北京科技大学硕士学位论文

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1、独创性说明本人郑重声明:所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得北京科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名:一1一日期:关于论文使用授权的说明本人完全了解北京科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即:学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵循此规定)

2、签名:4-41导师签名奥鱼奉日期:一北京科技大学硕士学位论文引言我国模铸工艺生产轴承钢始于50年代，直至40年代，随着特殊钢系统连铸机的陆续建成投产，轴承钢开始步入连铸生产的新阶段。轴承钢连铸铸机形式先后有立式、立弯和弧形;断面范围很宽，有方〔矩)形，也有圆形。钢液来源多为电弧炉和转炉‘轴承钢的连铸生产已成为发展趋势。欧洲和日本轴承钢连铸技术十分发达，尤其在日本，几乎所有的轴承钢都采用了连铸生产。据统计，国内外已有30多台连铸机可以生产轴承钢p.23高碳铬轴承钢连铸的一个主要冶金质量问题是中心偏析。对于连铸高碳铬轴承钢来讲，因其固液两相区温度大(约130'C)，中等过热的钢液凝

3、固时也有较大的柱状晶发展趋势。凝固后期由于连铸坯断面柱状晶在中心的搭接，形成了小钢锭的凝固结晶现象，从而产生比较严重的中心偏析和中心疏松问题[3.4]另外在铸坯的凝固过程中，由于钢中一些杂质元素或化合物(如C,S,P,0、或碳化物、氧化物和硫化物等)在固液边界上发生选分结晶，从生长中的柱状晶析出的溶质元素或化合物被排到尚未凝固的金属液中，最后随结晶的继续进行，把聚集的溶质推向最后凝固的中心区域，即产生铸坯的中心偏析。因此，中心偏析通常与内部夹杂和疏松相伴而生。当前，改善连铸高碳铬轴承钢的中心偏析的方法和途径一般有:①提高铸坯的宽厚比;②减少钢中残余元素和有害元素及钢中夹杂物;③

4、降低和稳定过热度;④合理选择拉速、二冷强度和电磁搅拌参数;⑤采用软压下技术等。但由于铸坯成形过程涉及因素的复杂性，只有充分掌握浇注钢种的凝固高温热物理、热力学特性和实际连铸工艺的特点，建立合理的凝固热力学模型，才有可能深入地认识铸坯的浇注成形过程、科学地制定均质化连铸技术。本文以莱钢矩形坯轴承钢连铸生产为研究背景，在对相关钢种高温热特性系统研究的基础上，结合实际生产工艺，根据传热原理建立轴承钢矩形坯连铸传热的二维非稳态数学模型。通过计算结果与连铸坯低倍检验的相互印证和对照，完善数学模型并指导实际工艺的优化、以达到提高轴承钢连铸生产内部质量的目的。北京科技人学硕士学位论文1文献综

5、述1.1轴承钢生产方法1.1.1国内外轴承钢生产方法(1)国外轴承钢生产方法与质量。生产工艺特点与进展目前，轴承钢生产比较先进的国家主要有日本、瑞典和德国等。经过几卜年的发展，以上国家己经形成比较稳定、水平较高的生产工艺和技术。其中轴承钢的精炼与连铸技术发展最为迅速。主要包括电炉钢水低氧化与低温化、精炼渣的液相化与在线分析、钢液搅拌的模型化、钢包浇注示渣、脱氧工艺过程控制、中间包大型化与留钢操作、浇注系统惰性气氛保护、优化中间包流场、稳定结晶器液面、连铸坯大型化、二冷喷雾均匀以及连铸过程的多级电磁搅拌等，其中日木与瑞典已达到了微量元素全面超纯控制，夹杂物的数量与形态分布实现了在

6、线定量控制，如表1.1所示[1][2][3)。表1.1国外代表性轴承钢生产工艺公司SKF(S)GMH(G)FOS(F)DUNE(F)ABS(1)III阳(J)AuSkr(R)冷废钢%100100100100100100100电炉ACDCACACAcACAC出钢量t100130120958090150出钢方式OBTEBTEBTEBTEBTEBTEBTASEA-精炼LFLFLFLFLFSKF底吹氢底吹氢底吹氢底吹氢底吹氢底吹氟搅拌电磁两点或氮或氮真空VDVDRHRHVDRI-王DH浇注模注连铸模注连铸连铸连铸连铸精炼渣合成活性石灰合成合成石灰石合成合成夹杂分析在线离线离线离线离线离

7、线Z炉渣分析在线在线在线在线在线//钢包示渣j电磁电磁电磁有//浇注保护有吹氮吹氨吹氢有有/北京科技人学硕士学位论文1文献综述1.1轴承钢生产方法1.1.1国内外轴承钢生产方法(1)国外轴承钢生产方法与质量。生产工艺特点与进展目前，轴承钢生产比较先进的国家主要有日本、瑞典和德国等。经过几卜年的发展，以上国家己经形成比较稳定、水平较高的生产工艺和技术。其中轴承钢的精炼与连铸技术发展最为迅速。主要包括电炉钢水低氧化与低温化、精炼渣的液相化与在线分析、钢液搅拌的模型化、钢包浇注示渣、脱氧工艺过程控