CN115026251B - 提高38CrMoAl探伤合格率的工艺改进方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属铸造领域，公开了一种提高38CrMoAl探伤合格率的工艺改进方法，其特征在于，所述工艺改进方法包括降低连铸工序中的冷却强度以及提高凝固末端电磁搅拌的搅拌强度。本发明提供一种提高38CrMoAl探伤合格率的工艺改进方法，通过降低冷却强度和改善凝固末端电磁搅拌的工艺参数改善了38CrMoAl合金结构钢点状偏析的问题。

Description

提高38CrMoAl探伤合格率的工艺改进方法
技术领域
本发明涉及金属铸造领域，具体地涉及一种提高38CrMoAl探伤合格率的工艺改进方法。
背景技术
38CrMoAl合金结构钢是一种调质渗氮钢，表面经过氮化处理后形成氮化铝层，依靠氮化铝的弥散强化来提高表面的硬度和强度,并且在600℃左右时也能保持一定的硬度。由于钢中含有钼，抑制了高温回火脆性，淬透性良好，广泛用于制造承受热冲击负荷和往复磨损条件下工作的机械零件，如气缸套、活塞螺栓、蜗杆、磨床主轴等。目前38CrMoAl生产存在点状偏析的问题，且点状偏析主要集中在铸坯的2/5处到中心位置的区域，这些靠近铸坯中心位置的点状偏析问题导致38CrMoAl合金结构钢探伤检测不合格。
发明内容
为了克服现有技术存在的38CrMoAl生产存在点状偏析导致合金结构钢探伤检测不合格的问题，本发明提供一种提高38CrMoAl探伤合格率的工艺改进方法，通过降低冷却强度和改善凝固末端电磁搅拌的工艺参数改善了38CrMoAl合金结构钢点状偏析的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种提高38CrMoAl探伤合格率的工艺改进方法，所述工艺改进方法包括降低连铸工序中的冷却强度以及提高凝固末端电磁搅拌的搅拌强度。
优选地，所述降低连铸工序中的冷却强度包括将第一次冷却的冷却水流量由4000L/min降至3550L/min-3650L/min。
优选地，所述降低连铸工序中的冷却强度还包括将第二次冷却的比水量由0.12L/kg降至0.08L/kg。
优选地，所述提高凝固末端电磁搅拌的搅拌强度包括将凝固末端电磁搅拌电流由250A提高到500A。
优选地，所述提高凝固末端电磁搅拌的搅拌强度包括将凝固末端电磁搅拌的运转周期由正转8秒、停2秒、反转8秒，改为正转12秒、停2秒、反转12秒，即延长凝固末端电磁搅拌运转周期内的搅拌时间。
优选地，所述工艺改进方法还包括：将凝固末端电磁搅拌位置由12.7米下移至14.1米。
通过上述技术方案，该提高38CrMoAl探伤合格率的工艺改进方法通过降低冷却的强度，使得钢水不容易结晶出柱状晶或是枝晶，改善了钢水整体的流动性；在钢水流动性得以保证的情况下，凝固末端电磁搅拌作用区域将会得到明显地增加；另外，通过提高凝固末端电磁搅拌的搅拌强度，使得钢水能够获得较为充分的搅拌，从而避免了铸坯的点状偏析。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是一种Φ600铸件表面点状偏析的取点采样示意图；
图2是经提高38CrMoAl探伤合格率的工艺改进方法实践前后的碳成分对比曲线；
图3是经提高38CrMoAl探伤合格率的工艺改进方法实践前后的碳偏析指数对比曲线；。
附图标记说明
1Φ600铸件 11取样线
12取样点 13铸件圆心
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，“面向、背向、垂项、斜上方、上方、端部”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
本发明提供了一种提高38CrMoAl探伤合格率的工艺改进方法，该工艺改进方法包括降低连铸工序中的冷却强度以及提高凝固末端电磁搅拌的搅拌强度。
通过上述技术方案的实施，钢水浇铸时通过降低冷却的强度，使得钢水冷却速度防缓，钢水不容易结晶出柱状晶或是枝晶，改善了钢水整体的流动性；在钢水流动性得以保证的情况下，凝固末端电磁搅拌作用区域将会得到明显地增加；在这种情况下，还可以通过提高凝固末端电磁搅拌的搅拌强度，使得钢水能够获得较为充分的搅拌，从而避免了铸坯的点状偏析。
在该实施方式中，优选地，降低连铸工序中的冷却强度包括将第一次冷却的冷却水流量由4000L/min降至3550L/min-3650L/min。
第一次冷却发生在结晶器中，通过第一次冷却钢水外侧形成一层坯壳，当冷却水的流量降低后，单位时间内通过结晶器的冷却水量变少，冷却水所带走的热量也相应的减少了，钢水外侧的坯壳厚度减少，即，坯壳内钢水的体积占比增大。
优选地，将第一次冷却的冷却水流量由4000L/min降至3550L/min-3650L/min后，在结晶器内坯壳的厚度大约只有1-2mm，这种厚度的坯壳不仅在该工艺阶段能够满足生产要求，且位于坯壳内部的液芯仍然具有很好的流动性，为凝固末端电磁搅拌提供了良好的环境。
而且第一次冷却位置的强冷改弱冷后，也能够避免因钢水内外的温度差异大而出现的钢水中心向外返热的情况，有利于控制铸坯的质量。
在该实施方式中，优选地，降低连铸工序中的冷却强度还包括将第二次冷却的比水量由0.12L/kg降至0.08L/kg。
在二冷室内，通过降低第二次冷却的比水量进而控制钢水外侧坯壳的厚度不会过厚，优选地，将第二次冷却的比水量由0.12kg/t降至0.08kg/t，在该工艺条件下，钢水外侧的坯壳的厚度能够满足拉坯速度的要求，不会因为坯壳过薄，发生过大变形的问题，同时也不会出现钢坯壳过厚，钢水已经提前凝固的问题，为后续的末端电磁搅拌提供了更大的作用空间。
在该实施方式中，优选地，提高凝固末端电磁搅拌的搅拌强度包括将凝固末端电磁搅拌电流由250A提高到500A。
凝固末端电磁搅拌器作用于熔融的钢水，借助在铸坯液相穴中感应产生的电磁力，强化钢水的运动，因此，该凝固末端电磁搅拌器只能作用于铸坯内部的液芯，对液芯进行搅拌。
实验表明，随凝固末端电磁搅拌器搅拌电流强度的增加,铸坯的点状偏析明显减少；铸坯点状偏析的变化趋势与搅拌电流的变化趋势有良好的一致性，即该位置的液芯被充分搅拌后，能够明显抑制点状偏析的产生。因此通过提升搅拌电流能够有效地改善电磁搅拌的效果。
优选地，经过多次实践，本发明将凝固末端电磁搅拌电流提升至500-600A，搅拌强度得到明显提高，铸坯的点状偏析也得到了明显的改善。
在两次强冷改弱冷的情况下，此时钢水的流动性已经较之前得到了明显的改善，在坯壳内仍然有足够的熔融状态的钢水，可以满足凝固末端电磁搅拌的要求，即在相同搅拌强度的情况下，弱冷使得铸坯内钢水变多，进而凝固末端电磁搅拌作用面积增加了。
继而，通过提高凝固末端电磁搅拌电流的方式又使得搅拌的强度得到提升，因此在两种方式的共同作用下，经过该凝固末端电磁搅拌后钢水的温度更容易趋于一致，钢水内的材料也更容易趋于平均，这有利于抑制点状偏析的产生。
在该实施方式中，优选地，提高凝固末端电磁搅拌的搅拌强度包括将凝固末端电磁搅拌的运转周期由正转8秒、停2秒、反转8秒，改为正转12秒、停2秒、反转12秒，即延长凝固末端电磁搅拌运转周期内的搅拌时间。
为了得到更好的搅拌效果，还可以延长凝固末端电磁搅拌的运转周期内的有效搅拌时间，将原周期由18秒提升至26秒，且周期内的停转时间不变，有效搅拌时间由16秒提升至24秒，通过这种方式提高凝固末端电磁搅拌的效果。
在该实施方式中，优选地，工艺改进方法还包括：将凝固末端电磁搅拌位置由12.7米下移至14.1米。
基于实际经验的指导，末端电磁搅拌位置应该放置于液芯占比30％-40％的位置，即，液芯的面积占钢水截面面积的30％-40％时采用末端电磁搅拌可以得到最佳的工艺效果，点状偏析能够得到有效的抑制。
由于之前的冷却过程都有强冷变为弱冷，钢水内部的液芯较工艺变更之前凝固的速度放缓了，因此钢水内部的流动性得到改善，即，液芯凝固的时间会推迟，同样的液芯占比30％-40％的位置也会随之推移，因此我们需要将凝固末端电磁搅拌位置也向下移动，以便该位置刚好与液芯占比30％-40％的位置相对应。优选的，凝固末端电磁搅拌位置由原来的12.7米下移至14.1米时，能够获得最佳的点状偏析控制效果。
通过上述技术方案的实施，选取Φ600的铸件，并对该铸件的表面材料进行取样，分析碳偏析的数据，得到的碳成分即碳偏析指数见表1：
点位 碳成分 碳偏析指数
点0 0.343 0.94
点1 0.383 1.06
点2 0.355 0.98
点3 0.368 1.01
点4 0.387 1.07
点5 0.403 1.11
点6 0.383 1.06
点7 0.399 1.1
点8 0.38 1.05
点9 0.389 1.07
点10 0.367 1.01
点11 0.41 1.13
点12 0.346 0.95
点13 0.358 0.99
点14 0.367 1.01
点15 0.392 1.08
点16 0.401 1.1
点17 0.377 1.04
点18 0.369 1.02
点19 0.355 0.98
点20 0.385 1.06
点21 0.383 1.06
点22 0.356 0.98
点23 0.344 0.95
点24 0.378 1.04
点25 0.371 1.02
点26 0.378 1.04
点27 0.381 1.05
点28 0.35 0.96
点29 0.352 0.97
点30 0.378 1.04
点31 0.405 1.12
点32 0.345 0.95
点33 0.349 0.96
点34 0.403 1.11
点35 0.391 1.08
点36 0.399 1.1
点37 0.389 1.07
点38 0.354 0.98
点39 0.342 0.94
点40 0.386 1.06
表1
其中，参考图1所述的Φ600铸件表面点状偏析的取点采样示意图，在该取样过程中，首先需要在Φ600的铸件截面取两条互相垂直的直径，两条直径被铸件圆心分割成4条半径，在每条半径上，以圆心为起点，每隔30mm，设置一个取样点，每条半径上共有10个取样点，圆心设置为取样点0，整个Φ600铸件的表面设置有41个取样点。
确定41个取样点后，对每个取样点标注序号，并用钻样机在每个取样点钻出30g样件，并对应于取样点的序号进行存储。最后，用碳硫分析仪对所有的样件进行碳硫分析，得出该取样点的碳成分，并对应于取样点序号记录该取样点的碳成分。
将所得的碳成分数值除以熔炼过程的碳成分值，即可得出该取样点的碳偏析指数。
对表1碳成分的数据求极差，该极差的为0.068；对碳偏析指数求标准差，该标准差为0.055。
采用同样的取样方法，在工艺改进之前对Φ600的铸件取41点取样，得到的碳成分即碳偏析指数见表2：
对表2碳成分的数据求极差，该极差的为0.142；对碳偏析指数求标准差，该标准差为0.084。
参考图2所述的碳成分对比曲线可以看出，经过本发明的工艺改进后，碳成分曲线震荡的幅度变小了，即，铸件表面不同位置的碳成分的绝对值差异变小了。
参考图3所述的碳偏析指数对比曲线可以看出，经过本发明的工艺改进后，碳偏析指数曲线震荡的幅度变小了，即，铸件表面不同位置的碳偏析指数差异变小了。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (3)

1.一种提高38CrMoAl探伤合格率的工艺改进方法，其特征在于，所述工艺改进方法降低连铸工序中的冷却强度及提高凝固末端电磁搅拌强度；
所述降低连铸工序中的冷却强度包括将第一次冷却的冷却水流量由4000L/min降至3550L/min-3650L/min；
所述降低连铸工序中的冷却强度还包括将第二次冷却的比水量由0.12L/kg降至0.08L/kg；
所述提高凝固末端电磁搅拌的搅拌强度为将凝固末端电磁搅拌电流由250A提高到500A。
2.根据权利要求1所述的提高38CrMoAl探伤合格率的工艺改进方法，其特征在于，所述提高凝固末端电磁搅拌的搅拌强度包括将凝固末端电磁搅拌的运转周期由正转8秒、停2秒、反转8秒，改为正转12秒、停2秒、反转12秒，即延长凝固末端电磁搅拌运转周期内的搅拌时间。
3.根据权利要求1所述的提高38CrMoAl探伤合格率的工艺改进方法，其特征在于，所述工艺改进方法还包括：将凝固末端电磁搅拌位置由12.7米下移至14.1米。
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