齿轮钢淬透性预报及质量控制研究

论文摘要

本钢根据本公司的实际情况和发展规划,建成“转炉→精炼→大矩形坯连铸→连轧”的大矩形坯特殊钢生产线,产品定位以高档为主,齿轮钢便是其中之一。文中综述了国内外齿轮钢的钢种、牌号、发展概括和冶金质量要求。指出淬透性带较宽和离散度较大是齿轮钢发展存在的主要问题。而淬透性是衡量齿轮钢档次高低的重要因素,本文比较了各种计算淬透性方法的优劣性,采用非线性回归方程计算方法,以本钢大矩形坯生产线试制的20CrMnTiH齿轮钢淬透性数据对计算淬透性的数学模型进行了修正。非线性回归方法考虑变量之间的线性关系,确定端淬曲线和淬透性带基本形态的关键指标半马距Eb,从水冷端J0和Eb这两个中间变量与化学成分的非线性关系,过渡到端淬硬度JF与端淬距离E的非线性关系,建立了非线性回归数学模型,预测精度更高,更接近于实测值。然后用VB6.0编程制作了齿轮钢淬透性的预报软件,实现根据成分和预设的晶粒度级别预报任意端淬距离的淬透性值,精度比采用未经修正的非线性回归方法和多元线性回归方法的要高,而与采用人工神经网络方法的相当,可为钢种设计、钢材选用和替代及冶金控制等提供技术依据,也为将来应用于在线检测提供了可能。同时,以此数学模型为基础,导出化学成分与淬透性和晶粒度之间的方程式,借助VB6.0编程制作了成分预报软件,有经验模型和非线性回归模型可供选择,真正起到冶炼辅助设计作用。文中还分析了影响淬透性的因素和淬透性预报模型产生误差的原因,并提出控制齿轮钢窄淬透性带的措施,主要体现在化学成分精度和化学成分均匀性两方面。对于化学成分精度控制,先根据不同合金元素对淬透性的影响来确定化学成分内控标准,再通过转炉终点合金化并结合LF成分微调来实现；对于化学成分均匀性控制,主要是控制铸坯偏析,通过控制钢液过热度、采用合适的电磁搅拌工艺、严格控制拉坯速度、制定合理的二冷制度和采用凝固末端动态轻压下技术来实现。此外,本文综合分析了齿轮钢的实物水平,找出影响齿轮钢质量问题的关键所在——白点,并对白点的形成、预防和消除进行了研究,改进了齿轮钢的生产工艺,提高了质量,为企业赢得了效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景
• 1.2 齿轮钢概况
• 1.2.1 齿轮钢的钢种和牌号
• 1.2.2 齿轮钢国内外生产工艺概况
• 1.2.3 齿轮钢质量要求
• 1.2.4 齿轮钢发展存在的问题
• 1.2.5 新型齿轮钢的发展方向
• 1.3 研究现状
• 1.4 研究目的和意义
• 第2章 淬透性预报模型的建立
• 2.1 淬透性的概念及意义
• 2.2 淬透性的测定
• 2.3 淬透性的计算预测
• 2.4 数学模型的建立
• 2.5 淬透性预报平台的建立
• 2.5.1 界面组成及功能
• 2.5.2 参数的选择
• 2.6 计算模型的修正与误差分析
• 2.6.1 计算模型的修正
• 2.6.2 产生误差的原因
• 2.7 成分预报平台的建立
• 2.7.1 成分预报软件界面
• 2.7.2 功能
• 2.8 预报模型的意义
• 第3章 淬透性的研究及控制
• 3.1 影响淬透性的因素
• 3.1.1 化学成分对淬透性的影响
• 3.1.2 奥氏体晶粒大小对淬透性的影响
• 3.1.3 奥氏体化温度及时间对淬透性的影响
• 3.2 淬透性带的控制
• 3.2.1 化学成分的控制
• 3.2.2 成分均匀性的控制
• 3.3 结果
• 第4章 齿轮钢质量的提高
• 4.1 20CrMnTiH齿轮钢技术要求
• 4.2 20CrMnTiH齿轮钢实物水平
• 4.3 白点缺陷的研究
• 4.3.1 白点的形成
• 4.3.2 白点的预防与消除
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 论文包含图、表、公式及文献