pročišćavanja prelazi 30 minuta, učinak uklanjanja inkluzija nije značajan s produljenjem vremena pročišćavanja. Istovremeno, dugotrajna reakcija čelika troske dovest će do transformacije inkluzija iz početnih inkluzija čvrstog aluminijevog oksida ili magnezijevog aluminijevog spinela u kalcijev aluminat s niskim talištem, što će rezultirati neuspjehom učinkovitog uklanjanja inkluzija u naknadnom procesu RH. te u konačnici utječu na čistoću rastaljenog čelika.
Ovo istraživanje ruši tradicionalno razmišljanje. S jedne strane, razvija brz i visoko učinkovit proces rafiniranja za suzbijanje reakcije troske čelika u procesu rafiniranja kontroliranjem vremena rafiniranja unutar 40 minuta. Istodobno se proučava utjecaj legure na sastav uklopka i pronalazi način otklanjanja utjecaja legure na uklopak. Konačno, ostvaruje kontrolu inkluzija čvrstog aluminijevog oksida i magnezijevog aluminijevog spinela. Uz pomoć snažnog vakuumskog tretmana RH, ostvaruje se visokoučinkovito uklanjanje inkluzija čvrstog aluminijevog oksida i magnezijevog aluminijevog spinela. Budući da je učinkovitost uklanjanja inkluzija čvrstog aluminijevog oksida i magnezijevog aluminijevog spinela izuzetno visoka u RH procesu, čak i ako je RH visoki vakuum (< 67pa) treatment time is shortened from the initial 25-30min to 15min, the average total oxygen of steel can be reduced from the initial 6ppm to 5ppm.
Slika 6 prikazuje učinak implementacije optimiziranog procesa. Može se vidjeti da se putem optimizacije vrijeme pročišćavanja skraćuje s 80-120 min na 30-40 min u izvornom procesu, a snaga miješanja rastaljenog čelika kontrolira se u procesu pročišćavanja. Nakon rafiniranja kontroliraju se čvrste inkluzije magnezij aluminijevog spinela.
(a) sastav inkluzije na kraju LF; (b) Ukupni kisik u čeličnom ležaju (2021.)
Slika 6. rezultati kontrole nakon optimizacije procesa
3 Studija nove metalurške tehnologije ulivnika
Kontroliranjem inkluzija čelika za ležajeve u čvrstom aluminijevom oksidu i magnezijevo-aluminijevom spinelu, u procesu kontinuiranog lijevanja će se pojaviti nodulacija, što će utjecati na glatku proizvodnju (broj peći za kontinuirano i stabilno lijevanje općenito je manji od ili jednak 6). U isto vrijeme, dio kvržica će se nasumično oljuštiti u čelik, stvarajući makro inkluzije velikih razmjera, što će ozbiljno pogoršati čistoću čelika. S obzirom na ovaj problem, razvijena je nova vrsta metalurške tehnologije uložnog lonca, odnosno horizontalna elektromagnetska mješalica (naziv: homogenizator lonca) ugrađena je u međulonac. Njegova je svrha pokrenuti visokoučinkoviti protok rastaljenog čelika u ulivniku, promicati plutanje inkluzija, dodatno poboljšati čistoću rastaljenog čelika, postići cilj smanjenja nodulacije mlaznice i riješiti tehničke probleme loše livljivosti ležajnog čelika i niska stopa kvalifikacije makro uključenosti. U isto vrijeme, pod djelovanjem elektromagnetske sile, temperatura između svakog toka je ujednačena, a temperaturna razlika između dvije strane ulivnog lijevka može se smanjiti sa 3 ~ 5 stupnjeva u odnosu na izvorni proces na 1 ~ 2 stupnja.
Slika 7 prikazuje rezultate pregleda broja uključaka u ploči za lijevanje. Može se vidjeti da se broj inkluzija u lijevanoj ploči dodatno smanjuje nakon što se elektromagnetsko miješanje primijeni na ulivni lonac, što ukazuje da se čistoća rastaljenog čelika može dodatno poboljšati kada se elektromagnetsko miješanje primijeni na ulivni lonac. Slika 8 prikazuje utjecaj elektromagnetskog miješanja na brzinu dizanja zaporne šipke u međulošku. Kako se čistoća rastaljenog čelika u ulivniku dodatno poboljšava, brzina dizanja zaporne šipke značajno se smanjuje nakon primjene elektromagnetskog miješanja. Nakon primjene elektromagnetskog miješanja na ulivnik, broj peći za kontinuirano lijevanje rastaljenog čelika može se povećati sa 6 na 8. Slika 9 prikazuje temperaturnu razliku rastaljenog čelika na obje strane ulivka. Može se vidjeti da nakon što se elektromagnetsko miješanje primijeni na ulivnik, temperaturna razlika rastaljenog čelika na oba kraja ulivca može se smanjiti sa 3 ~ 5 stupnjeva u izvornom procesu na 1 ~ 2 stupnja.
Slika 7. Učinak elektromagnetskog miješanja u ulivniku na broj inkluzija u zrncima
Slika 8 Učinak elektromagnetskog miješanja u ulivniku na brzinu dizanja zaporne šipke
Slika 9 Učinak elektromagnetskog miješanja u ulivniku na ujednačenost temperature rastaljenog čelika
4. Istraživanje preciznog dinamičkog kontinuiranog procesa lijevanja pod visokim tlakom i tehnologijom difuzije visoke temperature
Tradicionalna velika nosiva čelična kugla proizvodi se postupkom tlačnog lijevanja. Glavni razlog je taj što kontrola neujednačenosti karbida čelične kuglice ležaja proizvedene postupkom kontinuiranog lijevanja ne može zadovoljiti zahtjeve. S popularizacijom tehnologije meke redukcije, iako je sposobnost kontrole segregacije ugljika poboljšana, još uvijek se suočava s problemom da je nemoguće točno pronaći krajnju točku skrućivanja i primijeniti razumnu redukciju. U ovom projektu uspostavljena je dinamička simulacija skrućivanja cvjetanja? U kombinaciji s ispitivanjem punjenja olovom i analizom redukcijske pukotine, svladavamo položaj kraja skrućivanja i zakon promjene brzine krutine, rješavamo ključni problem teorije procesa "gdje pritisnuti i kako pritisnuti", razvijamo tehnologiju procesa spajanja više faktora "pregrijavanja, snage sekundarnog hlađenja, brzine i dinamičkog visokog tlaka", i prevladati problem kontrole središnje segregacije u procesu kontinuiranog lijevanja. Kada ukupno smanjenje dosegne 20-25 mm, indeks segregacije ugljika trupca kontrolira se na 1.06-1.10. Proučavanjem utjecaja temperature i vremena držanja na učinak visokotemperaturne difuzije razvijen je fleksibilan proces s visokom učinkovitošću i uštedom energije te visokotemperaturnom difuzijom. Kada je temperatura namakanja ploča za kontinuirano lijevanje pod visokim tlakom 1240 stupnjeva C plus vrijeme namakanja 8 sati, središnji indeks segregacije ugljika doseže 1,05, a oblik trake manji ili jednak 2,0.
Slika 10 prikazuje rezultate kontrole segregacije ugljika lijevane ploče nakon primjene visokog tlaka. Može se vidjeti da prosječna vrijednost indeksa segregacije ugljika lijevane ploče može doseći 1,06 ~ 1,10.
Slika 10 rezultati kontrole segregacije ugljika čelične gredice ležaja
Slika 11 prikazuje morfologiju karbidne vrpčaste strukture prije i nakon optimizacije kugličnog čelika visokog opterećenja kontinuiranim lijevanjem pod visokim tlakom plus procesom difuzije pri visokoj temperaturi (držanje na 124{{10}} stupnja tijekom 8 sati) . Među njima, kroz proces visokotemperaturnog difuzijskog žarenja, segregacija ugljika od lijevane gredice je dodatno smanjena sa 1,06 ~ 1,10 na 1,05, a karbidna trakasta struktura valjanog materijala smanjena je sa 3,0 na Manje od ili jednako 2,0.
Slika 11 Φ Oblik karbidne trake prije i nakon poboljšanja od 60 mm:
(a) 100 prije poboljšanja ×; (b) 500 prije poboljšanja ×; (c) 100 posto nakon poboljšanja ×; (d) 500 nakon poboljšanja ×
5. Istraživanje on-line tehnologije upravljanja konstrukcijom čelične šipke velikih dimenzija
Kontrola ugljika u mrežama od čeličnih šipki za kontinuirano lijevanje u velikim razmjerima čest je tehnički problem u industriji. S obzirom na ključne probleme teorije procesa uzrokovane čimbenicima kao što su "crna kutija" temperature jezgre, velika razlika u temperaturi površine jezgre, nedovoljan kapacitet kontrole valjanja i kapacitet kontrole hlađenja, dinamički CCT, dinamička fazna transformacija i temperaturno polje kontroliranog valjanja i proces hlađenja proučava se putem Gleeble testa toplinske simulacije, razvijene čelične šipke velikih dimenzija s kontrolom temperature jezgre plus on-line tehnologija upravljanja strukturom kontroliranog valjanja u dvofaznoj zoni Fe3C, visokotemperaturnoj zoni rekristalizacije i sekcijskom ultra brzom kontroliranom hlađenju nakon valjanje i stabilna kontrola mrežnog karbida Gradacija manja ili jednaka 2,5.
Slika 12 mikrostruktura 100crmnsi6-4 nakon dva prolaza vruće kompresije
(a) 850 plus 840 stupnjeva; (b) 850 plus 800 stupnjeva; (c) 850 plus 760 stupnjeva; (d) 850 plus 720 stupnjeva - 20 stupnjeva/s hlađenje na 600 stupnjeva
Ⅲ.Glavna inovativna postignuća
Projekt je pokrenuo proces kontinuiranog lijevanja za zamjenu kalupnog lijevanja i uvoza, usmjeren na istraživanje procesa i inovacije smanjenja ekoloških emisija, visoke kvalitete i visoke učinkovitosti, uštede energije i smanjenja potrošnje, uspješno riješena ključna tehnologija upravljanja čelikom za velika opterećenja ležajne čelične kuglice, te ostvarena industrijska primjena. Glavne tehničke inovacije projekta:
1. To je prvi set ključnih tehnologija za proizvodnju šipki za teške nosive čelične kuglice kontinuiranim lijevanjem umjesto lijevanjem pod pritiskom. Stopa gotovog proizvoda povećana je za oko 13 posto, a emisija ugljika u životnom ciklusu proizvoda smanjena je za 105,3 kg/t, smanjenje od 4,3 posto (podaci iz Kineskog instituta za metalurško planiranje i istraživanje), i velika industrijska primjena je ostvareno;
2. Razvijena je brza i čista tehnologija procesa taljenja koja kombinira "visokoučinkovitu defosforizaciju pretvarača plus kontrolu velikog kuta vlaženja LF inkluzija plus RH snažnu cirkulaciju". Učinkovitost je povećana za oko 30 posto, a ležajni čelik DS Manje od ili jednako 0,5, nizak kisik do Manje od ili jednako 5 ppm, nizak kalcij [Ca] Manji od ili jednak 2 ppm, i visok - ostvarena je stopa kvalifikacije detekcije grešaka uranjanjem u vodu veća ili jednaka 99 posto (10MHz plus 21db dobitak);
3. Razvijena je višefaktorska procesna tehnologija spajanja "tehnologija homogenizacije uljevka plus kontinuirano lijevanje gredica, precizno dinamičko veliko smanjenje tlaka plus proces difuzije visoke temperature" i riješen je tehnički problem središnje segregacije u procesu kontinuiranog lijevanja. Indeks segregacije ugljika valjane gredice bio je manji ili jednak 1.05, a trakasti karbid bio je manji ili jednak 2,0;
4. Razvijena nosiva čelična šipka velikih dimenzija s kontrolom temperature jezgre plus On-line tehnologija kontrole strukture kontroliranog valjanja u dvofaznoj zoni Fe3C i zoni rekristalizacije i sekcijsko ultra brzo kontrolirano hlađenje nakon valjanja i stabilna kontrola mrežnog karbida Manje od ili jednako do 2,5 razreda.
Ⅳ.Primjena i učinak
Projekt integrira niz inovativnih tehnologija. Prvi je usvojio tok procesa kontinuiranog lijevanja i valjanja "taljenog željeza iz visoke peći → konverter → rafiniranje → vakuumsko otplinjavanje → kontinuirano lijevanje bloom → zagrijavanje i blooming → kontrolirano valjanje i hlađenje". Uspješno je prevladao ključnu kontrolnu tehnologiju čelika za velike nosive čelične kuglice i realizirao zamjenu lijevanja u kalupe i uvoza.
Povjerenstvo za ocjenu postignuća projekta smatra da je postignuće općenito doseglo vodeću međunarodnu razinu. Proizvodi projekta naširoko se koriste u velikim nosivim čeličnim kuglicama snage vjetra, zaštitnim strojevima, velikim bagerima i drugoj velikoj inženjerskoj opremi, pružajući visokokvalitetne sirovine za međunarodne i domaće poznate kupce čeličnih kuglica. U protekle tri godine prodano je ukupno 102 000 tona, a akumulirana neto dobit dosegla je 153 milijuna juana. Dajte pozitivan doprinos tehnološkom napretku kineskog lanca vrhunske industrije proizvodnje ležajeva.
Više oWBMČelična kugla:
Čelične kuglice za ležajeve važne su osnovne komponente u industriji. Čelične kuglice za ležajeve imaju dugu povijest upotrebe u industriji preciznih ležajeva iu životnom vijeku te se šire koriste. Može se reći da čelične kuglice postoje na većini mjesta gdje postoji rotacija, poznate kao čelične kuglice i kuglice. Čelične kuglice naširoko se koriste u ležajevima, hardveru, elektronici, željeznoj umjetnosti, mehaničkoj opremi, električnoj energiji, rudarstvu, metalurgiji i drugim područjima.
WBM sada ima mogućnost isporučiti cijeli set alata za Modler liniju za brušenje konusnih valjaka.Njihovoalatsdobro se uklapaju u kupčevu modler brusilicu bez središta i modler čeonu brusilicu. I pomozite klijentima da proizvedu visoko precizne valjke uz nisku cijenu.
WBM je stekao certifikate ISO9001:2000 i ISO/IATF16949. Izvanredna reputacija WBM-a izgrađena je na našim temeljnim načelima upravljanja: tehnička inovacija, visoka kvaliteta izlaza i učinkovitost, naporan rad, ispunjavanje i iznad očekivanja klijenata. WBMrezervnisnema napora u stvaranju maksimalne vrijednosti za kupce.