扬州圆钢偏析是钢液选分结晶和钢锭凝固过程的必然结果,钢锭越大,偏析及缩孔等缺陷越严重。中国一重在用平均C含量为0.62%的459t钢锭研制支承辊时,曾在靠近冒口端的辊身部位发生断裂。经对断裂部位宏观形貌分析,发现二次缩孔严重,冒口下部的C含量竟高达1.16%,接近标准值的2倍。扬州圆钢为了解决这一难题,发明了钢锭二次补浇技术,使冒口下部的C含量降至0.8%左右,成功制造出5m、5.5m支承辊用超大型钢锭。
扬州圆钢大型锻件的传统制造方式是采用大型钢锭开坯、自由锻造成形。但随着重大装备的不断发展,对大型锻件的要求越来越高,不仅规格和截面越来越大,而且内在质量也不断提高,传统的制造方式已经难以满足要求。为了适应高端装备的需求,实现大型锻件形质兼备的目标,急需对制造方式进行变革。为此,以传统钢锭制造技术提升和新型增材制坯技术开发为代表的均质化制坯、一体化制造及模锻化成形等制造方式应运而生。扬州圆钢大型锻件是电力、冶金、石化、造船、矿山、航空航天、军工等装备(图1)的基础部件,其经济带动性强,涵盖面广,是装备制造业产业链上不可缺少的重要一环。大型锻件传统的制造方式是自由锻造成形,“肥头大耳”和“傻大黑粗”曾经是大型锻件的代名词。
锻件的质量要求主要表现在钢的纯净性、均匀性和致密性三个方面。纯净性、均匀性和致密性的任何不完善都会影响质量而成为缺陷,缺陷越严重,对质量影响也越大,缺陷如超过限度则导致锻件质量不能满足技术条件的要求而报废,故道道工序均应严加控制。1.扬州圆钢化学成分分析。一般化学成分分析主要为碳、锰、硅、硫、磷及合金元素的含量。2.扬州圆钢力学性能试验。常用的力学性能试验为硬度、拉深、冲击和弯曲试验。3.低倍检验。硫印、酸洗、断口是常用的低倍检验项目。4.金相高倍检验。5.无损检测。通常用的有磁粉、荧光、着色、射线、涡流和超声波等方法。
锻造生产中,除了必须保证锻件所要求的形状和尺寸外,还必须满足零件在使用过程中所提出的性能要求,采用合理的锻造工艺和工艺参数,可以通过下列几方面来改善原材料的组织和性能:(1)扬州圆钢打碎柱状晶,改善宏观偏析,把铸态组织变为锻态组织,并在合适的温度和应力条件下,焊合内部空隙,提高材料的致密度;(2) 扬州圆钢铸锭经过锻造形成纤维组织,进一步通过轧制、挤压、模锻,使锻件得到合理的纤维方向分布;(3) 控制晶粒的大小和均匀度;(4) 改善第二相(例如莱氏体刚中的合金碳化物)的分布;(5) 使组织得到形变强化或形变-相变强化等。