Dezvoltarea unui proces de turnare continuă ecologică și eficientă de fabricare a oțelului pentru a produce bile de oțel cu sarcină mare a devenit obiectivul de urmărire al industriei
I.Cercetare de fundal și probleme
Strategia națională de dezvoltare „dublu carbon” promovează dezvoltarea rapidă a energiei curate, a echipamentelor de ultimă generație și a altor domenii. De exemplu, generarea de energie eoliană va crește de la mai puțin de 10 la sută în prezent la mai mult de 50 la sută în 2060. Bilele mari de oțel portante sunt componentele cheie ale proiectelor și echipamentelor majore, cum ar fi generarea de energie eoliană, și reprezintă o garanție importantă pentru realizarea strategiilor naționale precum „made in China” și „securitate energetică”. După cum știm cu toții, dificultatea tehnică a elementelor de rulare din materialele pentru rulmenți este mai mare decât cea a ferulelor, iar dificultatea bilelor de oțel este mai mare decât cea a rolelor și acelor. În comparație cu alte bile de oțel pentru rulmenți, bilele de oțel cu sarcină mare au următoarele dificultăți tehnice: ① sarcină mai mare: sarcina de strivire este mai mare de 2500 kN, iar tensiunea de lucru este mai mare de 1250 kn, deci sunt mai sensibile la defecțiunea prin oboseală; ② Dimensiune mai mare: dimensiunea bilei de oțel cu sarcină mare de până la Φ 89 mm (specificația barei corespunzătoare este Φ 60 mm), este dificil de controlat uniformitatea structurii de oțel; ③ Mediu de service mai rău: rulmentul de energie eoliană nu necesită întreținere pe tot parcursul ciclului de viață. Este folosit la temperaturi scăzute, coroziune și alte medii dure. Conținutul de P al oțelului trebuie să fie mai mic sau egal cu 0,010 %.
Pe baza caracteristicilor de mai sus, bila mare de oțel portantă necesită ca numărul de incluziuni din oțel să fie mic și dimensiunea este mică, carburile sunt fine și uniforme și conținutul de elemente dăunătoare, cum ar fi P, este scăzut. În prezent, producția internă și străină poate adopta numai procesul de turnare a matriței, dar acest proces are probleme de consum mare de energie, eficiență scăzută a producției și costuri de producție ridicate. Prin urmare, dezvoltarea unui proces de turnare continuă ecologică și eficientă de fabricare a oțelului pentru a produce oțel pentru bile de oțel cu sarcină grea a devenit obiectivul de urmărire al industriei. Dacă poate fi depășită cu succes, poate umple golul în țară și în străinătate și numai randamentul de metal va crește de la aproximativ 83% din turnarea matriței la mai mult de 96% din turnarea continuă.
Deși, odată cu progresul continuu al tehnologiei în industria metalurgică, conținutul de fosfor al oțelului pentru rulmenți și puritatea oțelului topit nu mai au devenit verigile limitatoare pentru îmbunătățirea calității oțelului pentru rulmenți, unele întreprinderi speciale din oțel pot folosi și un proces de turnare continuă pentru a produce specificații mici（ Φ Cu toate acestea, există puține rapoarte de cercetare despre cum să controlați rapid conținutul de P al oțelului topit până la {{0}}, 010 la sută și oxigenul total al oțelului până la 5 ppm sub convertorul de înaltă eficiență (oxigen intensitatea ofertei ajunge la 5,0Nm3/ min /t) și modul rapid de rafinare și cum să produci stabil bile de oțel cu rulment de dimensiuni mari și de lungă durată prin proces de turnare continuă. Prin urmare, Jiangsu Zhongtian Iron and Steel Group Special Steel Co., Ltd. urmărește producția de oțel cu bile de oțel cu sarcină mare prin proces de turnare continuă verde și eficient de fabricare a oțelului. Proiectul trebuie să rezolve problemele științifice și tehnice și problemele industriale comune, cum ar fi controlul de înaltă eficiență și conținut scăzut de fosfor al convertorului, rafinarea de mare viteză a controlului purității oțelului topit, segregarea centrală scăzută și controlul uniformității organizației ridicate.
Ⅱ.Idei și soluții tehnice pentru rezolvarea problemelor
Bilele mari de oțel cu sarcină au fost utilizate de mult timp sub solicitări alternante ridicate, cum ar fi impactul, compresia și forfecarea. Între timp, unele dintre ele au fost folosite în zone reci, cum ar fi turbinele eoliene care poartă bile de oțel, care au caracteristicile „sarcină mare, specificație mare și durată lungă de viață”. Pentru a îndeplini performanța strictă de calitate a bilelor mari de oțel, indicatorii de calitate ai oțelului trebuie să fie: ① curățenie ridicată, incluziuni mici (DS mai mic sau egal cu {{0}}.5) , cantitate mică și oxigen (T) scăzut O Mai puțin sau egal cu 5 ppm, calciu scăzut [Ca] Mai mic sau egal cu 2 ppm, detectarea cu ultrasunete de înaltă frecvență cu imersie în apă calificată (10MHz plus câștig de 21 db) ; ② Microstructura și proprietățile sunt uniforme, indicele de segregare a carbonului al țaglelor laminate este mai mic sau egal cu 1,05, forma netă este mai mică sau egală cu 2,5 și forma benzii este mai mică sau egală cu 2,0; ③P Mai mică sau egală cu 0,010 la sută.
Prin urmare, proiectul se concentrează pe cele trei tehnologii de bază: „eficiență verde, super curățenie și uniformitate organizațională ridicată”. Principalele idei și conținuturi de cercetare sunt următoarele:
1. Studiu asupra tehnologiei de control al fosforului scăzut al convertorului de înaltă eficiență
Convertorul tradițional care topește oțel cu conținut scăzut de fosfor (conținut de fosfor mai mic sau egal cu 0,01 la sută) adoptă în general metoda zgurii duble sau metoda combinației duble, iar intensitatea alimentării cu oxigen este mai mică sau egală cu 3,5 nm3 / (min ·t). Eficiența de producție a acestui mod de topire este scăzută, iar ciclul de topire va fi prelungit mai mult de 5 minute. Adoptarea metodei de zgură unică și creșterea intensității alimentării cu oxigen a convertorului este cea mai eficientă modalitate de a scurta ciclul de topire al convertorului. Cu toate acestea, va duce la o serie de probleme, cum ar fi accelerarea vitezei de decarburare, uscarea ușoară în cuptor, deteriorarea efectului de defosforizare și creșterea probabilității de stropire. Pe baza problemelor existente în topirea de mare intensitate a convertorului, procesul de topire a convertorului de înaltă eficiență și ultra-scăzut fosfor este dezvoltat prin studierea legii defosforizării procesului de topire a convertorului și combinând tehnologia de defosforizare a zgurii multifazice.
Conform mecanismului de defosforizare al convertorului, se studiază legea de distribuție a fosforului în zgura de convertizor. Figura 1 prezintă compoziția în fază minerală a zgurii de convertizor. Se poate observa că P există în principal înC2S-C3Pfază. Prin urmare, creșterea proporției deC2S-C3Pfaza poate îmbunătăți efectul de defosforizare al zgurii convertizorului.
Fig. 1 compoziția în fază minerală a zgurii de cuptor rotativ
Cu ajutorul softului termodinamicFactSvârsta și în combinație cu datele de producție industrială, se concluzionează că reducerea conținutului de FeO în zgură poate creșteC2S-C3Praportul de fază în zgură. De exemplu, luând 50% CaO plus 20% SiO2 plus 10% MgO plusXFeOplus 5 procente P2O5 ca exemplu, se constată căC2S-C3Praportul de fază crește treptat odată cu scăderea conținutului de FeO în zgură, așa cum se arată în Fig. 2.
Fig. 2 Efectul FeO asupraC2S-C3Praportul de fază
Fig. 3 prezintăC2S-C3Prezultatele controlului de fază a zgurii convertizorului. Se poate observa că conținutul de FeO al zgurii convertorului poate fi redus de la 16-20 procente înainte de optimizare la 10-12 procente prin apăsarea pistolului timp de 1-2min înainte de sfârșitul suflarii. În condiția reducerii adecvate a bazicității zgurii convertizorului, o proporție mai mare deC2S-C3Pfaza se mai poate obtine.
Fig. 3C2S-C3Praportul de fază în zgura convertizorului înainte și după optimizare
Fig. 4 arată efectul intensității alimentării cu oxigen asupra timpului de alimentare cu oxigen. Se poate observa că atunci când intensitatea alimentării cu oxigen crește de la 3,5Nm3/min/t până la 5.0Nm3/t/min, timpul mediu de alimentare cu oxigen poate fi scurtat cu 3,1 min.
Fig. 4 Efectul intensității alimentării cu oxigen asupra timpului de alimentare cu oxigen
Fig. 5 Efectul intensității alimentării cu oxigen asupra defosforizării
Fig. 5 prezintă efectul intensității alimentării cu oxigen asupra defosforizării. Se poate observa că prin creșterea proporției deC2S-C3Pfază în zgura convertizorului, chiar dacă intensitatea alimentării cu oxigen este crescută de la 3,5Nm3/min/t până la 5.0Nm3/t/min, capacitatea de defosforizare a zgurii de convertizor este îmbunătățită în continuare în comparație cu procesul inițial, iar topirea cu eficiență ridicată și cu costuri reduse a oțelului cu conținut scăzut de fosfor este în sfârșit realizată.
2. Studiu despre tehnologia de rafinare externă ultra-curată
În mod tradițional, se crede că rafinarea pe termen lung este mai ușor de îmbunătățit puritatea oțelului topit, astfel încât timpul de rafinare al oțelului pentru rulmenți este de obicei controlat la 80 ~ 120 min. Se constată că atunci când timpul de rafinare depășește 30 min, efectul de îndepărtare al incluziunilor nu este semnificativ odată cu prelungirea timpului de rafinare. În același timp, reacția oțelului de zgură pentru o lungă perioadă de timp va duce la transformarea incluziunilor din incluziuni inițiale de spinel de alumină solidă sau magnezie alumină la aluminat de calciu cu punct de topire scăzut, ceea ce duce la eșecul eliminării eficiente a incluziunilor în procesul de RH ulterior. și în cele din urmă afectând puritatea oțelului topit.
Această cercetare rupe gândirea tradițională. Pe de o parte, dezvoltă un proces de rafinare rapid și de înaltă eficiență pentru a suprima reacția oțelului de zgură în procesul de rafinare prin controlul timpului de rafinare în 40 de minute. În același timp, studiază influența aliajului asupra compoziției incluziunii și găsește o metodă de eliminare a influenței aliajului asupra incluziunii. În cele din urmă, realizează controlul incluziunilor de spinel de alumină solidă și alumină de magnezie. Cu ajutorul tratamentului puternic cu vid al RH, se realizează îndepărtarea cu eficiență ridicată a incluziunilor de spinel de alumină solidă și alumină magnezie. Deoarece eficiența de îndepărtare a incluziunilor spinelului de alumină solidă și alumină magnezie este extrem de ridicată în procesul de RH, chiar dacă vidul înalt de RH (< 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 prezintă efectul de implementare al procesului optimizat. Se poate observa că prin optimizare, timpul de rafinare este scurtat de la 80-120min la 30-40min în procesul inițial, iar rezistența la agitare a oțelului topit este controlată în procesul de rafinare. După rafinare, incluziunile spinelului solid de magneziu aluminiu sunt controlate.
(a) Compoziția de includere la sfârșitul LF; (b) Oxigenul total al oțelului pentru rulmenți (2021)
Fig. 6 rezultatele controlului după optimizarea procesului
3 Studiu asupra noii tehnologii de metalurgie a tundishului
Prin controlul incluziunilor de oțel de rulment la spinel de alumină solidă și alumină de magneză, nodularea va avea loc în procesul de turnare continuă, afectând producția lină (numărul de cuptoare de turnare continue și stabile este în general mai mic sau egal cu 6). În același timp, o parte a nodulării se va desprinde aleatoriu în oțel, formând macro incluziuni la scară mare, care vor deteriora grav curățenia oțelului. Având în vedere această problemă, a fost dezvoltat un nou tip de tehnologie de metalurgie a tundishului, adică o agitare electromagnetică orizontală (Nume: omogenizator tundish) este instalată în tundish. Scopul său este de a conduce fluxul de înaltă eficiență al oțelului topit în tundish, de a promova plutirea incluziunilor, de a îmbunătăți în continuare puritatea oțelului topit, de a atinge obiectivul de a reduce nodularea duzei și de a rezolva problemele tehnice legate de slaba turnabilitate a oțelului pentru rulmenți. și rata scăzută de calificare a macroincluziunii. În același timp, sub acțiunea forței electromagnetice, temperatura dintre fiecare flux este uniformă, iar diferența de temperatură dintre cele două părți ale recipientului poate fi redusă de la 3 ~ 5 grade din procesul original la 1 ~ 2 grade.
Fig. 7 prezintă rezultatele controlului numărului de incluziuni din placa de turnare. Se poate observa că numărul de incluziuni din placa de turnare este redus în continuare după ce se aplică agitarea electromagnetică pe recipient, ceea ce indică faptul că puritatea oțelului topit poate fi îmbunătățită în continuare atunci când agitarea electromagnetică este aplicată pe recipient. Fig. 8 arată influența agitației electromagnetice asupra vitezei de creștere a tijei de oprire în tundia. Pe măsură ce puritatea oțelului topit în tundish este îmbunătățită în continuare, viteza de creștere a tijei de oprire este redusă semnificativ după aplicarea amestecării electromagnetice. După ce agitarea electromagnetică este aplicată pe tundis, numărul de cuptoare de turnare continuă a oțelului topit poate fi crescut de la 6 la 8. Figura 9 arată diferența de temperatură a oțelului topit pe ambele părți ale tundishului. Se poate observa că, după ce agitarea electromagnetică este aplicată pe tundis, diferența de temperatură a oțelului topit la ambele capete ale tundishului poate fi redusă de la 3 ~ 5 grade în procesul original la 1 ~ 2 grade.
Fig. 7 Efectul amestecării electromagnetice în tundia asupra numărului de incluziuni în țagle
Fig. 8 Efectul amestecării electromagnetice în tundia asupra vitezei de creștere a tijei de oprire
Fig. 9 Efectul amestecării electromagnetice în tundia asupra uniformității temperaturii oțelului topit
4. Cercetări privind procesul de turnare continuu dinamic precis sub presiune înaltă și tehnologie de difuzie la temperatură înaltă
Bila tradițională de oțel portantă mare este produsă prin procesul de turnare sub presiune. Motivul principal este că controlul neuniformității cu carbură a bilei de oțel lagăr produse prin procesul de turnare continuă nu poate îndeplini cerințele. Odată cu popularizarea tehnologiei de reducere moale, deși capacitatea de control a segregării carbonului a fost îmbunătățită, încă se confruntă cu problema că este imposibil să găsești punctul final de solidificare cu precizie și să aplici o reducere rezonabilă. În acest proiect, se stabilește simularea dinamică a solidificării înfloririi? În combinație cu testul de umplere cu plumb și analiza fisurii de reducere, stăpânim poziția capătului de solidificare și legea de schimbare a vitezei solide, rezolvăm problema cheie a teoriei procesului „unde să apăsați și cum să apăsăm”, dezvoltăm tehnologia procesului de cuplare cu mai mulți factori de „supraîncălzire, rezistență la răcire secundară, viteză și presiune înaltă dinamică” și depășește problema de control a segregării centrale în procesul de turnare continuă. Când reducerea totală atinge 20-25mm, indicele de segregare a carbonului al țaglei este controlat la 1.06-1.10. Prin studierea influenței temperaturii și timpului de menținere asupra efectului de difuzie la temperatură înaltă, se dezvoltă un proces flexibil cu eficiență ridicată și economisire de energie și difuzie la temperatură înaltă. Când temperatura de înmuiere a plăcii de turnare continuă sub presiune înaltă este de 1240 grade C plus timpul de înmuiere este de 8 ore, indicele central de segregare a carbonului ajunge la 1,05 și forma benzii Mai mică sau egală cu 2,0.
Fig. 10 prezintă rezultatele controlului segregării carbonului a plăcii turnate după aplicarea unei presiuni mari. Se poate observa că valoarea medie a indicelui de segregare a carbonului al plăcii turnate poate ajunge la 1,06 ~ 1,10.
Fig. 10 rezultatele controlului segregării carbonului a țaglelor din oțel pentru rulmenți
Fig. 11 prezintă morfologia structurii benzii de carbură înainte și după optimizarea oțelului cu bile cu sarcină mare prin turnare continuă sub presiune înaltă plus proces de difuzie la temperatură înaltă (menținerea la 124{{10}} grade timp de 8 ore) . Printre acestea, prin procesul de recoacere prin difuzie la temperatură înaltă, segregarea carbonului din țaglele turnate este redusă și mai mult de la 1,06 ~ 1,10 la 1,05, iar structura benzii de carbură a materialului laminat este redusă de la 3,0 la Mai puțin sau egal cu 2,0.
Figura 11 Φ Forma benzii de carbură înainte și după îmbunătățirea de 60 mm:
(a) 100 înainte de îmbunătățire ×; (b) 500 înainte de îmbunătățire ×; (c) 100 la sută după îmbunătățire ×; (d) 500 după îmbunătățire ×
5. Cercetări privind tehnologia de control al structurii on-line a barelor de oțel rulment de dimensiuni mari
Controlul carbonului al plasei de bară de oțel cu rulment de turnare continuă la scară largă este o problemă tehnică comună în industrie. Având în vedere problemele cheie ale teoriei proceselor cauzate de factori cum ar fi „cutia neagră” a temperaturii miezului, diferența mare de temperatură a suprafeței miezului, capacitatea insuficientă de control al rulării și capacitatea de control al răcirii, CCT dinamic, transformarea dinamică de fază și câmpul de temperatură al rulării controlate și procesele de răcire sunt studiate prin testul de simulare termică Gleeble, bara de oțel rulment de dimensiuni mari dezvoltate cu control al temperaturii de bază plus Tehnologia de control al structurii on-line de laminare controlată în zonă bifazată Fe3C, zonă de recristalizare la temperatură înaltă și răcire secțională ultra rapidă controlată după laminare și controlul stabil al carburii de rețea Mai puțin sau egal cu gradul 2,5.
Fig. 12 microstructura 100crmnsi6-4 după două treceri de compresie la cald
(a)850 plus 840 de grade; (b)850 plus 800 de grade; (c)850 plus 760 de grade; (d) 850 plus 720 de grade - 20 grade/s răcire la 600 de grade
Ⅲ.Realizări inovatoare majore
Proiectul a inițiat procesul de turnare continuă pentru a înlocui turnarea și importul matriței, axat pe cercetarea și inovarea procesului de reducere a emisiilor verzi, de înaltă calitate și eficiență ridicată, de economisire a energiei și de reducere a consumului, a rezolvat cu succes tehnologia de control cheie a oțelului pentru sarcini mari. rulment bile de oțel și aplicație industrială realizată. Principalele inovații tehnice ale proiectului:
1. Este primul set de tehnologii cheie pentru fabricarea de bare pentru bile de oțel care poartă sarcini grele prin turnare continuă în loc de turnare sub presiune. Rata produsului finit a crescut cu aproximativ 13%, iar emisiile de carbon în ciclul de viață al produsului au fost reduse cu 105,3 kg/t, o scădere de 4,3% (date de la China Metallurgical Planning and Research Institute) și aplicații industriale la scară largă a fost realizat;
2. A fost dezvoltată o tehnologie de proces de topire rapidă și curată, care combină „defosforizarea cu eficiență ridicată a convertorului plus controlul unghiului mare de umectare al incluziunilor LF plus circulație puternică RH”. Eficiența a fost crescută cu aproximativ 30 procente, iar oțelul rulmentului DS Mai puțin sau egal cu 0,5, oxigen scăzut la Mai puțin sau egal cu 5 ppm, calciu scăzut [Ca] Mai mic sau egal cu 2 ppm și ridicat -Rata de calificare a detectării defectelor de scufundare în apă în frecvență Mai mare sau egală cu 99% (10MHz plus 21db câștig) au fost realizate;
3. A fost dezvoltată tehnologia procesului de cuplare cu mai mulți factori de „tehnologie de omogenizare a tundishului plus țaglele de turnare continuă precisă dinamică de reducere a presiunii mari plus proces de difuzie la temperatură înaltă” și a fost rezolvată problema tehnică a segregării centrale în procesul de turnare continuă. Indicele de segregare a carbonului al țaglelor laminate a fost mai mic sau egal cu 1.05, iar carbura de bandă a fost mai mică sau egală cu 2,0;
4. S-a dezvoltat bară de oțel cu rulment de dimensiuni mari, cu control al temperaturii miezului, plus Tehnologia de control al structurii on-line de laminare controlată în zonă bifazată Fe3C și zonă de recristalizare și răcire secțională ultra rapidă controlată după laminare și controlul stabil al carburii rețelei Mai puțin sau egal până la gradul 2,5.
Ⅳ.Aplicație și efect
Proiectul integrează o varietate de tehnologii inovatoare. Este primul care adoptă fluxul continuu al procesului de turnare și laminare a „fierului topit al furnalului → convertor → rafinare → degazare în vid → turnare continuă înfloritoare → încălzire și înflorire → laminare și răcire controlată”. A depășit cu succes tehnologia cheie de control a oțelului pentru bile mari de oțel portante și a realizat înlocuirea turnării și importului matriței.
Comitetul de evaluare a realizării proiectului consideră că realizarea a atins, în general, nivelul de lider internațional. Produsele proiectului sunt utilizate pe scară largă în bile mari de oțel de putere eoliană, mașini de scut, excavatoare mari și alte echipamente de inginerie majore, oferind materii prime de înaltă calitate pentru clienții internaționali și interni cunoscuți cu bile de oțel. În ultimii trei ani, s-au vândut un total de 102000 de tone, iar profitul net acumulat a ajuns la 153 de milioane de yuani. Aduceți contribuții pozitive la progresul tehnologic al lanțului industrial de producție de rulmenți din China.
Mai multe despreWBMMinge de oțel:
Bilele de oțel pentru rulmenți sunt componente de bază importante în industrie. Bilele de oțel pentru rulmenți au o istorie lungă de utilizare în industria rulmenților de precizie și de viață și sunt utilizate pe scară largă. Se poate spune că bile de oțel există în majoritatea locurilor unde există rotație, cunoscute în mod obișnuit ca bile și bile de oțel. Bilele de oțel sunt utilizate pe scară largă în rulmenți, hardware, electronică, arta fierului, echipamente mecanice, energie electrică, minerit, metalurgie și alte domenii.
WBM are acum capacitatea de a furniza unelte complete pentru linia de șlefuire cu role conice Modler.Al lorinstrumentssunt bine montate în polizorul fără centru modeller și polizorul frontal modeller. Și ajutați clientul să producă role de înaltă precizie cu costuri reduse.
WBM a obținut certificatele ISO9001:2000 și ISO/IATF16949. Reputația remarcabilă a WBM este construită pe principiile noastre de management de bază: inovație tehnică, calitate și eficiență ridicată a producției, muncitor, satisfacere și peste așteptările clienților. WBMde rezervăsnici un efort pentru a crea valoare maximă pentru clienți.