高铬铸铁铸造过程详解

   2020-09-01 互联网赵江凤13930
核心提示:  1试验方法  试验用复合轧辊芯轴和耐磨层材料分别选用45钢和高铬铸铁铸件。采用电磁复合铸造工艺制造
 

  1试验方法

  试验用复合轧辊芯轴和耐磨层材料分别选用45钢和高铬铸铁铸件。采用电磁复合铸造工艺制造出高铬铸铁铸件复合轧辊,其工艺过程为:浇注前通过升降装置把铸型升至最高处,启动电磁感应加热装置预热芯轴到一定的温度,立即浇入耐磨合金,保温一段时间后,通过升降装置让铸型以适当的速度下降至底部,最后停止加热,并利用华铸CAE铸造模拟软件对轧辊的凝固过程进行计算机数值模拟和分析验证。

  2试验结果及分析

  2.1轧辊凝固过程的计算机模拟为了能够更好地分析电磁复合铸造高铬铸铁轧辊的凝固过程,根据电磁复合铸造轧辊的工艺参数对其凝固过程进行计算机模拟。在轧辊的径向取1,2,3三个测温点,分别代表轧辊的内层,中间层和外层。同样在轧辊的轴向取4,5,6三个测温点,分别代表轧辊的上,中,下部。

  绘制出轧辊各部位的冷却曲线。

  三点的冷却曲线分别反映了轧辊内层,中间层和外层的冷却速度,从冷却曲线可以看出,开始点1号冷却速度最快,点2号最慢,当冷却到1310时点1号出现了拐点。同样图4中三点的冷却曲线分别反映了轧辊上,中,下部的冷却速度,冷却曲线表明轧辊自下而上冷却速度依次加快。

  2.2凝固过程阶段分析根据计算机模拟结果分析,电磁复合铸造轧辊的凝固过程可以分为外层凝固,中间层凝固,内层凝固和轴向凝固4个阶段。

  2.2.1外层凝固阶段在浇注之前,铸型的温度与合金液相比很低,合金液进入铸型以后,外层合金液与较低温度的铸型内层接触,在铸型的激冷作用下产生很大的过冷度,开始大量形核。由于浇注后一直通过感应圈加热对轧辊保温,在Lorentz力的作用下,内部的钢水上下搅动。这种相对运动冲刷表面凝固层的结晶生长界面,使固液界面处产生对流,引起表面形核和晶体流动,在轧辊外层形成具有一定厚度的等轴晶区。随着凝固的进行,铸型的温度逐渐升高,钢水过冷度下降,次外层开始形成柱状晶区。电磁复合铸造高铬铸铁轧辊的凝固过程。

  2.2.2中间层凝固阶段随着高铬铸铁轧辊由外向内凝固,脱离磁场的那部分轧辊,散热速度加快。由于没有Lorentz力的作用,结晶凝固速度随之加快,中间层逐渐凝固。

  2.2.3内层凝固阶段当合金液和芯轴接触后温度很快下降,但是并没有激冷凝固,而是下降到高于液相线温度时就又开始回升。因为浇注前芯轴预热到了较高温度,吸收钢水较少的热量后表面就已经熔化;同时轧辊一直在较高的功率下加热保温,不停的吸热,内层合金液温度没有降到液相线以下。因此轧辊内层凝固最晚,继中间层凝固以后随即开始凝固。

  2.2.4轴向凝固阶段电磁复合铸造高铬铸铁轧辊在凝固过程中除了出现上述3种径向凝固方式外,还会出现轴向凝固的现象。因为轧辊在保温的过程中,能以一定的速度下降,轧辊自下而上逐渐脱离电磁场区域,脱离磁场的轧辊部位凝固速度加快;而上端位于电磁场中的轧辊部位一直被加热,凝固速度很慢。实现轧辊的轴向顺序凝固是电磁半连续复合铸造轧辊的一个显着特点,这种凝固方式的出现,有利于金属的补缩和夹杂物的上浮。从模拟结果可以预测缩松,缩孔和夹渣都应集中在轧辊的最上端界面处,这样能够使轧辊获得致密的组织,提高轧辊的性能,同时也减少了加工量,降低了成本。

  3结论

  电磁复合铸造实现了轴向由下而上的顺序凝固,径向由外层向内层的单向凝固。轴向顺序凝固有利于液态金属的补缩和夹渣的上浮,减少了铸造缺陷。径向由外向内凝固有利于界面的充分熔合和元素的扩散,提高了界面的性能。

 
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