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高品质“八公山”豆腐乳加工关键技术攻关及产品制备
成果简介:本草纲目记载:“豆腐之法,始于淮南八公山”, 八公山豆腐乳是安徽特产,也是我国传统特色调味食品。食品 工业作为我国第一产业具有重要地位,传统食品是中华民族智 慧结晶,更是中华五千年璀璨饮食文化的特色载体,但在国内 外市场竞争中,恰缺乏高品质“八公山”豆腐乳产品。 传统大豆食品营养丰富,保健价值高,豆腐乳由于具有微 生物的作用,不仅营养丰富,且具有降低胆固醇、降血压、降
合肥工业大学 2021-04-14
高强汽车用钢冷轧关键工艺控制改进及质量优化技术
项目背景:为满足汽车行业更安全、更轻量化、更环保以及更经济油耗的需求,AHSS(Advanced High Strength Steel 先进高强钢)一直是近年来钢铁工业材料研发工作的重点。双相(DP)钢、相变诱导塑性(TRIP)钢、热成形(HF)钢等先进高强度钢已在汽车中得到大量应用。随着各大钢铁企业高强汽车用钢产品比例的逐渐提高,陆续暴露出一系列的装备设计、控制策略、数学模型等方面的问题,严重影响高强钢生产的稳定性和产品质量。基于二十多年的研究和实践,结合金属材料、数学模型、自动控制、质量优化控制等交叉学科的研究成果,工程技术研究院逐渐形成了高效实用的高强汽车用钢冷轧关键工艺控制改进和质量控制成套技术。关键工艺技术:(1)酸轧机组数学模型的结构、工艺参数优化及系统优化改进;(2)高强钢冷轧轧制稳定性关键疑难问题研究及成套解决方案;(3)酸轧、连退、镀锌机组高强钢焊接及生产稳定性解决方案;(4)冷连轧厚度、板形、成材率等质量控制策略优化及改进;(5)宽幅带钢连退、镀锌生产线跑偏机理及改进研究;(6)平整/光整机组板形及表面质量控制综合技术等;
北京科技大学 2021-04-13
光纤围栏关键技术
主要功能及应用领域: 基于光纤传感的分布式振动、应变、温度测量技术实现大范围的安全监测,用于长距离大范围的周界安防、油气管道安全监测、长途线缆、埋地或海底通信光缆安全监测,大型机械装备和大坝、桥梁、隧道等土木结构安全监测。 特色及先进性: 光纤传感器技术相对于电类传感器、红外探测、视频监控等常见安防技术手段,优势明显:无需供电;探测距离长,可精确定位;抗干扰能力强,不受雷、电、磁、雨、雪、光线等自然条件和环境影响,全天候监测,适用于有强电磁干扰和环境条件恶劣场合;体积小、结构简单,安装隐蔽;复用性强,既是传输又是传感;灵敏度高;易于实现全方位传感网络,即多区域、多形态(线形、面形、空间区域形)的安全探测;大范围组网容易且系统维护成本较低。因此,作为智能材料、智能结构技术发展的关键,全光纤周界安防技术是未来智能环境感知与周界探测预警的主要发展方向。 技术指标: 监测距离>50km,定位精度:±50m,探测率:>95%,误报率:<3%;事件识别率:>85%。 预期效果: 本技术成果已成功应用于新疆220公里国境线边防管控、上海长距离信息管线安全监测、汕头海底通信光缆安全监测等重大国防和重要民生安全项目,并广泛应用于四川、江苏、新疆、上海等地重要机构安防(军事基地、保密机构、厂区、水电站、变电站、通信基站)、架空电缆安全监测、智能轨道安全监测、机械设备及土木结构安全监测等重要工程领域。 资质认证: 该项目成果已申请发明专利44项(含美国发明专利1项),获授权发明专利19项,登记软件著作权12项。研制的新型光纤围栏系统通过国家和军队相关部门认证和测试:通过了国家安全防范报警系统产品质量监督检验中心(上海)公安部安全防范报警系统产品质量监督检验测试中心的委托检验,中国人民解放军军用安全技术防范产品安全认证中心的军用安全技术防范产品安全认证,以及中国测试技术研究院的系统测试和江苏省软件测试中心的软件测试等。
电子科技大学 2021-04-10
光纤围栏关键技术
基于光纤传感的分布式振动、应变、温度测量技术实现大范围的安全监测,用于长距离大范围的周界安防、油气管道安全监测、长途线缆、埋地或海底通信光缆安全监测,大型机械装备和大坝、桥梁、隧道等土木结构安全监测。
电子科技大学 2021-04-10
天然气发动机改装与控制关键技术
天然气发动机热泵(Gas Heat Pump)是一种新型高效的燃气空调技术,区别于市场上 的 LiBr 吸收式制冷机;它利用天然气发动机驱动制冷压缩机工作,同时回收发动机的 余热、在夏季产生热水,冬季直接补充采暖。目前所有的 GHP 产品均由日本进口、成本 高、投资回收期长。 本项目成果利用汽油机改装技术,使用自行开发的天然气进气比例混合装置,精确 控制发动机转速,实现制冷能力的连续调节。在达到国外产品性能的同时,加工成本大 大下降。
同济大学 2021-04-13
轴承钢中非金属夹杂物控制关键技术
随着我国国民经济的不断发展,对轴承钢性能提出了更高的要求。超纯净轴承钢被广泛地应用于高速铁路、风电装备、航空发动机、高档轿车变速箱、高速精密机床和长寿命冶金轧机等对使用寿命、可靠性、承载能力严格要求的领域。超纯净轴承钢炼钢冶炼难度极高,主要是由于其钢中非金属夹杂物控制存在以下两个难题:(1)超高洁净度,总氧含量低于 5 ppm;(2)大颗粒夹杂物数量要求少,尺寸小于 15 μm。近 30 年来,通过引进、消化和吸收,实现了大部分高端装备的国产化,但对高端装备用高可靠长寿命轴承的国产化一直没有解决。因此,开发超纯净轴承钢中非金属夹杂物控制关键技术,为打破此领域国外产品及技术垄断、实现国内自主生产有重要意义。(1)超纯净轴承钢精炼渣成分设计技术. 铝脱氧轴承钢都是通过高碱度精炼渣提升钢材的洁净度,减少钢中夹杂物数量。高碱度精炼渣具有很高的脱氧脱硫能力,效率高,可生产超低硫轴承钢。由于高碱度精炼渣中 CaO 含量高,易被钢中[Al]还原而进入钢液,从而生成 Ds 类夹杂,对轴承钢性能产生不利影响。另外,高碱度使精炼渣熔点变高,成渣慢,炉渣流动性变差,会影响脱氧脱硫效果,有可能引起卷渣。低碱度精炼渣由于碱度低,降低了 CaO-Al 2 O 3 类夹杂的影响,但脱氧能力下降使得氧化物夹杂上升。本项目研究应用 FactSage 热力学计算软件,研究了不同精炼渣成分对钢液成分、夹杂物成分的影响,通过对不同精炼渣系进行设计优化,确定精炼渣成分;同时,本项目在碱度 7-12 范围内进行工业试验,考虑了不同碱度精炼渣对轴承钢洁净度和夹杂物成分的影响,从而更系统准确地确定了有利于超纯净轴承钢夹杂物控制的最优精炼渣成分。图 1 精炼渣碱度对渣中 Al 2 O 3 和 CaO 活度的影响(2)超纯净轴承钢 VD 精炼控制技术.在真空状态下吹氩搅拌钢液,促使夹杂物从钢液内排除,使钢的洁净度提高。VD 精炼过程渣钢剧烈反应,渣中 CaO、MgO 被还原为[Ca]和[Mg]进入钢液,与钢中 Al 2 O 3 夹杂物反应生成镁铝尖晶石和钙铝酸盐,导致钢中 Ds 类夹杂数量增加,可能导致水口结瘤和最终轧材中出现Ds 类夹杂缺陷,影响轴承钢的质量水平,VD 精炼真空度的控制对于夹杂物的上浮去除和夹杂物成分非常重要。本项目对 VD 真空度进行了优化,使得最终产品夹杂物中的 CaO 含量由 30%左右降低至 5%以下,显著减少了 CaO-Al 2 O 3 和CaO-Al 2 O 3 -MgO 复合夹杂物的生成,使钢中夹杂物由 CaO-Al 2 O 3 类转变为镁铝尖晶石类,减轻了 Ds 类夹杂的危害。图 2 不同 VD 真空度条件下轴承钢轧材中夹杂物成分(3)热处理过程夹杂物成分控制技术。对于轴承钢钢液中的夹杂物已经形成了一系列脱氧、精炼渣改性、真空精炼等成熟的夹杂物控制方法,可以较好实现冶炼过程从精炼到连铸过程夹杂物的有效控制。轴承钢轧制热处理过程不仅能够改变钢的组织结构和性能,也会使得氧化物夹杂与钢基体发生高温反应,造成钢基体成分偏析、原有氧化物夹杂的改变和新氧化物夹杂的析出。同时,热处理过程钢基体中氧化物夹杂的种类、性质、尺寸及形貌特征变化直接影响着最终轴承钢产品的组织和性能。本项目研究了在不同热处理温度(1225o C、1300 o C 和1375o )和热处理时间条件下,GCr15 轴承钢中非金属夹杂物的演变规律,并且发现热处理过程轴承钢中的 MgO-Al 2 O 3 -CaO 会逐渐转变为 MgO-Al 2 O 3 -CaS 夹杂物,小尺寸夹杂物完成转变所需时间较短,而大尺寸夹杂物完成转变所需时间较长。在不同热处理温度下,钢中夹杂物尺寸基本不变,但夹杂物转变速率不同。通过热力学计算和动力学模型,对轴承钢热处理过程中夹杂物的转变机理进行揭示。
北京科技大学 2021-04-13
无取向硅钢中非金属夹杂物控制关键技术
随着我国电力电机行业的迅猛发展,对资源和能源的高效利用提出了更高的挑战。无取向硅钢是广泛的用于电机和发电机铁心的软磁材料。铁心材料的优异能够直接影响电机和发电机的效率和能耗。影响无取向电工钢磁性能的主要因素有杂质元素的含量、夹杂物的种类尺寸含量、织构类型、晶粒尺寸、表面状态等因素。由于受限于目前所掌握的炼钢方法的不足,尚不能完全将钢中的 C、O、S、N 等元素去除。这些夹杂物和析出物在脱氧过程、钢液凝固过程以及轧制热处理过程形成和转变。这些残留在钢中的元素最终大部分以碳化物、氧化物、硫化物、氮化物以及他们之间的复合夹杂物形式存在。一方面,这些夹杂物和析出物会在无取向硅钢磁化过程中阻碍磁畴壁的移动,影响磁性能;另一方面,在再结晶退火过程中,这些夹杂物和析出物还会促进不利取向织构形核和阻碍晶粒长大,从而恶化无取向硅钢磁的组织,恶化磁性能。因此如何控制这些夹杂物的种类、分布、尺寸等因素对于减小这些夹杂物和析出物对无取向电工钢的磁性能的影响就显得尤为重要。(1)不同化学成分体系无取向硅钢的关键夹杂物和析出物预测。无取向硅钢作为一种功能材料,其最关键的性能指标是磁性能,包括铁损和磁感应强度。化学成分体系是影响其磁性能的最关键因素。由于不同牌号,不同生产工艺生产出的无取向硅钢,其中的夹杂物和析出物的种类、形态、尺寸和数量相差很大。而不同种类的夹杂物和析出物的控制方法又不相同。本项目中通过大量分析不同性能和不同成分体系的无取向硅钢样品、采用透射电镜、场发射扫描电镜、ASPEX 自动扫描电镜对无取向硅钢成品中的微米、亚微米和纳米级夹杂物和析出物进行定量分析。并通过商业热力学计算软件 FactSage 对不同成分体系下夹杂物和析出物种类进行预测分析。从而能够预测不同成分体系的无取向硅钢中应该控制的关键夹杂物和析出物种类。(2)无取向硅钢中钙处理控制硫化物技术。钙处理是钢铁工业中最常用的改性夹杂物的手段之一。但是通常来说,向钢中加钙是为了将固态的 Al 2 O 3 改性为液态的钙铝酸盐,以避免水口结瘤现象的发生。但是同时钙和硫具有很强的结合能力,可以与硫元素反应生成 CaS,这样可以避免在无取向硅钢中生成细小的(Mn,Cu)S,影响磁性能。由于钙加入钢中首先会和钢中的 Al 2 O 3 反应,过量的钙才会和硫反应。钢中的氧含量的多少影响着向改性硫化物所需要的钙含量。我们通过热力学分析和实验发现,在降温过程,钙铝酸盐还会和钢中的溶解铝和溶解硫反应,生成 Al 2 O 3 +CaS。通过理论分析,确定了能够完全将硫控制的最少加钙量。图 2 所示为不同的 Ca/S 对铁损的影响,通过合适的加钙量,可以有效减少细小(Mn,Cu)S 的数量,从而改善磁性能。但是值得指出的是也要尽可能在钢液下去除生成的钙铝酸盐,因为大尺寸的夹杂物会在再结晶过程诱导{111}织构生成,从而对磁性能不利。(3)无取向硅钢中铈处理控制硫化物技术。稀土元素和氧、硫也具有的很强的结合能力。因此也可以用来改性钢中的非金属夹杂物。但是,稀土也面临着与钙改性夹杂物同样的问题,既可以和钢中的硫反应,还可以和氧元素反应。而目前对于稀土改性夹杂物的研究都停留在定性的解释上。本研究通过实验室实验,详细的研究了不同铈含量和氧含量对铈改性夹杂物和控制无取向硅钢中细小硫化物的影响。最终建立了稀土改性夹杂物成分预测模型,此模型的预测结果与实验结果一致。根据此模型结果,可以得出图 3所示不同 T.Ce/T.S.对固硫率的影响。当 T.Ce/T.S.>2.9 时,可以有效控制细小的硫化物。
北京科技大学 2021-04-13
帘线钢中非金属夹杂物控制关键技术
钢帘线被誉为是线材中的顶级产品,被誉为“皇冠上的明珠”。它是伴随着子午线轮胎的发展而发展起来的。以钢帘线为骨架材料的子午线轮胎具有高速、高载、耐久等一系列优良特性。随着汽车工业的发展,用于制造子午线轮胎的钢帘线需求量不断增加,同时对钢帘线的品种、性能及质量提出新的要求。作为生产钢帘线的原材料,帘线钢质量很大程度上决定了帘线的品质。帘线钢的洁净度,元素偏析等级,尤其是钢中夹杂物的形态对后续产品有着极大的影响。非金属夹杂物易引起钢丝拉拔和合股过程中断丝的发生,因此要求帘线钢中夹杂物尺寸小,且在轧制和冷拔等加工过程中具有良好的变形性能。根据子午轮胎产品性能和太阳能级硅产业的发展要求,钢帘线和切割丝向着超高强度(4000 MPa 及以上)方向发展,开发高强度、超高强度帘线钢丝,对实现轮胎的轻量化、降低用燃料的费用、降低生产成本意义重大。目前国内依旧不能稳定、高效的生产高牌号的帘线钢,开发帘线钢冶炼关键技术对提升企业生产技术水平和质量控制水平,取代进口高端钢帘线产品意义重大。(1)帘线钢冶炼过程原辅料成分设计技术。帘线钢生产过程中一般采用Si-Mn 复合脱氧,但由于合金和辅料中存在 Al 的来源,帘线钢主要的夹杂物为MnO-Al 2 O 3 -SiO 2 系和 CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 系两类。其中,MnO-Al 2 O 3 -SiO 2 为脱氧反应产物,CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 为钢渣反应生成。不同工序氧化物复合夹杂类型会发生转变,大量研究表明转炉出钢、精炼过程随着钢液成分的变化,夹杂物的成分在不断变化中。实际生产中使用的各种物料,包括合金、脱氧剂及钢包内衬直接影响钢液成分,进而改变钢液中非金属夹杂物的成分。高端帘线钢中非金属夹杂物主要成分为 SiO 2 -MnO,几乎没有 Al 2 O 3 的存在,因此在实际的生产过程中杜绝任何含 Al的原料。国内企业在实际生产时更倾向于使用价格低廉的合金、脱氧剂等原料以降低生产成本,为此本项目不仅研究了合金、脱氧剂、耐材等物料中 Al 的含量,还研究了各物料对钢液成分以及非金属夹杂物成分的影响程度,以选择更高性价比的物料搭配。在使用不同物料后取样分析,发现合金对钢液中非金属夹杂物的影响最大,低铝硅铁和普通硅铁对钢液中非金属夹杂物的成分影响如图 1,可以看出合金的使用直接改变夹杂物的体系。实际生产过程中可根据产品等级和各物料对钢中非金属夹杂物的影响,针对性的使用物料控制生产成本。(2)帘线钢精炼渣成分设计技术. 炉渣成分对钢液成分有着直接影响,帘线钢精炼一般采用 CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 渣系,精炼渣的成分对钢中夹杂物的控制起重要作用。研究表明精炼渣中相同 Al 2 O 3 含量的条件下,钢液中[Al]s 含量随精炼渣碱度增高而增高;相同碱度的条件下,钢液中 Als 含量随精炼渣中 Al 2 O 3 含量增加而增加。当精炼渣的碱度为 1.0 时,钢液中[Al]s 随渣中 Al 2 O 3 含量增加亦呈增加趋势, [Al]s 增量有限。同时,夹杂物中 Al 2 O 3 和 MnO 含量取决于渣-钢间的氧势,如氧势高,则夹杂物中 MnO 含量高。反之,当系统氧势低时,渣中CaO 和 Al 2 O 3 会有少部分被还原进入钢液,夹杂物 CaO 和 Al 2 O 3 含量增加,MnO 含量减少。在实际的冶炼过程中,精炼渣进入钢液是不可能完全避免的,精炼渣进入钢液后将形成含大量 CaO、Al 2 O 3 的夹杂物。对此为控制钢中非金属夹杂物的成分将精炼渣的碱度控制在 CaO/SiO 2 ≤1,实际生产过程中,精炼渣的最佳成分还应根据精炼过程的渣钢比,所使用合金、脱氧剂、耐材等条件进行优化。(3)帘线钢中夹杂物变形性能评估模型。许多研究认为低熔点夹杂物在轧制和加工过程中变形更好。如果轧制过程中夹杂物是液态的,那这毫无疑问是对的。 102 / 298然而,实际的轧制温度往往大部分都低于夹杂物的熔点。在轧制温度降到夹杂物固相线温度以前,虽然夹杂物不是液态,但是由于软化它们仍然具有一定的变形性。然而,当温度降低至固相线以下时,夹杂物将完全转变为固态。并且,钢的变形不仅包括轧制,还包括其他冷加工,譬如,帘线钢冷拔过程的温度基本为室温,显著低于夹杂物的固相线温度。因此,只用熔点来评估冷拔或冷轧过程中夹杂物的变形性能不太合理或者说不太全面。本项目提出使用低温下夹杂物的杨氏模量评估变形能力的模型,认为氧化物变形能力与杨氏模量大小成反比,并拟合了低温下的氧化物杨氏模量与平均原子体积关系:2.939811 E V ,对Al 2 O 3 -SiO 2 -CaO 系和 Al 2 O 3 -SiO 2 -CaO 系氧化物的低温杨氏模量进行了计算,如图 2所示。由于冷拔过程氧化物变形能力与杨氏模量大小成反比,为了降低冷拔过程的断丝率,夹杂物需要控制到图中所示的深蓝色区域,即要求具有很高的 SiO 2含量和极低的 Al 2 O 3 含量。由图还可知,由于具有最大的杨氏模量,Al 2 O 3 对帘线钢中氧化物的变形性能最为有害,这也是为什么帘线钢生产过程中需要严格控制钢中 Al 含量。
北京科技大学 2021-04-13
非调质钢中非金属夹杂物控制关键技术
非调质钢作为高效节能环保型钢材在世界范围内发展迅速。它是指经过精密锻造或热轧并控制冷却后就可以达到调质钢才能得到综合性能的一类钢,由于在使用过程中可以省掉调质工序而得名。由于其具有节省能源、材料、减少淬火变形开裂、工艺简单等优点,目前备受世界各国的关注,得到迅速发展和使用,使用量日益增大,广泛用于诸如汽车连杆、曲轴、转向节轴、驱动轴、前桥等零件和结构件,是汽车用钢的典型代表。非调质钢属于合金结构钢,为了保证合金结构钢所制零件的使用寿命,对其洁净度有严格的要求,非调质钢可以采用各种方式进行冶炼,但其对洁净度的要求,只能比合金结构钢更高,而且非调质钢属于微合金钢,要发挥合金元素的作用,其钢液必须是满足一定的洁净度的。因此,开发非调质钢中非金属夹杂物控制关键技术及其重要。(1)非调质钢中夹杂物成分控制技术。将不同工序夹杂物成分求平均值,观察夹杂物在全流程的变化趋势。从 Al 2 O 3 -SiO 2 -MnO 三元相图可以看出,夹杂物中主要成分是 Al 2 O 3 和 MnO。随着冶炼进行,夹杂物中 MnO 含量变化不大;夹杂物中 SiO 2 含量比较稳定,在 10%左右,VD 破真空后夹杂物中 SiO 2 含量有所升高,其余工序几乎没有变化。夹杂物平均成分在 Al 2 O 3 -MgO-CaO 2 三元相图变化表明,钢中夹杂物中 MgO 含量较低,约在 10%以下,冶炼过程中没有明显变化,VD 真空处理后,由于渣线对耐火材料的侵蚀,导致出现部分高 MgO 含量的夹杂物,而良好的渣吸附作用使夹杂物中 MgO 含量没有明显变化;夹杂物中 CaO 含量在冶炼过程中有先升高,后降低的趋势。夹杂物平均成分在 Al 2 O 3 -SiO 2 -CaO 三元相图变化表明,冶炼过程中 SiO 2 含量稳定;夹杂物中 CaO 含量在 LF 进站时较低,经过 LF精炼后,夹杂物从 Al 2 O 3 -MnO 为主要成分,转变为 Al 2 O 3 -MnO–CaO;VD 真空精炼对夹杂物成分影响不大,但增 S 操作后,夹杂物中 CaO 含量明显降低,可能是由于生产 CaS 的缘故;连铸过程由于二次氧化,使夹杂物中 Al 2 O 3 含量上升,夹杂物 CaO 含量有所下降。全流程夹杂物平均成分在 Al 2 O 3 -MnO-CaO 三元相图变化表明,电炉出钢后夹杂物中 Al 2 O 3 含量较高,LF 出站和 VD 真空后夹杂物中 Al 2 O 3 含量有所降低,CaO 含量有所升高,渣钢平衡反应是其主要原因;夹杂物中 Al 2 O 3和 MnO 含量在增硫之后有所升高,可能是由于连铸过程中有二次氧化导致。(2)非调质钢中夹杂物数量和尺寸控制技术。根据 Aspex 扫描结果做出的全流程钢中硫化物、氧硫化物、氧化物分布图,如图 2。对全流程单位面积夹杂物数量结果分析表明,随着冶炼的进行,氧化物数量在 VD 破真空前持续降低,软吹后数量有所升高,之后较为稳定,数量约在 12 个/mm2 ,多数氧化物夹杂属于氧硫化物,在 VD 破真空后明显降低,较 LF 工序后期降低约 50%,体现了极佳的精炼效果。连铸过程的氧化物夹杂数量稳定,保护浇铸较好。铸坯和轧材横截面中数量均较低,约 10 个/mm2 。硫化物是最终钢中主要夹杂物。LF 精炼和 VD真空精炼使钢中的硫化物数量降低。在 VD 破软吹后加入 FeS 进行增硫,硫化物数量明显升高,铸坯中由于凝固过程有充分的时间让硫化物聚集长大,因此数量较低,但面积较大。轧材横纵断面中硫化物数量较高,但相对铸坯中尺寸较小,轧材纵截面硫化物的尺寸相对横截面较大。
北京科技大学 2021-04-13
弹簧钢中非金属夹杂物控制关键技术
弹簧钢广泛用于飞机、铁道车辆、汽车、拖拉机等运输工具和工程机械等各种设备中,是制造各种螺旋簧、扭簧、板簧及其类似作用的其它形状弹簧的钢种。弹簧工作在周期的弯曲、扭转等交变力条件下,经受拉、压、冲击、扭、疲劳腐蚀等多种作用,有时还要承受极高的短时突加载荷。除表面脱碳、表面缺陷外,造成弹簧的疲劳断裂破坏的主要因素是钢中非金属夹杂物。非金属夹杂物对疲劳性能的影响一方面取决于夹杂物的类型、数量、尺寸、形状和分布;另一方面,由于钢基体组织和性质制约,与基体结合力弱的尺寸大的脆性夹杂物和球状不变形夹杂物的危害最大。钢的强度水平愈高,夹杂物对疲劳极限的有害影响也愈显著。因此,提高弹簧的疲劳寿命,关键要提高弹簧钢的洁净度,因此就要降低氧含量,减少非金属夹杂物的含量并改善夹杂物形态分布及尺寸。(1)不锈钢冶炼脱氧及夹杂物预测热力学。通过热力学计算预测了弹簧钢中 Al-O、Si-O、Mg-O、Ca-O 脱氧平衡曲线,以及多元符合脱氧情况下 Al-Si-O、Al-Mg-O、Al-Mg-Ca-O 和 Al-Si-Ca-O 等夹杂物生成相图。 通过热力学计算预测了渣钢反应过程中不同精炼渣成分对于钢中[Al]s 和[O]含量的影响,研究表明高碱度有利于氧含量的降低,低碱度有利于钢中铝含量的去除。通过建立了钢液凝固和冷却过程弹簧钢中夹杂物变化热力学计算模型,可以预测钢液凝固和冷过过程中 MnS、TiN 和氧化物夹杂的变化和析出规律。(2)铁合金洁净度对弹簧钢中夹杂物的影响。通过正常合金炉次和合金优化卢比全流程夹杂物演变规律的对比,可以看出,合金的选择对于夹杂物的性质会有较大的影响。在 LF 合金调整后夹杂物成分相差较大,优化合金可以有效的控制夹杂物中 Al2O3 含量,而对于 MgO 含量影响不大,提升夹杂物塑性化比例。(3)弹簧钢精炼渣成分改性夹杂物。目前脱氧工艺主要有两种:一种是降低钢中总氧,获得高的洁净度,即采用强脱氧剂 Al 脱氧,将钢中绝大部分溶解氧转化为 Al 2 O 3 ,然后通过炉渣吸收,吹氩或电磁搅拌以及利用真空处理等手段促进夹杂物上浮,达到降低 T.O. 的目的。另一种脱氧路线是采用控制夹杂物种类、形貌、大小、分布的方法,采用 Si 脱氧,严格控制钢中 Al 含量,避免Al 2 O 3 的析出,这种工艺生产的弹簧钢虽然 T.O. 高于 Al 脱氧钢,但是夹杂物低熔点的、具有良好变形能力的 CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 系夹杂物,疲劳极限优于 Al 脱氧弹簧钢。
北京科技大学 2021-04-13
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