De ontwikkeling van een groen en efficiënt continugietproces voor staalproductie om stalen kogels met hoge belasting te produceren, is het doel van de industrie geworden
I.Onderzoek achtergrond en problemen
De nationale ontwikkelingsstrategie "dubbele koolstof" bevordert de snelle ontwikkeling van schone energie, hoogwaardige apparatuur en andere gebieden. De opwekking van windenergie zal bijvoorbeeld toenemen van minder dan 10 procent nu tot meer dan 50 procent in 2060. Grote dragende stalen kogels zijn de belangrijkste kerncomponenten van grote projecten en apparatuur zoals opwekking van windenergie, en zijn een belangrijke garantie voor de realisatie van nationale strategieën als "made in China" en "energiezekerheid". Zoals we allemaal weten, is de technische moeilijkheid van rollende elementen in lagermaterialen groter dan die van adereindhulzen, en de moeilijkheid van stalen kogels is groter dan die van rollen en naalden. Vergeleken met andere stalen lagerkogels hebben stalen kogels met hoge belasting de volgende technische problemen: ① grotere belasting: de verpletterende belasting is meer dan 2500 kN en de werkspanning is meer dan 1250 kN, dus ze zijn gevoeliger voor vermoeidheidsfalen; ② Groter formaat: stalen bal met grote belasting tot Φ 89 mm (overeenkomstige staafspecificatie is Φ 60 mm), het is moeilijk om de uniformiteit van de staalconstructie te regelen; ③ Slechtere serviceomgeving: het windenergielager is gedurende de hele levenscyclus onderhoudsvrij. Het wordt gebruikt in lage temperaturen, corrosie en andere ruwe omgevingen. Het P-gehalte van staal moet kleiner zijn dan of gelijk zijn aan 0,010 procent.
Op basis van de bovenstaande kenmerken vereist de grote dragende stalen kogel dat het aantal insluitsels in het staal klein is en de maat klein, de carbiden fijn en uniform zijn en het gehalte aan schadelijke elementen zoals P laag is. Momenteel kan de binnenlandse en buitenlandse productie alleen het vormgietproces toepassen, maar dit proces heeft de problemen van een hoog energieverbruik, lage productie-efficiëntie en hoge productiekosten. Daarom is de ontwikkeling van een groen en efficiënt continugietproces voor staalproductie om staal te produceren voor zwaar belastbare stalen kogels het doel van de industrie geworden. Als het met succes kan worden overwonnen, kan het de leemte in binnen- en buitenland opvullen, en alleen de metaalopbrengst zal toenemen van ongeveer 83 procent van het vormgieten tot meer dan 96 procent van het continugieten.
Hoewel met de voortdurende vooruitgang van de technologie in de metallurgische industrie, het fosforgehalte van lagerstaal en de zuiverheid van gesmolten staal niet langer de beperkende schakels zijn geworden voor de kwaliteitsverbetering van lagerstaal, kunnen sommige speciale staalondernemingen ook een continugietproces gebruiken om produceren kleine specificaties（ Φ Er zijn echter weinig onderzoeksrapporten over hoe het P-gehalte van gesmolten staal snel kan worden beheerst tot binnen {{0}}.010 procent en de totale zuurstof van staal tot binnen 5 ppm onder de zeer efficiënte omzetter (zuurstof leveringsintensiteit bereikt 5,0Nm3/ minuten /t) en snelle raffinagemodus, en hoe stabiel grote en duurzame stalen kogels kunnen worden geproduceerd door middel van een continu gietproces. Daarom richt Jiangsu Zhongtian Iron and Steel Group Special Steel Co., Ltd. zich op de productie van hoog belastbaar stalen kogelstaal door middel van een groen en efficiënt continugietproces voor het maken van staal. Het project moet de wetenschappelijke en technische problemen en industriële veelvoorkomende problemen oplossen, zoals een hoog rendement en een laag fosforgehalte van de converter, snelle raffinage van de zuiverheidscontrole van gesmolten staal, lage centrumsegregatie en hoge organisatie-uniformiteitscontrole.
Ⅱ.Ideeën en technische oplossingen voor het oplossen van problemen
Grote dragende stalen kogels worden al lange tijd gebruikt onder hoge wisselende belastingen zoals impact, compressie en afschuiving. Ondertussen zijn sommige van hen gebruikt in koude gebieden, zoals windturbine met stalen kogels, die de kenmerken hebben van "grote belasting, grote specificaties en een lange levensduur". Om te voldoen aan de strenge kwaliteitseisen van grote dragende stalen kogels, moeten de kwaliteitsindicatoren van staal zijn: ① hoge reinheid, kleine insluitsels (DS kleiner dan of gelijk aan {{0}}.5) , kleine hoeveelheid en lage zuurstof (T) O Minder dan of gelijk aan 5ppm, laag calciumgehalte [Ca] Minder dan of gelijk aan 2ppm, wateronderdompeling hoogfrequente ultrasone foutdetectie gekwalificeerd (10MHz plus 21db versterking) ; ② De microstructuur en eigenschappen zijn uniform, de koolstofsegregatie-index van gerolde knuppel is kleiner dan of gelijk aan 1,05, de netvorm is kleiner dan of gelijk aan 2,5 en de bandvorm is kleiner dan of gelijk aan 2,0; ③P Minder dan of gelijk aan 0,010 procent.
Daarom richt het project zich op de drie kerntechnologieën "groene efficiëntie, superreinheid en hoge organisatorische uniformiteit". De belangrijkste onderzoeksideeën en inhoud zijn als volgt:
1. Studie naar regeltechnologie met laag fosforgehalte van hoogrenderende omvormers
De traditionele convertor die staal met een laag fosforgehalte smelt (fosforgehalte kleiner dan of gelijk aan 0,01 procent) past over het algemeen de dubbele slakmethode of dubbele combinatiemethode toe en de zuurstoftoevoerintensiteit is kleiner dan of gelijk aan 3,5 nm3 / (minuten ·t). De productie-efficiëntie van deze smeltmodus is laag en de smeltcyclus wordt langer dan 5 minuten verlengd. Het toepassen van de enkele slakmethode en het verhogen van de zuurstoftoevoerintensiteit van de converter is de meest effectieve manier om de smeltcyclus van de converter te verkorten. Het zal echter tot een reeks problemen leiden, zoals het versnellen van de ontkolingssnelheid, het gemakkelijk drogen in de oven, het verslechteren van het defosforisatie-effect en het vergroten van de kans op spatten. Gebaseerd op de problemen die bestaan bij het smelten van converters met hoge intensiteit, wordt het uiterst efficiënte en ultralage fosforsmeltproces van de converter ontwikkeld door de defosforisatiewet van het smeltproces van de convertor te bestuderen en de meerfasige slakdefosforisatietechnologie te combineren.
Volgens het defosforisatiemechanisme van convertor wordt de distributiewet van fosfor in convertorslakken bestudeerd. Figuur 1 toont de samenstelling in de minerale fase van convertorslak. Het is te zien dat P voornamelijk bestaat inC2S-C3Pfase. Verhoog daarom het aandeel vanC2S-C3Pfase kan het defosforisatie-effect van converterslakken verbeteren.
Fig. 1 Minerale fasesamenstelling van draaiovenslak
Met behulp van de thermodynamische softwareFhandelingSleeftijd en in combinatie met de industriële productiegegevens wordt geconcludeerd dat het verlagen van het FeO-gehalte in de slak deC2S-C3Pfaseverhouding in de slak. Neem bijvoorbeeld 50 procent CaO plus 20 procent SiO2 plus 10 procent MgO plusXFeOplus 5 procent P2O5 als voorbeeld, blijkt dat deC2S-C3Pfaseverhouding neemt geleidelijk toe met de afname van het FeO-gehalte in de slak, zoals getoond in Fig. 2.
Fig. 2 Effect van FeO opC2S-C3Pfase verhouding
Afb. 3 toont deC2S-C3Pfasecontroleresultaten van converterslakken. Het is te zien dat het FeO-gehalte van converterslak kan worden verlaagd van 16-20 procent vóór optimalisatie tot 10-12 procent door het pistool 1-2min in te drukken voordat het blazen stopt. Onder de voorwaarde dat de basiciteit van converterslakken correct wordt verminderd, een hoger aandeel vanC2S-C3Pfase kan nog worden verkregen.
Afb. 3C2S-C3Pfaseverhouding in converterslak voor en na optimalisatie
Fig. 4 toont het effect van de zuurstoftoevoerintensiteit op de zuurstoftoevoertijd. Het is te zien dat wanneer de intensiteit van de zuurstoftoevoer wordt verhoogd van 3,5Nm3/min/t tot 5.0Nm3/t/min kan de gemiddelde zuurstoftoevoertijd met 3,1 min worden verkort.
Afb. 4 Effect van zuurstoftoevoerintensiteit op zuurstoftoevoertijd
Fig. 5 Effect van zuurstoftoevoerintensiteit op defosforisatie
Fig. 5 toont het effect van de zuurstoftoevoerintensiteit op defosforisatie. Men kan zien dat door het aandeel van te verhogenC2S-C3Pfase in converterslak, zelfs als de zuurstoftoevoerintensiteit wordt verhoogd van 3,5Nm3/min/t tot 5.0Nm3/t/min, wordt de defosforisatiecapaciteit van converterslak verder verbeterd in vergelijking met het oorspronkelijke proces, en wordt eindelijk het zeer efficiënte en goedkope smelten van staal met een laag fosforgehalte gerealiseerd.
2. Onderzoek naar snelle ultraschone externe raffinagetechnologie
Traditioneel wordt aangenomen dat langdurige raffinage gemakkelijker is om de zuiverheid van gesmolten staal te verbeteren, dus de raffinagetijd van lagerstaal wordt meestal gecontroleerd op 80 ~ 120 minuten. Het is gebleken dat wanneer de raffinagetijd langer is dan 30 minuten, het verwijderingseffect van insluitsels niet significant is bij verlenging van de raffinagetijd. Tegelijkertijd zal de slakstaalreactie gedurende een lange tijd leiden tot de transformatie van insluitsels van initiële vaste aluminiumoxide- of magnesia-alumina-spinel-insluitsels naar calciumaluminaat met een laag smeltpunt, wat resulteert in het mislukken van efficiënte verwijdering van insluitsels in het daaropvolgende RH-proces en uiteindelijk de zuiverheid van gesmolten staal beïnvloeden.
Dit onderzoek doorbreekt het traditionele denken. Enerzijds ontwikkelt het een snel en zeer efficiënt raffinageproces om de slakstaalreactie in het raffinageproces te onderdrukken door de raffinagetijd binnen 40 minuten te regelen. Tegelijkertijd bestudeert het de invloed van de legering op de insluitingssamenstelling en vindt een methode om de invloed van de legering op de insluiting te elimineren. Ten slotte realiseert het de controle van de vaste alumina en magnesia alumina spinel-insluitsels. Met behulp van de krachtige vacuümbehandeling van RH wordt de zeer efficiënte verwijdering van vaste alumina en magnesia alumina spinel-insluitsels gerealiseerd. Aangezien de verwijderingsefficiëntie van vast aluminiumoxide en magnesia-aluminiumoxide-spinel-insluitingen extreem hoog is in het RH-proces, zelfs als het RH-hoogvacuüm (< 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 toont het implementatie-effect van het geoptimaliseerde proces. Het is te zien dat door de optimalisatie de raffinagetijd wordt verkort van 80-120min tot 30-40min in het oorspronkelijke proces, en dat de roerkracht van gesmolten staal wordt gecontroleerd in het raffinageproces. Na de raffinage worden de vaste magnesium-aluminium spinel-insluitsels gecontroleerd.
(a) Inclusiesamenstelling aan het einde van LF; (b) Totaal zuurstofgehalte van lagerstaal (2021)
Afb. 6 regelresultaten na procesoptimalisatie
3 Studie over nieuwe tundish metallurgietechnologie
Door de insluitsels van lagerstaal in vast aluminiumoxide en magnesiumoxide-alumina-spinel te beheersen, zal er nodulatie optreden in het continugietproces, wat de soepele productie beïnvloedt (het aantal continue en stabiele gietovens is over het algemeen minder dan of gelijk aan 6). Tegelijkertijd zal een deel van de nodulatie willekeurig in het staal afbladderen en macro-grote insluitsels vormen, die de zuiverheid van het staal ernstig zullen aantasten. Met het oog op dit probleem is een nieuw type trechtermetallurgietechnologie ontwikkeld, dat wil zeggen dat er een horizontale elektromagnetische roering (naam: trechterhomogenisator) in de trechter is geïnstalleerd. Het doel is om de zeer efficiënte stroom van gesmolten staal in de verdeelbak aan te drijven, het drijven van insluitsels te bevorderen, de zuiverheid van gesmolten staal verder te verbeteren, het doel van het verminderen van nodulatie van het mondstuk te bereiken en de technische problemen van slechte gietbaarheid van lagerstaal op te lossen en een laag kwalificatiepercentage voor macro-inclusie. Tegelijkertijd, onder invloed van elektromagnetische kracht, is de temperatuur tussen elke stroom uniform en kan het temperatuurverschil tussen de twee zijden van de verdeelbak worden teruggebracht van 3 ~ 5 graden van het oorspronkelijke proces tot 1 ~ 2 graden.
Fig. 7 toont de inspectieresultaten van het aantal insluitsels in de gietplaat. Men kan zien dat het aantal insluitsels in de gietplaat verder wordt verminderd nadat elektromagnetisch roeren is toegepast op de verdeelbak, wat aangeeft dat de zuiverheid van gesmolten staal verder kan worden verbeterd wanneer elektromagnetisch roeren wordt toegepast op de verdeelbak. Fig. 8 toont de invloed van elektromagnetisch roeren op de stijgsnelheid van de stopstang in de verdeelbak. Naarmate de zuiverheid van gesmolten staal in de verdeelbak verder wordt verbeterd, wordt de stijgsnelheid van de stopstang aanzienlijk verminderd nadat elektromagnetisch roeren is toegepast. Nadat elektromagnetisch roeren is toegepast op de trechter, kan het aantal continu-gietovens van gesmolten staal worden verhoogd van 6 naar 8. Figuur 9 toont het temperatuurverschil van gesmolten staal aan beide zijden van de trechter. Het is te zien dat nadat elektromagnetisch roeren is toegepast op de verdeelbak, het temperatuurverschil van gesmolten staal aan beide uiteinden van de verdeelbak kan worden teruggebracht van 3 ~ 5 graden in het oorspronkelijke proces tot 1 ~ 2 graden.
Fig. 7 Effect van elektromagnetisch roeren in verdeelbak op het aantal insluitsels in de knuppel
Afb. 8 Effect van elektromagnetisch roeren in verdeelbak op de stijgsnelheid van de stopstang
Fig. 9 Effect van elektromagnetisch roeren in verdeelbak op temperatuuruniformiteit van gesmolten staal
4. Onderzoek naar nauwkeurig dynamisch continu gietproces onder hoge druk en diffusietechnologie bij hoge temperatuur
De traditionele grote dragende stalen kogel wordt geproduceerd door middel van spuitgieten. De belangrijkste reden is dat de beheersing van de niet-uniformiteit van het carbide van de lagerstalen kogel geproduceerd door het continue gietproces niet aan de vereisten kan voldoen. Met de populariteit van zachte reductietechnologie, hoewel het beheersvermogen van koolstofsegregatie is verbeterd, wordt het nog steeds geconfronteerd met het probleem dat het onmogelijk is om het stollingseindpunt nauwkeurig te vinden en een redelijke reductie toe te passen. In dit project wordt de dynamische stollingssimulatie van bloei tot stand gebracht? In combinatie met de loodvultest en de analyse van de reductiescheur, beheersen we de positie van het stollingsuiteinde en de veranderingswet van de vastestofsnelheid, lossen we het belangrijkste procestheorieprobleem op van "waar te drukken en hoe te drukken", ontwikkelen de multi-factor koppelingsprocestechnologie van "oververhitting, secundaire koelkracht, snelheid en dynamische hoge druk", en overwint het controleprobleem van de centrale segregatie in het continugietproces. Wanneer de totale reductie 20-25mm bereikt, wordt de koolstofsegregatie-index van de knuppel gecontroleerd op 1.06-1.10. Door de invloed van houdtemperatuur en -tijd op het diffusie-effect bij hoge temperatuur te bestuderen, wordt een flexibel proces met hoge efficiëntie en energiebesparing en diffusie bij hoge temperatuur ontwikkeld. Wanneer de doorweektemperatuur van de continugietplaat onder hoge druk 1240 ° C is plus de doorweektijd 8 uur, bereikt de centrale koolstofsegregatie-index 1,05 en de bandvorm kleiner dan of gelijk aan 2,0.
Fig. 10 toont de controleresultaten van koolstofsegregatie van de gegoten plaat na het aanbrengen van hoge druk. Het is te zien dat de gemiddelde waarde van de koolstofsegregatie-index van de gegoten plaat 1,06 ~ 1,10 kan bereiken.
Fig. 10 controleresultaten van koolstofsegregatie van dragende stalen knuppel
Fig. 11 toont de morfologie van de hardmetalen bandstructuur voor en na de optimalisatie van hoog belastbaar kogelstaal door continu gieten onder hoge druk plus diffusieproces bij hoge temperatuur (8 uur op 124{{10}} graden gehouden) . Onder hen wordt door het diffusie-uitgloeiproces bij hoge temperatuur de koolstofsegregatie van gegoten knuppel verder verminderd van 1,06 ~ 1,10 tot 1,05, en wordt de carbidebandstructuur van gewalst materiaal verminderd van 3,0 tot minder dan of gelijk aan 2,0.
Figuur 11 Φ Hardmetalen bandvorm voor en na 60 mm verbetering:
(a) 100 voor verbetering ×; (b) 500 vóór verbetering ×; (c) 100 procent na verbetering ×; (d) 500 na verbetering ×
5. Onderzoek naar online structuurcontroletechnologie van grote stalen draagstaven
Koolstofbeheersing van grootschalig continugieten met stalen staafgaas is een veelvoorkomend technisch probleem in de industrie. Gezien de belangrijkste procestheoretische problemen die worden veroorzaakt door factoren als de "zwarte doos" van de kerntemperatuur, een groot verschil in temperatuur van het kernoppervlak, onvoldoende regelcapaciteit voor het rollen en regelen van de koeling, de dynamische CCT, dynamische fasetransformatie en het temperatuurveld van gecontroleerd rollen en het koelproces wordt bestudeerd door middel van Gleeble thermische simulatietest, ontwikkelde grote stalen draagstaaf met kerntemperatuurregeling plus de online structuurcontroletechnologie van gecontroleerd rollen in Fe3C tweefasige zone, herkristallisatiezone bij hoge temperatuur en sectionele ultrasnelle gecontroleerde koeling daarna rollend, en de stabiele controle van netwerkcarbide Minder dan of gelijk aan rang 2.5.
Afb. 12 microstructuur van 100crmnsi6-4 na twee passages van hete compressie
(a)850 plus 840 graden; (b)850 plus 800 graden; (c)850 plus 760 graden; (d) 850 plus 720 graden - 20 graden / s afkoelen tot 600 graden
Ⅲ.Grote innovatieve realisaties
Het project startte het continugietproces ter vervanging van gietvormen en import, gericht op procesonderzoek en innovatie van groene emissiereductie, hoge kwaliteit en hoog rendement, energiebesparing en verbruiksvermindering, loste met succes de belangrijkste besturingstechnologie van staal voor grote belasting op dragende stalen kogels, en gerealiseerde industriële toepassing. Belangrijkste technische innovaties van het project:
1. Het is de eerste reeks sleuteltechnologieën voor het vervaardigen van staven voor zware lastdragende stalen kogels door middel van continugieten in plaats van spuitgieten. De snelheid van het eindproduct werd met ongeveer 13 procent verhoogd en de koolstofemissie in de levenscyclus van het product werd met 105,3 kg/t verminderd, een daling van 4,3 procent (gegevens van China Metallurgical Planning and Research Institute) en grootschalige industriële toepassing werd gerealiseerd;
2. Er werd een snelle en schone smeltprocestechnologie ontwikkeld die "hoogrenderende defosforisatie van de converter plus grote bevochtigingshoekregeling van LF-insluitsels plus RH sterke circulatie" combineert. De efficiëntie werd verhoogd met ongeveer 30 procent, en het lagerstaal DS Minder dan of gelijk aan 0,5, laag zuurstofgehalte tot Minder dan of gelijk aan 5ppm, laag calciumgehalte [Ca] Minder dan of gelijk aan 2ppm, en hoog -frequentie wateronderdompeling foutdetectie kwalificatiepercentage Groter dan of gelijk aan 99 procent (10MHz plus 21db versterking) werden gerealiseerd;
3. De multi-factor koppelingsprocestechnologie van "tundish homogenization technology plus continuous casting billet precieze dynamische grote drukreductie plus diffusieproces bij hoge temperatuur" werd ontwikkeld en het technische probleem van centrale segregatie in het continu castingproces werd opgelost. De koolstofsegregatie-index van gewalste knuppel was kleiner dan of gelijk aan 1.05 en de bandcarbide was kleiner dan of gelijk aan 2,0;
4. Ontwikkelde grote dragende stalen staaf met kerntemperatuurregeling plus De online structuurcontroletechnologie van gecontroleerd rollen in Fe3C tweefasige zone en herkristallisatiezone en sectionele ultrasnelle gecontroleerde koeling na het rollen, en de stabiele controle van netwerkcarbide Minder dan of gelijk tot 2,5 graad.
Ⅳ.Toepassing en effect
Het project integreert een verscheidenheid aan innovatieve technologieën. Het is de eerste die de continue giet- en walsprocesstroom van "gesmolten ijzer van hoogoven → converter → raffinage → vacuümontgassing → bloei continu gieten → verwarmen en bloeien → gecontroleerd rollen en koelen" toepast. Het heeft met succes de belangrijkste besturingstechnologie van staal voor grote dragende stalen kogels overwonnen en de vervanging van vormgieten en import gerealiseerd.
De evaluatiecommissie van de projectprestaties is van mening dat de prestatie over het algemeen het internationale leidende niveau heeft bereikt. De producten van het project worden veel gebruikt in grote dragende stalen kogels van windenergie, schildmachines, grote graafmachines en andere belangrijke technische apparatuur, die hoogwaardige grondstoffen leveren aan internationale en binnenlandse bekende klanten met stalen kogels. In de afgelopen drie jaar werd in totaal 102.000 ton verkocht en bereikte de geaccumuleerde nettowinst 153 miljoen yuan.
Meer overWBMStalen kogel:
Gelagerde stalen kogels zijn belangrijke basiscomponenten in de industrie. Lagerstalen kogels hebben een lange geschiedenis van gebruik in de precisielagerindustrie en het leven, en worden op grotere schaal gebruikt. Er kan worden gezegd dat er op de meeste plaatsen stalen kogels zijn waar er rotatie is, algemeen bekend als stalen kogels en kogels. Stalen kogels worden veel gebruikt in lagers, hardware, elektronica, ijzerkunst, mechanische apparatuur, elektrische energie, mijnbouw, metallurgie en andere gebieden.
WBM heeft nu de mogelijkheid om volledige set gereedschappen te leveren voor de Modler conische rolslijplijn.Hunhulpmiddelszijn goed gemonteerd in klant modeller centerloze slijper en modeller kopse slijper. En help de klant om zeer nauwkeurige rollen te produceren tegen lage kosten.
WBM heeft de certificaten van ISO9001:2000 en ISO/IATF16949 verkregen. De uitstekende reputatie van WBM is gebaseerd op onze kernmanagementprincipes: technische innovatie, hoge uitvoerkwaliteit en efficiëntie, hard werken, ontmoeten en de verwachting van de klant overtreffen. WBMReservesgeen moeite om maximale waarde voor klanten te creëren.