电渣凝固大型板坯表面微裂纹形成机理及工艺优化的研究

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含Ni4%钢是一种屈服强度大于800MPa级别的低合金、高强度、高韧性的结构钢。主要用于制造船舶、压力容器等重要产品,在我国船舶工业中占重要地位。该钢采用低碳NiCrMoV合金设计及炉外真空精炼等技术措施。  为了获得更加纯净、均匀、致密的组织,降低夹杂物的含量,减少宏观偏析,提高钢的力学性能,某厂研究决定在现有的生产基础上增加电渣精炼手段,以获得更优质的钢材,满足用户对钢材性能更高的要求。但在生产过程中电渣锭表面出现大量的微裂纹缺陷,造成了很大的损失,因此进行大型板坯表面微裂纹形成机理的研究,提出并改进生产工艺,对于解决表面微裂纹缺陷的形成意义重大。  本文针对含Ni4%大型板坯表面微裂纹缺陷开展了深入的调查,分析研究了裂纹形成的原因和机理,提出了改进的方案,最后在实际生产中取得了好的效果。  本论文的主要研究成果如下:  (1)通过扫描电子显微镜、光学显微镜、能谱仪等手段对大型板坯表面微裂纹进行分析检测,初步分析认为裂纹形成是应力所致。  (2)研究了产生晶界脆性的原因。通过X射线光电子能谱仪和俄歇能谱仪对晶界的偏聚情况进行了研究,实验结果表明:析出的渗碳体是导致晶界脆性的主要原因。  (3)在实验室模拟现场的热处理工艺,研究氧化层厚度和氧化时间的关系,分析确定裂纹的产生阶段。实验结果表明:裂纹是在600℃热处理之前就已经形成了,在随后的600℃保温过程中,裂纹处被氧化。  (4)通过测定大型板坯从表面到心部各点的硬度值,结合该钢的奥氏体转变曲线,分析研究电渣凝固大型板坯拆箱后和后续热处理工艺中应力的情况和表现形式。实验结果表明:大型板坯在拆箱后冷却及后续的热处理过程中,产生的内应力为热应力,而非组织应力。  (5)通过中试试验确定出两种电渣凝固大型板坯的热处理方案。两种热处理优化工艺都能有效地避免因脆性区析出碳化物而导致的晶界脆性。试验结果表明:经超声波探伤后,电渣锭均未产生表面微裂纹。比较而言采取第一种热处理优化工艺更加经济、简便。  (6)该方案经过某厂的实际生产,连续生产十几炉相同规格的大型板坯。探伤结果都未发现表面微裂纹的现象,提高了板坯的表面质量。
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