Utviklingen av grønn og effektiv stålfremstillingsprosess for kontinuerlig støping for å produsere høylastbærende stålkuler har blitt industriens forfølgelsesmål
I.Forskningsbakgrunn og problemstillinger
Den nasjonale "dobbeltkarbon"-utviklingsstrategien fremmer rask utvikling av ren energi, avansert utstyr og andre felt. For eksempel vil vindkraftproduksjonen øke fra mindre enn 10 prosent i dag til mer enn 50 prosent i 2060. Store bærende stålkuler er nøkkelkomponentene i store prosjekter og utstyr som vindkraftproduksjon, og er en viktig garanti for realisering av nasjonale strategier som «made in China» og «energisikkerhet». Som vi alle vet, er den tekniske vanskeligheten med å rulle elementer i lagermaterialer større enn for hylser, og vanskeligheten til stålkuler er større enn for ruller og nåler. Sammenlignet med andre bærende stålkuler, har høylastbærende stålkuler følgende tekniske vanskeligheter: ① større belastning: knusningsbelastningen er mer enn 2500kN, og arbeidsbelastningen er mer enn 1250kn, så de er mer følsomme for tretthetssvikt; ② Større størrelse: stålkule med stor belastning opptil Φ 89 mm (tilsvarende stangspesifikasjon er Φ 60 mm), det er vanskelig å kontrollere jevnheten til stålkonstruksjonen; ③ Dårligere servicemiljø: vindkraftlagret er vedlikeholdsfritt under hele livssyklusen. Den brukes i lav temperatur, korrosjon og andre tøffe miljøer. P-innholdet i stål må være mindre enn eller lik 0,010 prosent.
Basert på de ovennevnte egenskapene krever den store bærende stålkulen at antallet inneslutninger i stålet er lite og størrelsen er liten, karbidene er fine og jevne, og innholdet av skadelige elementer som P er lavt. For tiden kan innenlandsk og utenlandsk produksjon bare ta i bruk formstøpeprosessen, men denne prosessen har problemene med høyt energiforbruk, lav produksjonseffektivitet og høye produksjonskostnader. Derfor har utviklingen av grønn og effektiv stålproduksjon kontinuerlig støpeprosess for å produsere stål for tunge bærende stålkuler blitt bransjens jaktmål. Hvis det kan overvinnes med hell, kan det fylle gapet hjemme og i utlandet, og bare metallutbyttet vil øke fra omtrent 83 prosent av formstøping til mer enn 96 prosent av kontinuerlig støping.
Selv om med den kontinuerlige teknologiutviklingen i metallurgisk industri, fosforinnholdet i lagerstål og renheten til smeltet stål ikke lenger har blitt de begrensende leddene for kvalitetsforbedring av lagerstål, kan noen spesialstålbedrifter også bruke kontinuerlig støpeprosess for å produsere små spesifikasjoner（ Φ Det er imidlertid få forskningsrapporter om hvordan man raskt kan kontrollere P-innholdet i smeltet stål til innenfor {{0}}.010 prosent og det totale oksygenet i stål til innenfor 5 ppm under høyeffektiv omformer (oksygen) forsyningsintensiteten når 5,0Nm3/ min /t) og rask raffineringsmodus, og hvordan man stabilt produserer store og langvarige lagerstålkuler ved kontinuerlig støpeprosess. Derfor sikter Jiangsu Zhongtian iron and Steel Group Special Steel Co., Ltd. mot produksjon av høylastende stålkulestål ved grønn og effektiv kontinuerlig støpeprosess for stålfremstilling. Prosjektet må løse de vitenskapelige og tekniske problemene og industrielle vanlige problemer som høyeffektivitet og lavt fosforinnholdskontroll av omformer, høyhastighetsraffinering av smeltet stålrenhetskontroll, lav sentersegregering og høy organisasjonsenhetskontroll.
Ⅱ.Ideer og tekniske løsninger for å løse problemer
Store bærende stålkuler har vært brukt i lang tid under høye vekselbelastninger som slag, kompresjon og skjærkraft. I mellomtiden har noen av dem blitt brukt i kalde områder, som vindturbinbærende stålkuler, som har egenskapene til "stor belastning, stor spesifikasjon og lang levetid". For å møte den strenge kvalitetsytelsen til store bærende stålkuler, må kvalitetsindikatorene for stål være: ① høy renslighet, små inneslutninger (DS mindre enn eller lik {{0}}.5) , liten mengde og lite oksygen (T) O Mindre enn eller lik 5 ppm, lavt kalsium [Ca] Mindre enn eller lik 2 ppm, vannnedsenking høyfrekvent ultralydfeildeteksjon kvalifisert (10MHz pluss 21db forsterkning) ; ② Mikrostrukturen og egenskapene er ensartede, karbonsegregeringsindeksen for valset emne er mindre enn eller lik 1,05, nettoformen er mindre enn eller lik 2,5, og båndformen er mindre enn eller lik 2,0; ③P Mindre enn eller lik 0,010 prosent.
Derfor fokuserer prosjektet på de tre kjerneteknologiene «grønn effektivitet, superrenslighet og høy organisatorisk ensartethet». De viktigste forskningsideene og innholdet er som følger:
1. Studie på lavfosforkontrollteknologi for høyeffektiv omformer
Den tradisjonelle omformeren som smelter stål med lavt fosforhold (fosforinnhold mindre enn eller lik 0,01 prosent ) bruker vanligvis dobbeltslaggmetoden eller dobbeltkombinasjonsmetoden, og oksygentilførselsintensiteten er mindre enn eller lik 3,5nm3 / (min ·t). Produksjonseffektiviteten til denne smeltemodusen er lav, og smeltesyklusen vil bli forlenget i mer enn 5 minutter. Å ta i bruk enkeltslaggmetoden og øke oksygentilførselsintensiteten til omformeren er den mest effektive måten å forkorte omformerens smeltesyklus. Det vil imidlertid føre til en rekke problemer, som å akselerere avkarboniseringshastigheten, enkel tørking i ovnen, forringe avfosforiseringseffekten og øke sannsynligheten for sprut. Basert på problemene som eksisterer i høyintensitetssmelting av omformer, er den høyeffektive og ultralave fosforsmelteprosessen til omformer utviklet ved å studere defosforiseringsloven for omformersmelteprosessen og kombinere flerfasedefosforiseringsteknologien for slagg.
I henhold til defosforiseringsmekanismen til omformer, studeres distribusjonsloven for fosfor i omformerslagg. Figur 1 viser mineralfasesammensetningen til omformerslagg. Det kan sees at P hovedsakelig eksisterer iC2S-C3Pfase. Derfor øker andelen avC2S-C3Pfase kan forbedre avfosforiseringseffekten av omformerslagg.
Fig. 1 mineralfasesammensetning av roterende ovnslagg
Ved hjelp av termodynamisk programvareFhandlingSalder og i kombinasjon med industrielle produksjonsdata, konkluderes det med at reduksjon av FeO-innholdet i slagget kan økeC2S-C3Pfaseforhold i slagget. For eksempel å ta 50 prosent CaO pluss 20 prosent SiO2 pluss 10 prosent MgO plussXFeOpluss 5 prosent P2O5 som et eksempel, er det funnet atC2S-C3Pfaseforholdet øker gradvis med reduksjonen av FeO-innholdet i slaggen, som vist i fig. 2.
Fig. 2 Effekt av FeO påC2S-C3Pfaseforhold
Fig. 3 viserC2S-C3Pfasekontrollresultater av omformerslagg. Det kan sees at FeO-innholdet i omformerslagg kan reduseres fra 16-20 prosent før optimalisering til 10-12 prosent ved å trykke på pistolen i 1-2min før slutten av blåsingen. Under forutsetning av riktig å redusere basiciteten til omformerslagg, en høyere andel avC2S-C3Pfase kan fortsatt oppnås.
Fig. 3C2S-C3Pfaseforhold i omformerslagg før og etter optimalisering
Fig. 4 viser effekten av oksygentilførselsintensitet på oksygentilførselstiden. Det kan sees at når oksygentilførselsintensiteten økes fra 3,5Nm3/min/t til 5.0Nm3/t/min, den gjennomsnittlige oksygentilførselstiden kan forkortes med 3,1 min.
Fig. 4 Effekt av oksygentilførselsintensitet på oksygentilførselstid
Fig. 5 Effekt av oksygentilførselsintensitet på defosforisering
Fig. 5 viser effekten av oksygentilførselsintensitet på defosforisering. Det kan ses at ved å øke andelen avC2S-C3Pfase i omformerslagg, selv om oksygentilførselsintensiteten økes fra 3,5Nm3/min/t til 5.0Nm3/t/min, er avfosforiseringskapasiteten til omformerslagg ytterligere forbedret sammenlignet med den opprinnelige prosessen, og den høyeffektive og rimelige smeltingen av lavfosforstål er endelig realisert.
2. Studer om hurtig ultraren ekstern raffineringsteknologi
Tradisjonelt antas det at langtidsraffinering er lettere å forbedre renheten til smeltet stål, så raffineringstiden til lagerstål er vanligvis kontrollert til 80 ~ 120min. Det er funnet at når raffineringstiden overstiger 30 minutter, er fjerningseffekten av inneslutninger ikke signifikant med forlengelsen av raffineringstiden. Samtidig vil slaggstålreaksjonen i lang tid føre til transformasjon av inneslutninger fra innledende faste alumina- eller magnesia-aluminiumoksyd-spinellinneslutninger til kalsiumaluminat med lavt smeltepunkt, noe som resulterer i svikt i effektiv fjerning av inneslutninger i den påfølgende RH-prosessen og til slutt påvirker renheten til smeltet stål.
Denne forskningen bryter den tradisjonelle tenkningen. På den ene siden utvikler den en rask og høyeffektiv raffineringsprosess for å undertrykke slaggstålreaksjonen i raffineringsprosessen ved å kontrollere raffineringstiden innen 40 minutter. Samtidig studerer den legeringens påvirkning på inklusjonssammensetningen og finner en metode for å eliminere legeringens påvirkning på inklusjonen. Til slutt innser den kontrollen av spinellinneslutningene av solid alumina og magnesia alumina. Ved hjelp av den kraftige vakuumbehandlingen av RH, oppnås høyeffektiv fjerning av spinellinneslutninger av solid alumina og magnesia-aluminiumoksyd. Siden fjerningseffektiviteten til spinellinneslutninger av solid alumina og magnesiumoksyd er ekstremt høy i RH-prosessen, selv om RH høyvakuum (< 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.
Fig. 6 viser implementeringseffekten av den optimaliserte prosessen. Man kan se at gjennom optimaliseringen blir raffineringstiden forkortet fra 80-120min til 30-40min i den opprinnelige prosessen, og rørestyrken til smeltet stål kontrolleres i raffineringsprosessen. Etter raffineringen kontrolleres de solide spinellinneslutningene av magnesiumaluminium.
(a) Inkluderingssammensetning på slutten av LF; (b) Total oksygen i lagerstål (2021)
Fig. 6 kontrollresultater etter prosessoptimalisering
3 Undersøkelse av ny teknologi for metallurgi i bunnen
Ved å kontrollere inneslutningene av lagerstål til solid alumina og magnesia alumina spinell, vil nodulering oppstå i den kontinuerlige støpeprosessen, noe som påvirker den jevne produksjonen (antallet kontinuerlige og stabile støpeovner er generelt mindre enn eller lik 6). Samtidig vil en del av noduleringen tilfeldig flasse av i stålet, og danne makro storskala inneslutninger, som vil alvorlig forringe renheten til stålet. I lys av dette problemet er det utviklet en ny type traktmetallurgiteknologi, det vil si at en horisontal elektromagnetisk omrøring (navn: trakthomogenisator) er installert i trakten. Formålet er å drive den høyeffektive strømmen av smeltet stål i trakten, fremme flyting av inneslutninger, ytterligere forbedre renheten til smeltet stål, oppnå målet om å redusere nodulering av dyse og løse de tekniske problemene med dårlig støpeevne av lagerstål og lav kvalifiseringsrate for makroinkludering. Samtidig, under påvirkning av elektromagnetisk kraft, er temperaturen mellom hver strøm ensartet, og temperaturforskjellen mellom de to sidene av trakten kan reduseres fra 3 ~ 5 grader av den opprinnelige prosessen til 1 ~ 2 grader.
Fig. 7 viser inspeksjonsresultatene av antall inneslutninger i støpeplaten. Det kan sees at antall inneslutninger i støpeplaten reduseres ytterligere etter at elektromagnetisk omrøring påføres trakten, noe som indikerer at renheten til smeltet stål kan forbedres ytterligere når elektromagnetisk omrøring påføres trakten. Fig. 8 viser påvirkningen av elektromagnetisk omrøring på stigehastigheten til stopperstangen i trakten. Ettersom renheten til smeltet stål i trakten forbedres ytterligere, reduseres stigningshastigheten til stopperstangen betydelig etter elektromagnetisk omrøring. Etter at elektromagnetisk omrøring er påført trakten, kan antallet kontinuerlige støpeovner av smeltet stål økes fra 6 til 8. Figur 9 viser temperaturforskjellen til smeltet stål på begge sider av trakten. Det kan sees at etter at elektromagnetisk omrøring er påført på trakten, kan temperaturforskjellen til smeltet stål i begge ender av trakten reduseres fra 3 ~ 5 grader i den opprinnelige prosessen til 1 ~ 2 grader.
Fig. 7 Effekt av elektromagnetisk omrøring i trakt på antall inneslutninger i emnet
Fig. 8 Effekt av elektromagnetisk omrøring i trakt på stigehastigheten til stopperstangen
Fig. 9 Effekt av elektromagnetisk omrøring i trakt på temperaturensartethet av smeltet stål
4. Forskning på presis dynamisk kontinuerlig støpeprosess under høyt trykk og høy temperatur diffusjonsteknologi
Den tradisjonelle store bærende stålkulen er produsert ved støpeprosess. Hovedårsaken er at kontrollen av karbiduensartethet av lagerstålkule produsert ved kontinuerlig støpeprosess ikke kan oppfylle kravene. Med populariseringen av myk reduksjonsteknologi, selv om kontrollevnen til karbonsegregering har blitt forbedret, står det fortsatt overfor problemet at det er umulig å finne størkningsendepunktet nøyaktig og anvende rimelig reduksjon. I dette prosjektet er den dynamiske størkningssimuleringen av oppblomstring etablert? I kombinasjon med blyfyllingstesten og analysen av reduksjonssprekken, mestrer vi posisjonen til størkningsenden og endringsloven for faststoffhastigheten, løser nøkkelprosessteoriproblemet "hvor du skal trykke og hvordan du trykker", utvikler multifaktorkoblingsprosessteknologien med "overheting, sekundær kjølestyrke, hastighet og dynamisk høytrykk", og overvinne kontrollproblemet med den sentrale segregeringen i den kontinuerlige støpeprosessen. Når den totale reduksjonen når 20-25mm, kontrolleres karbonsegregeringsindeksen til emnet til 1.06-1.10. Ved å studere påvirkningen av å holde temperatur og tid på høytemperaturdiffusjonseffekt, utvikles en fleksibel prosess med høy effektivitet og energisparing og høytemperaturdiffusjon. Når bløtleggingstemperaturen for kontinuerlig støping under høyt trykk er 1240 grader C pluss bløtleggingstiden er 8 timer, når den sentrale karbonsegregeringsindeksen 1,05 og båndformen er mindre enn eller lik 2,0.
Fig. 10 viser kontrollresultatene av karbonsegregering av den støpte platen etter påføring av høyt trykk. Det kan sees at gjennomsnittsverdien av karbon segregeringsindeksen til den støpte platen kan nå 1,06 ~ 1,10.
Fig. 10 kontrollresultater av karbonsegregering av bærende stålemne
Fig. 11 viser morfologien til karbidbåndstrukturen før og etter optimaliseringen av høylastbærende kulestål ved kontinuerlig støping under høyt trykk pluss høytemperaturdiffusjonsprosess (holder på 124{{10}} grader i 8 timer) . Blant dem, gjennom høytemperaturdiffusjonsglødingsprosess, reduseres karbonsegregeringen av støpt emne ytterligere fra 1,06 ~ 1,10 til 1,05, og karbidbåndstrukturen til valset materiale reduseres fra 3,0 til Mindre enn eller lik 2,0.
Figur 11 Φ Karbidbåndform før og etter 60 mm forbedring:
(a) 100 før forbedring ×; (b) 500 før forbedring ×; (c) 100 prosent etter forbedring ×; (d) 500 etter forbedring ×
5. Forskning på on-line strukturkontrollteknologi for bærende stålstang i stor størrelse
Karbonkontroll av storskala kontinuerlig støping med stålstangnett er et vanlig teknisk problem i industrien. I lys av de viktigste prosessteoretiske problemene forårsaket av slike faktorer som kjernetemperatur "black box", stor kjerneoverflatetemperaturforskjell, utilstrekkelig rullekontrollkapasitet og kjølekontrollkapasitet, dynamisk CCT, dynamisk fasetransformasjon og temperaturfeltet for kontrollert valsing og kjøleprosessen studeres gjennom Gleeble termisk simuleringstest, utviklet bærende stålstang i stor størrelse med kjernetemperaturkontroll pluss online strukturkontrollteknologi for kontrollert valsing i Fe3C tofase sone, høytemperatur rekrystalliseringssone og seksjons ultrarask kontrollert kjøling etter rullende, og stabil kontroll av nettverket karbid Mindre enn eller lik 2,5 klasse.
Fig. 12 mikrostruktur av 100crmnsi6-4 etter to omganger med varm kompresjon
(a)850 pluss 840 grader; (b)850 pluss 800 grader; (c)850 pluss 760 grader; (d) 850 pluss 720 grader - 20 grader / s avkjøling til 600 grader
Ⅲ.Store innovative prestasjoner
Prosjektet startet den kontinuerlige støpeprosessen for å erstatte formstøping og import, fokusert på prosessforskning og innovasjon av grønne utslippsreduksjoner, høy kvalitet og høy effektivitet, energisparing og forbruksreduksjon, vellykket løst nøkkelkontrollteknologien til stål for stor belastning lager stålkuler, og realisert industriell applikasjon. De viktigste tekniske nyvinningene i prosjektet:
1. Det er det første settet med nøkkelteknologier for produksjon av stenger for tunge bærende stålkuler ved kontinuerlig støping i stedet for støping. Den ferdige produktraten ble økt med omtrent 13 prosent, og karbonutslippet i produktets livssyklus ble redusert med 105,3 kg/t, en nedgang på 4,3 prosent (data fra China Metallurgical Planning and Research Institute), og storskala industriell bruk ble realisert;
2. En rask og ren smelteprosessteknologi som kombinerer "høyeffektiv defosforisering av omformer pluss stor fuktingsvinkelkontroll av LF-inneslutninger pluss sterk RH-sirkulasjon" ble utviklet. Effektiviteten ble økt med ca. 30 prosent, og lagerstålet DS Mindre enn eller lik 0,5, lavt oksygen til Mindre enn eller lik 5ppm, lavt kalsium [Ca] Mindre enn eller likt 2ppm, og høy - kvalifikasjonsfrekvens for påvisning av feil i vannnedsenkning med frekvens Større enn eller lik 99 prosent (10MHz pluss 21db forsterkning) ble realisert;
3. Multifaktorkoblingsprosessteknologien til "tundish homogeniseringsteknologi pluss kontinuerlig støping med presis dynamisk stor trykkreduksjon pluss høytemperaturdiffusjonsprosess" ble utviklet, og det tekniske problemet med sentral segregering i kontinuerlig støpeprosess ble løst. Karbonsegregeringsindeksen for valset emne var mindre enn eller lik 1.05 og båndkarbiden var mindre enn eller lik 2,0;
4. Utviklet bærende stålstang i stor størrelse med kjernetemperaturkontroll pluss On-line strukturkontrollteknologi for kontrollert valsing i Fe3C tofase sone og rekrystalliseringssone og seksjons ultrarask kontrollert kjøling etter valsing, og stabil kontroll av nettverkskarbid Mindre enn eller lik til 2,5 karakter.
Ⅳ.Påføring og effekt
Prosjektet integrerer en rekke innovative teknologier. Det er den første som har tatt i bruk den kontinuerlige støpe- og valseprosessstrømmen av "smeltet masovnsjern → omformer → raffinering → vakuumavgassing → blomstrende kontinuerlig støping → oppvarming og blomstring → kontrollert rulling og avkjøling". Den har med suksess overvunnet nøkkelkontrollteknologien til stål for store bærende stålkuler og innsett erstatning av formstøping og import.
Prosjektresultatvurderingskomiteen mener at prestasjonen generelt har nådd det internasjonale ledende nivået. Produktene til prosjektet er mye brukt i store bærende stålkuler av vindkraft, skjoldmaskiner, store gravemaskiner og annet stort ingeniørutstyr, og gir høykvalitets råvarer til internasjonale og innenlandske velkjente lagerstålkuler. I løpet av de siste tre årene ble totalt 102 000 tonn solgt, og den akkumulerte nettofortjenesten nådde 153 millioner yuan. Gi positive bidrag til den teknologiske fremgangen til Kinas high-end lagerproduksjonsindustrikjede.
Mer omWBMStål ball:
Lagerstålkuler er viktige grunnkomponenter i industrien. Lagerstålkuler har en lang historie med bruk i presisjonslagerindustrien og -livet, og er mer utbredt. Det kan sies at stålkuler finnes de fleste steder der det er rotasjon, ofte kjent som stålkuler og kuler. Stålkuler er mye brukt i lagre, maskinvare, elektronikk, jernkunst, mekanisk utstyr, elektrisk kraft, gruvedrift, metallurgi og andre felt.
WBM har nå muligheten til å levere komplett verktøy for Modler konisk rulleslipelinje.Deresverktøyser godt montert i kundens modler senterløs sliper og modler endesliper. Og hjelpe kunden med å produsere høypresisjonsruller til lave kostnader.
WBM har oppnådd sertifikatene til ISO9001:2000 og ISO/IATF16949. Det enestående omdømmet til WBM er bygget på våre kjernestyringsprinsipper: teknisk innovasjon, høy produksjonskvalitet og effektivitet, hardtarbeidende, møte og utover kundenes forventninger. WBMreservesingen innsats for å skape maksimal verdi for kundene.