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河南科技大学、河南省耐磨材料工程技术研究中心出国培训成果
2016/04/20
大型铸锻件关键成型技术培训
 
        2014年3月30日至2014年4月19日,由魏世忠教授为团长的河南科技大学一行5人赴美国进行了为期三周的大型铸锻件关键成型技术培训。
        在本次赴美之前,魏世忠教授领衔的团队在河南省科技计划项目等支持下已开展多年的大型铸锻件成型技术研究,在长期研究中发现制约大型铸锻件发展的问题集中在大型铸锻件仿真、材料成分控制、成型工艺和检测技术等方面。如国内基于设计、制造与管理系统的CAD/CAE/CAPP/CAM/ERP一体化技术等较缺乏,高纯净钢生产技术方面,国外显著的特点是以炉外精炼作为控制钢水洁净度的主要手段。因此本次培训主要针对我方以上不足开展技术培训。
        归国后,培训团成员利用所学技术,结合原有工作基础,围绕我国高端大型铸锻件开展工作,目前已达成如下成果:(1)通过凝固过程数值模拟技术,研制出适合于大型舰船挂舵臂、艉轴管等大型铸件用的特种保温冒口及发热性覆盖剂、制定出合理的铸造工艺方案。特别是通过学习数字化设计及数值仿真共性设计技术和基于建模与仿真的成型及加工制造技术与系统,将其应用于浇注充型系统,保证了铸件快速充型,实现了顺序凝固;(2)和外国专家协作,建立了热锻断裂判据,优化了锻造过程中的应力分布,经过改进,大型铸锻件的生产工艺稳定可靠,铸件一次探伤合格率达70%以上,锻件一次探伤合格率达90%以上,最终产品合格率达97%以上,水平处于国内先进水平;(3)借鉴国外钢水净化方法,浇铸过程采用双真空操作,将水口技术应用于大型钢锭,扩展实现了多包联浇。梯度化控制各包浇注温度,根据偏析规律调整各包钢水化学成分加权值,降低偏析,提高了钢锭的内在质量。与传统工艺相比,杂质元素含量满足纯净钢生产要求,且滑动水口的引入实现了短流程操作,钢中有害杂质元素含量控制水平达到:[O]≤20ppm,[N]≤70ppm,[H]≤2ppm,[S]≤0.006%,[P]≤0.010%,[Pb]≤0.005%,[Sn]≤0.006%,[Sb]≤0.003%,[Bi]≤0.001%,;(4)冶炼炉流程电能消耗小于450kW·h/t钢,其中电弧炉电耗小于350kW·h/t钢,电极消耗小于1kg/t钢,氧气消耗小于30m3/t钢,终点成分及温度控制精度为95%以上,以上指标均到达了国内领先水平。
        以上这些成果已经部分在中信重工机械股份有限公司进行应用,主要用于生产远洋货轮和大型船舶的艉轴管、挂舵臂铸钢件、球磨机端盖、矿山机械用铸钢齿轮圈等重量大、形状复杂、曲形表面、厚度差别大的大型铸钢件和磨辊轴、提升机主轴、辊压机辊体、转炉耳轴等锻件的生产。通过优化工艺,提高了一次探伤合格率,减少了次品和废品率。对于提高我省大型铸锻件的技术水平具有重要的作用。近5年来累计产值超10亿元,利税超2亿元。
        同时在外国专家提供参考意见的基础上,购置了性能先进的捷克泰斯肯扫描电镜1台(带能谱仪),可以为铸锻件的研发与生产过程中的材料的组织控制、成分调整、质量分析等提供设备支撑。
 

 

 
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