Pengembangan proses pengecoran berkelanjutan pembuatan baja yang hijau dan efisien untuk menghasilkan bola baja bantalan beban tinggi telah menjadi tujuan pengejaran industri
I.Latar belakang dan masalah penelitian
Strategi pengembangan "karbon ganda" nasional mempromosikan perkembangan pesat energi bersih, peralatan canggih, dan bidang lainnya. Misalnya, pembangkit tenaga angin akan meningkat dari kurang dari 10 persen saat ini menjadi lebih dari 50 persen pada tahun 2060. Bola baja bantalan beban besar adalah komponen inti utama dari proyek dan peralatan besar seperti pembangkit tenaga angin, dan merupakan jaminan penting bagi realisasi strategi nasional seperti "buatan China" dan "keamanan energi". Seperti yang kita semua tahu, kesulitan teknis elemen bergulir dalam bahan bantalan lebih besar daripada ferrules, dan kesulitan bola baja lebih besar daripada rol dan jarum. Dibandingkan dengan bola baja bantalan lainnya, bola baja bantalan beban tinggi memiliki kesulitan teknis berikut: ① beban lebih besar: beban penghancuran lebih dari 2500kN, dan tegangan kerja lebih dari 1250kn, sehingga lebih sensitif terhadap kegagalan kelelahan; ② Ukuran lebih besar: ukuran bola baja beban besar hingga Φ 89mm (spesifikasi batang yang sesuai adalah Φ 60mm), sulit untuk mengontrol keseragaman struktur baja; ③ Lingkungan servis yang lebih buruk: bantalan tenaga angin bebas perawatan selama seluruh siklus hidup. Ini digunakan dalam suhu rendah, korosi dan lingkungan keras lainnya. Kandungan P baja harus kurang dari atau sama dengan 0,010 persen.
Berdasarkan karakteristik di atas, bola baja bantalan beban besar membutuhkan jumlah inklusi dalam baja kecil dan ukurannya kecil, karbida halus dan seragam, dan kandungan unsur berbahaya seperti P rendah. Saat ini, produksi dalam dan luar negeri hanya dapat mengadopsi proses pengecoran cetakan, tetapi proses ini memiliki masalah konsumsi energi yang tinggi, efisiensi produksi yang rendah, dan biaya produksi yang tinggi. Oleh karena itu, pengembangan proses pengecoran berkelanjutan pembuatan baja yang hijau dan efisien untuk menghasilkan baja untuk bola baja bantalan beban berat telah menjadi tujuan pengejaran industri. Jika berhasil diatasi, dapat mengisi kesenjangan di dalam dan luar negeri, dan hanya hasil logam yang akan meningkat dari sekitar 83 persen pengecoran cetakan menjadi lebih dari 96 persen pengecoran kontinu.
Meskipun dengan kemajuan teknologi yang berkelanjutan dalam industri metalurgi, kandungan fosfor baja bantalan dan kemurnian baja cair tidak lagi menjadi penghubung pembatas untuk peningkatan kualitas baja bantalan, beberapa perusahaan baja khusus juga dapat menggunakan proses pengecoran kontinu untuk menghasilkan spesifikasi kecil（ Φ Namun, ada beberapa laporan penelitian tentang cara cepat mengontrol kandungan P baja cair hingga {{0}}.010 persen dan oksigen total baja hingga 5ppm di bawah konverter efisiensi tinggi (oksigen intensitas pasokan mencapai 5,0Nm3/ mnt /t) dan mode pemurnian cepat, dan cara memproduksi bola baja bantalan berukuran besar dan tahan lama secara stabil dengan proses pengecoran berkelanjutan. Oleh karena itu, Jiangsu Zhongtian iron and Steel Group Special Steel Co., Ltd. bertujuan untuk memproduksi baja bola baja bantalan beban tinggi dengan proses pengecoran kontinu pembuatan baja yang hijau dan efisien. Proyek ini perlu memecahkan masalah ilmiah dan teknis dan masalah umum industri seperti efisiensi tinggi dan kontrol konten fosfor yang rendah dari konverter, pemurnian kecepatan tinggi dari kontrol kemurnian baja cair, pemisahan pusat rendah dan kontrol keseragaman organisasi yang tinggi.
Ⅱ.Ide dan solusi teknis untuk memecahkan masalah
Bola baja bantalan beban besar telah digunakan untuk waktu yang lama di bawah tegangan bolak-balik tinggi seperti benturan, kompresi, dan geser. Sementara itu, beberapa di antaranya telah digunakan di daerah dingin, seperti bola baja bantalan turbin angin, yang memiliki karakteristik "beban besar, spesifikasi besar, dan umur panjang". Untuk memenuhi kinerja kualitas yang ketat dari bola baja bantalan beban besar, indikator kualitas baja harus: ① kebersihan tinggi, inklusi kecil (DS Kurang dari atau sama dengan {{0}}.5) , kuantitas kecil dan oksigen rendah (T) O Kurang dari atau sama dengan 5ppm, kalsium rendah [Ca] Kurang dari atau sama dengan 2ppm, kualifikasi pendeteksian cacat ultrasonik frekuensi tinggi perendaman air (10MHz ditambah penguatan 21db) ; ② Struktur mikro dan propertinya seragam, indeks pemisahan karbon billet gulung Kurang dari atau sama dengan 1,05, bentuk jaringnya Kurang dari atau sama dengan 2,5, dan bentuk pita Kurang dari atau sama dengan 2,0; ③P Kurang dari atau sama dengan 0,010 persen.
Oleh karena itu, proyek ini berfokus pada tiga teknologi inti yaitu "efisiensi ramah lingkungan, kebersihan super, dan keseragaman organisasi yang tinggi". Ide dan isi penelitian utama adalah sebagai berikut:
1. Studi tentang teknologi kontrol fosfor rendah dari konverter efisiensi tinggi
Konverter tradisional peleburan baja bantalan fosfor rendah (kandungan fosfor Kurang dari atau sama dengan 0.01 persen ) umumnya mengadopsi metode terak ganda atau metode kombinasi ganda, dan intensitas suplai oksigen Kurang dari atau sama dengan 3,5nm3 / (menit ·t). Efisiensi produksi dari mode peleburan ini rendah, dan siklus peleburan akan diperpanjang lebih dari 5 menit. Mengadopsi metode single slag dan meningkatkan intensitas pasokan oksigen konverter adalah cara paling efektif untuk mempersingkat siklus peleburan konverter. Namun, hal itu akan menyebabkan serangkaian masalah, seperti mempercepat laju dekarburisasi, mudah mengering di tungku, memperburuk efek defosforisasi, dan meningkatkan kemungkinan percikan. Berdasarkan permasalahan yang ada pada peleburan konverter dengan intensitas tinggi, maka dikembangkan proses peleburan fosfor dengan efisiensi tinggi dan ultra rendah dengan mempelajari hukum defosforisasi proses peleburan konverter dan menggabungkan teknologi defosforisasi terak multifase.
Menurut mekanisme defosforisasi konverter, hukum distribusi fosfor dalam terak konverter dipelajari. Gambar 1 menunjukkan komposisi fasa mineral dari converter slag. Dapat dilihat bahwa P terutama ada diC2S-C3Pfase. Oleh karena itu, meningkatkan proporsiC2S-C3Pfase dapat meningkatkan efek defosforisasi terak konverter.
Gambar 1 komposisi fase mineral terak tungku putar
Dengan bantuan perangkat lunak termodinamikaFbertindakSumur dan dikombinasikan dengan data produksi industri, disimpulkan bahwa pengurangan kandungan FeO dalam terak dapat meningkatkanC2S-C3Prasio fase dalam terak. Misalnya, mengambil 50 persen CaO ditambah 20 persen SiO2 ditambah 10 persen MgO ditambahXFeOditambah 5 persen P2O5 sebagai contoh, ditemukan bahwaC2S-C3Prasio fase secara bertahap meningkat dengan penurunan kandungan FeO dalam terak, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2.
Gambar. 2 Pengaruh FeO padaC2S-C3Prasio fase
Gambar 3 menunjukkanC2S-C3Phasil kontrol fasa dari converter slag. Dapat dilihat bahwa kandungan FeO dari converter slag dapat dikurangi dari 16-20 persen sebelum pengoptimalan menjadi 10-12 persen dengan menekan pistol selama 1-2menit sebelum akhir peniupan. Di bawah kondisi benar mengurangi kebasaan converter slag, proporsi yang lebih tinggiC2S-C3Pfase masih dapat diperoleh.
Gambar 3C2S-C3Prasio fase dalam converter slag sebelum dan sesudah optimasi
Gambar 4 menunjukkan pengaruh intensitas suplai oksigen terhadap waktu suplai oksigen. Terlihat bahwa ketika intensitas suplai oksigen dinaikkan dari 3,5Nm3/mnt/t ke 5.0Nm3/t/min, waktu pasokan oksigen rata-rata dapat dipersingkat 3,1 menit.
Gambar 4 Pengaruh intensitas suplai oksigen terhadap waktu suplai oksigen
Gambar 5 Pengaruh intensitas pasokan oksigen pada Defosforisasi
Gambar 5 menunjukkan pengaruh intensitas pasokan oksigen pada defosforisasi. Hal ini dapat dilihat bahwa dengan meningkatkan proporsiC2S-C3Pfase dalam converter slag, bahkan jika intensitas pasokan oksigen dinaikkan dari 3,5Nm3/mnt/t ke 5.0Nm3/t/mnt, kapasitas defosforisasi terak konverter lebih ditingkatkan dibandingkan dengan proses aslinya, dan peleburan baja fosfor rendah dengan efisiensi tinggi dan biaya rendah akhirnya terwujud.
2. Mempelajari teknologi pemurnian eksternal ultra bersih yang bergerak cepat
Secara tradisional, diyakini bahwa pemurnian lama lebih mudah untuk meningkatkan kemurnian baja cair, sehingga waktu pemurnian baja bantalan biasanya dikontrol hingga 80 ~ 120 menit. Ditemukan bahwa ketika waktu pemurnian melebihi 30 menit, efek penghilangan inklusi tidak signifikan dengan perpanjangan waktu pemurnian. Pada saat yang sama, reaksi baja terak untuk waktu yang lama akan mengarah pada transformasi inklusi dari alumina padat awal atau inklusi alumina spinel magnesia menjadi kalsium aluminat dengan titik leleh rendah, yang mengakibatkan kegagalan penghilangan inklusi yang efisien dalam proses RH berikutnya. dan akhirnya mempengaruhi kemurnian baja cair.
Penelitian ini mematahkan pemikiran tradisional. Di satu sisi, ini mengembangkan proses pemurnian yang cepat dan berefisiensi tinggi untuk menekan reaksi baja terak dalam proses pemurnian dengan mengontrol waktu pemurnian dalam 40 menit. Pada saat yang sama, ia mempelajari pengaruh paduan pada komposisi inklusi dan menemukan metode untuk menghilangkan pengaruh paduan pada inklusi. Akhirnya, ia menyadari kontrol alumina padat dan inklusi spinel magnesia alumina. Dengan bantuan perawatan vakum yang kuat dari RH, Penghapusan alumina padat dan inklusi spinel magnesia alumina dengan efisiensi tinggi terwujud. Karena efisiensi penghilangan inklusi solid alumina dan magnesia alumina spinel sangat tinggi dalam proses RH, bahkan jika RH vakum tinggi (< 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.
Gambar 6 menunjukkan efek implementasi dari proses yang dioptimalkan. Dapat dilihat bahwa melalui pengoptimalan, waktu pemurnian dipersingkat dari 80-120menit menjadi 30-40menit dalam proses aslinya, dan kekuatan pengadukan baja cair dikontrol dalam proses pemurnian. Setelah pemurnian, inklusi spinel aluminium magnesium padat dikontrol.
(a) Komposisi inklusi pada akhir LF; (b) Total oksigen baja bantalan (2021)
Gambar 6 hasil kontrol setelah optimalisasi proses
3 Studi tentang teknologi metalurgi tundish baru
Dengan mengendalikan inklusi baja bantalan ke solid alumina dan magnesia alumina spinel, nodulasi akan terjadi dalam proses pengecoran kontinyu, mempengaruhi kelancaran produksi (jumlah tungku pengecoran kontinyu dan stabil umumnya kurang dari atau sama dengan 6). Pada saat yang sama, bagian dari nodulasi akan terkelupas secara acak ke dalam baja, membentuk inklusi skala besar makro, yang akan sangat merusak kebersihan baja. Mengingat masalah ini, jenis baru teknologi metalurgi tundish telah dikembangkan, yaitu pengadukan elektromagnetik horizontal (Nama: homogenizer tundish) dipasang di tundish. Tujuannya adalah untuk mendorong aliran baja cair dengan efisiensi tinggi di tundish, mempromosikan pengapungan inklusi, lebih lanjut meningkatkan kemurnian baja cair, mencapai tujuan mengurangi nodulasi nosel, dan memecahkan masalah teknis kemampuan pengecoran yang buruk dari baja bantalan. dan tingkat kualifikasi inklusi makro yang rendah. Pada saat yang sama, di bawah aksi gaya elektromagnetik, suhu antara setiap aliran seragam, dan perbedaan suhu antara kedua sisi tundish dapat dikurangi dari 3 ~ 5 derajat dari proses aslinya menjadi 1 ~ 2 derajat.
Gambar 7 menunjukkan hasil pemeriksaan jumlah inklusi pada pelat coran. Dapat dilihat bahwa jumlah inklusi dalam pelat pengecoran semakin berkurang setelah pengadukan elektromagnetik diterapkan pada tundish, yang menunjukkan bahwa kemurnian baja cair dapat lebih ditingkatkan ketika pengadukan elektromagnetik diterapkan pada tundish. Gambar 8 menunjukkan pengaruh pengadukan elektromagnetik pada kecepatan naik batang penghenti di tundish. Karena kemurnian baja cair dalam tundish semakin ditingkatkan, kecepatan naik batang penghenti berkurang secara signifikan setelah pengadukan elektromagnetik diterapkan. Setelah pengadukan elektromagnetik diterapkan pada tundish, jumlah tungku pengecoran kontinu baja cair dapat ditingkatkan dari 6 menjadi 8. Gambar 9 menunjukkan perbedaan suhu baja cair di kedua sisi tundish. Dapat dilihat bahwa setelah pengadukan elektromagnetik diterapkan pada tundish, perbedaan suhu baja cair di kedua ujung tundish dapat dikurangi dari 3 ~ 5 derajat pada proses aslinya menjadi 1 ~ 2 derajat.
Gbr. 7 Pengaruh pengadukan elektromagnetik di tundish pada jumlah inklusi dalam billet
Gbr. 8 Pengaruh pengadukan elektromagnetik di tundish pada kecepatan naik stopper rod
Gbr. 9 Pengaruh pengadukan elektromagnetik dalam tundish terhadap keseragaman suhu baja cair
4. Penelitian tentang proses pengecoran kontinyu dinamis yang tepat di bawah tekanan tinggi dan teknologi difusi suhu tinggi
Bola baja bantalan beban besar tradisional diproduksi dengan proses die casting. Alasan utamanya adalah bahwa kontrol karbida ketidakseragaman bantalan bola baja yang dihasilkan oleh proses pengecoran kontinyu tidak dapat memenuhi persyaratan. Dengan mempopulerkan teknologi reduksi lunak, meskipun kemampuan kontrol segregasi karbon telah ditingkatkan, masih menghadapi masalah yaitu tidak mungkin menemukan titik akhir pemadatan secara akurat dan menerapkan reduksi yang wajar. Dalam proyek ini, simulasi pemadatan dinamis mekar didirikan? Dalam kombinasi dengan uji pengisian timbal dan analisis retak reduksi, kami menguasai posisi ujung pemadatan dan hukum perubahan laju padat, memecahkan masalah teori proses utama "di mana menekan dan bagaimana menekan", mengembangkan teknologi proses kopling multi faktor "superheat, kekuatan pendinginan sekunder, kecepatan dan tekanan tinggi dinamis", dan mengatasi masalah kontrol pemisahan pusat dalam proses pengecoran kontinu. Saat pengurangan total mencapai 20-25mm, indeks pemisahan karbon billet dikontrol pada 1.06-1.10. Dengan mempelajari pengaruh suhu dan waktu penahanan pada efek difusi suhu tinggi, proses fleksibel dengan efisiensi tinggi dan penghematan energi serta difusi suhu tinggi dikembangkan. Ketika suhu perendaman pelat pengecoran kontinu di bawah tekanan tinggi adalah 1240 derajat C ditambah waktu perendaman adalah 8 jam, indeks pemisahan karbon pusat mencapai 1,05 dan bentuk pita Kurang dari atau sama dengan 2,0.
Gambar 10 menunjukkan hasil kontrol segregasi karbon pelat cor setelah menerapkan tekanan tinggi. Terlihat bahwa nilai rata-rata indeks segregasi karbon pelat cor dapat mencapai 1,06 ~ 1,10.
Gambar 10 hasil kontrol segregasi karbon billet baja bantalan
Gambar 11 menunjukkan morfologi struktur pita karbida sebelum dan sesudah optimalisasi baja bola bantalan beban tinggi dengan pengecoran kontinu di bawah tekanan tinggi ditambah proses difusi suhu tinggi (tahan pada 124{{10}} derajat selama 8 jam) . Diantaranya, melalui proses anil difusi suhu tinggi, segregasi karbon billet cor semakin berkurang dari 1,06 ~ 1,10 menjadi 1,05, dan struktur pita karbida dari material yang digulung berkurang dari 3,0 menjadi Kurang dari atau sama dengan 2,0.
Gambar 11 Φ Bentuk pita karbida sebelum dan sesudah perbaikan 60mm:
(a) 100 sebelum perbaikan ×; (b) 500 sebelum perbaikan ×; (c) 100 persen setelah perbaikan ×; (d) 500 setelah perbaikan ×
5. Penelitian tentang teknologi kontrol struktur on-line dari batang baja bantalan ukuran besar
Kontrol karbon dari jaring batang baja bantalan pengecoran kontinyu skala besar adalah masalah teknis yang umum di industri. Mengingat masalah teori proses utama yang disebabkan oleh faktor-faktor seperti "kotak hitam" suhu inti, perbedaan suhu permukaan inti yang besar, kapasitas kontrol rolling yang tidak mencukupi dan kapasitas kontrol pendinginan, CCT dinamis, transformasi fase dinamis dan bidang suhu rolling dan proses pendinginan dipelajari melalui uji simulasi termal Gleeble, Mengembangkan batang baja bantalan ukuran besar dengan kontrol suhu inti plus Teknologi kontrol struktur on-line dari penggulungan terkontrol di zona dua fase Fe3C, zona rekristalisasi suhu tinggi, dan pendinginan terkontrol ultra cepat sectional setelah bergulir, dan kontrol yang stabil dari karbida jaringan Kurang dari atau sama dengan 2,5 kelas.
Gambar 12 struktur mikro 100crmsi6-4 setelah dua kali kompresi panas
(a)850 ditambah 840 derajat; (b)850 ditambah 800 derajat; (c)850 ditambah 760 derajat; (d) 850 ditambah 720 derajat - 20 derajat / s pendinginan hingga 600 derajat
Ⅲ.Prestasi inovatif utama
Proyek ini memulai proses pengecoran berkelanjutan untuk menggantikan pengecoran cetakan dan impor, berfokus pada penelitian proses dan inovasi pengurangan emisi hijau, kualitas tinggi dan efisiensi tinggi, penghematan energi dan pengurangan konsumsi, berhasil menyelesaikan teknologi kontrol utama baja untuk beban besar bantalan bola baja, dan menyadari aplikasi industri. Inovasi teknis utama proyek:
1. Ini adalah rangkaian teknologi kunci pertama untuk pembuatan batangan untuk bola baja bantalan beban berat dengan pengecoran kontinu alih-alih pengecoran mati. Tingkat produk jadi meningkat sekitar 13 persen, dan emisi karbon dalam siklus hidup produk berkurang sebesar 105,3kg/t, penurunan sebesar 4,3 persen (data dari China Metallurgical Planning and Research Institute), dan aplikasi industri skala besar direalisasikan;
2. Teknologi proses peleburan cepat dan bersih yang menggabungkan "defosforisasi efisiensi tinggi dari konverter plus kontrol sudut pembasahan yang besar dari inklusi LF plus sirkulasi kuat RH" telah dikembangkan. Efisiensi meningkat sekitar 30 persen, dan bantalan baja DS Kurang dari atau sama dengan 0,5, oksigen rendah hingga Kurang dari atau sama dengan 5ppm, kalsium rendah [Ca] Kurang dari atau sama dengan 2ppm, dan tinggi -frekuensi tingkat kualifikasi deteksi cacat perendaman air Lebih besar dari atau sama dengan 99 persen (10MHz ditambah penguatan 21db) direalisasikan;
3. Teknologi proses penggabungan multi faktor dari "teknologi homogenisasi tundish ditambah billet pengecoran kontinyu pengurangan tekanan besar dinamis yang tepat ditambah proses difusi suhu tinggi" dikembangkan, dan masalah teknis pemisahan pusat dalam proses pengecoran kontinyu diselesaikan. Indeks pemisahan karbon billet gulung Kurang dari atau sama dengan 1.05 dan band carbide Kurang dari atau sama dengan 2,0;
4. Mengembangkan batang baja bantalan ukuran besar dengan kontrol suhu inti ditambah Teknologi kontrol struktur on-line dari penggulungan terkontrol di zona dua fase Fe3C dan zona rekristalisasi dan pendinginan terkontrol ultra cepat sectional setelah penggulungan, dan kontrol stabil karbida jaringan Kurang dari atau sama menjadi kelas 2,5.
Ⅳ.Aplikasi dan efek
Proyek ini mengintegrasikan berbagai teknologi inovatif. Ini adalah yang pertama mengadopsi aliran proses pengecoran dan penggulungan kontinu dari "besi cair tanur sembur → konverter → pemurnian → degassing vakum → pengecoran terus menerus mekar → pemanasan dan pembungaan → penggulungan dan pendinginan terkontrol". Itu telah berhasil mengatasi teknologi kontrol kunci baja untuk bola baja bantalan beban besar dan menyadari substitusi pengecoran cetakan dan impor.
Komite evaluasi pencapaian proyek percaya bahwa pencapaian tersebut secara umum telah mencapai tingkat terdepan internasional. Produk dari proyek ini banyak digunakan dalam bola baja bantalan beban besar dari tenaga angin, mesin perisai, ekskavator besar dan peralatan teknik utama lainnya, menyediakan bahan baku berkualitas tinggi untuk pelanggan bola baja bantalan terkenal internasional dan domestik. Dalam tiga tahun terakhir, total 102.000 ton terjual, dan akumulasi laba bersih mencapai 153 juta yuan, Memberikan kontribusi positif bagi kemajuan teknologi rantai industri manufaktur bantalan kelas atas China.
Lebih tentangWBMBola baja:
Bantalan bola baja merupakan komponen dasar yang penting dalam industri. Bola baja bantalan memiliki sejarah panjang penggunaan dalam industri dan kehidupan bantalan presisi, dan lebih banyak digunakan. Dapat dikatakan bahwa bola baja ada di sebagian besar tempat di mana ada rotasi, umumnya dikenal sebagai bola dan bola baja. Bola baja banyak digunakan dalam bantalan, perangkat keras, elektronik, seni besi, peralatan mekanik, tenaga listrik, pertambangan, metalurgi dan bidang lainnya.
WBM sekarang memiliki kemampuan untuk memasok perkakas set lengkap untuk jalur penggilingan rol lancip Modler.Milik merekaalatsdipasang dengan baik di penggiling tanpa pusat modler pelanggan dan penggiling wajah akhir modler. Dan bantu pelanggan menghasilkan rol presisi tinggi dengan biaya rendah.
WBM telah memperoleh sertifikat ISO9001:2000 dan ISO/IATF16949, Reputasi WBM yang luar biasa dibangun di atas prinsip-prinsip manajemen inti kami: inovasi teknis, kualitas dan efisiensi keluaran tinggi, kerja keras, pertemuan dan melampaui harapan klien. WBMmeluangkanstidak ada upaya dalam menciptakan nilai maksimal bagi pelanggan.