近凈成形42CrMo大型鍛造輪帶的制造

輪帶又稱滾圈，是回轉(zhuǎn)窯設(shè)備上的主要部件之一。它的作用是把筒體的全部重力(包括耐火磚、內(nèi)部裝置和物料等的重力)傳遞給托輪，并使筒體能在托輪上平穩(wěn)地回轉(zhuǎn)，因此輪帶要具有足夠的強(qiáng)度和耐久性，同時(shí)，輪帶又是加強(qiáng)筒體徑向剛度的零件，因此應(yīng)該保證足夠的剛度。

輪帶的材料，一般為35 號鋼、45 號鋼、35CrMo、42CrMo 等材質(zhì)，當(dāng)前市場上4 米以上的大型輪帶90%采用鑄造工藝生產(chǎn)，鑄造輪帶軸向硬度不均勻，組織疏松。在低速、高負(fù)荷作用下，輪帶基體組織疏松，硬度較低的地方就有壓潰、卷邊、壓陷等現(xiàn)象。另外，因鑄造缺陷，造成皮下空洞、大面積的疏松、砂眼等，亦會造成輪帶表面剝落和壓痕。成分偏析、疏松、砂眼等缺陷容易造成淬火開裂的風(fēng)險(xiǎn)，一般進(jìn)行正火加回火后使用，未能充分發(fā)揮合金鋼的高強(qiáng)度和高耐磨性的優(yōu)勢。輪帶要求精加工后各工作表面無缺陷，目前大型鑄鋼件尚難以完全達(dá)到。經(jīng)過多道工序得到的精加工輪帶不宜輕易報(bào)廢，因此需進(jìn)行補(bǔ)焊，但采用一般的補(bǔ)焊方法時(shí)，由于焊后不允許再作熱處理，焊接熱影響區(qū)與基體的硬度差很大，在很大的接觸應(yīng)力作用下容易產(chǎn)生裂縫。

在高溫下對鋼錠進(jìn)行大壓下量鍛造，有利于疏松、孔洞的鍛合。水冒口的去除和高溫加熱鍛造有利于改善鋼錠的成分偏析。但是自由鍛由于受設(shè)備的限制，很難實(shí)現(xiàn)大尺寸輪帶的鍛造成形。通過大型油壓機(jī)和RAW2500/1250-16000/3000 數(shù)控軋環(huán)機(jī)配合使用，采用近凈成形方式，不僅具備自由鍛成形的優(yōu)點(diǎn)，還能實(shí)現(xiàn)大尺寸輪帶精準(zhǔn)快速成形。因成形快，變形均勻，性能均勻性優(yōu)于鑄造和自由鍛。因控形好，余量均勻，橢圓小，相比自由鍛而言提高了鋼錠的利用率。近凈成形的輪帶少或沒有鍛造氧化皮，35 號鋼和45 號鋼的輪帶可以在毛坯狀態(tài)下進(jìn)行性能熱處理。

中國舉辦2020年ICME-14，既是中國數(shù)學(xué)教育界的一件大事，也是中國數(shù)學(xué)教育界的一件喜事．這是幾代中國數(shù)學(xué)家和數(shù)學(xué)教育工作者的夢想，也是幾代中國數(shù)學(xué)家和數(shù)學(xué)教育工作者共同努力的結(jié)果，為此，中國數(shù)學(xué)教育界以此為契機(jī)，中國特色數(shù)學(xué)教育理論與實(shí)踐的挖掘，理性地借鑒國外的經(jīng)驗(yàn)與教育理論，深入研究中國與西方發(fā)達(dá)國家在數(shù)學(xué)教育研究方面的差別與距離，提高中國數(shù)學(xué)教育及其研究的國際水平，尤其是提高實(shí)證研究的水平，提高中國在國際數(shù)學(xué)教育界的話語權(quán)，培養(yǎng)更多優(yōu)秀的年輕數(shù)學(xué)教育學(xué)者，促進(jìn)各類數(shù)學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐的科學(xué)性，都是實(shí)現(xiàn)中國數(shù)學(xué)教育崛起的必由之路．

鍛造輪帶成分均勻，不存在疏松、砂眼等鑄造缺陷，可以通過調(diào)質(zhì)熱處理獲得優(yōu)異的綜合性能。42CrMo 常規(guī)使用的淬火介質(zhì)為油和淬火液。不論是有機(jī)淬火液還是各類淬火油，其有效成分均為高分子聚合物，其來源為專業(yè)的淬火介質(zhì)生產(chǎn)商，具有高揮發(fā)性和易產(chǎn)生煙霧等特點(diǎn)，這將會增加生產(chǎn)成本和環(huán)境污染。通過對材料的淬透性、淬硬性、臨界冷卻速度、臨界溫度等特性的分析，合理選擇淬火加熱速度、奧氏體化溫度、保溫時(shí)間、出爐轉(zhuǎn)移時(shí)間和淬火冷卻時(shí)間，結(jié)合廠內(nèi)淬火用水的冷卻特性，制定適合各類截面形狀和尺寸、不同直徑的環(huán)形鍛件的水空交替冷卻工藝，在保證環(huán)形鍛件淬火效果的同時(shí)，降低淬火烈度，有效控制馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)冷卻速度，從而有效降低淬火開裂風(fēng)險(xiǎn)，控制淬火畸變。

結(jié)合各車間產(chǎn)量、生產(chǎn)節(jié)拍，設(shè)計(jì)淬火水槽的尺寸和形狀，通過循環(huán)和冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行，確保淬火用水的潔凈度、溫度和流動速度，滿足鍛件各冷卻階段的冷卻要求，達(dá)到“高溫區(qū)相對快速冷卻，中溫區(qū)有效避開臨界區(qū)域，低溫區(qū)緩慢冷卻”的目的。

輪帶的制作過程

原材料化學(xué)成分優(yōu)化

依據(jù)加熱工藝對鋼錠進(jìn)行加熱，為減少加熱時(shí)的應(yīng)力，保證加熱均勻，在500 ～550℃和800 ～850℃進(jìn)行均溫，控制加熱速度小于等于80℃/h。完成加熱后在油壓機(jī)上利用剁刀去除水冒口，為保證輪帶質(zhì)量，水口的去除量大于等于5%，冒口的去除量大于等于15%。為保證鍛透性，工藝要求總鍛比大于等于6:1，實(shí)際油壓機(jī)開坯鍛比為5.24，輾環(huán)時(shí)的鍛比為3.22，總鍛比8.46。鍛坯的尺寸：外徑7960mm，內(nèi)徑7092mm，高度515mm，重量41800kg，鍛坯橢圓度小于等于15mm。鍛造溫度控制在800 ～1200℃，鍛后緩冷。13500 噸油壓機(jī)鍛造充分保證將料坯鍛透、壓實(shí)，并利用沖孔過程將圓坯心部殘留鑄造缺陷清除掉，這樣就可以降低成品輪帶的各向異性，提高內(nèi)部質(zhì)量。CNC 數(shù)字控制的大型軋環(huán)機(jī)全自動控制，對整個(gè)軋制過程進(jìn)行自動優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)徑向和厚度方向同時(shí)軋制、均勻變形，并用激光測量裝置實(shí)時(shí)跟蹤環(huán)件尺寸變化，從而保證輾環(huán)過程中鍛坯的徑向和厚度方向均勻變形，嚴(yán)格控制環(huán)件的毛坯尺寸，確保其各向余量滿足后續(xù)熱處理和機(jī)械加工的要求。

⑵室溫拉伸和沖擊。

⑶鍛件從熱處理爐轉(zhuǎn)運(yùn)至淬火水槽的時(shí)間，要滿足鍛件轉(zhuǎn)運(yùn)至淬火水槽上方時(shí)，其表面溫度不小于Ac

+(0 ～30)℃。

生產(chǎn)工藝流程

⑴表面硬度。

近凈成形

為保證輪帶的硬度、性能滿足使用要求，提高輪帶的使用壽命，結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)過程尤其是用水調(diào)質(zhì)的特點(diǎn)，對鋼錠的化學(xué)成分進(jìn)行了優(yōu)化和內(nèi)控。主要控制碳、合金元素分布均勻性避免因成分差異過大造成的硬度差異過大，控制P、S 和氣體含量，減少夾雜物的數(shù)量，避免氫裂的產(chǎn)生。

鍛后熱處理

鍛件冷卻至小于等于300℃后，進(jìn)行正火加回火熱處理。將輪帶裝入爐溫不大于300℃的熱處理爐，以小于等于60℃/h 的速度升溫至650℃進(jìn)行均溫；隨后以小于等于80℃/h 升溫至860 ～880℃，并依據(jù)鍛件最大有效厚度進(jìn)行保溫，保溫結(jié)束后空冷至小于等于300℃后進(jìn)行回火?；鼗饡r(shí)，將正火后的鍛件裝在爐溫不大于300℃的熱處理爐內(nèi)，在300 ～350℃進(jìn)行均溫，隨后以小于等于50℃/h 升溫至650 ～680℃，并依據(jù)鍛件最大有效厚度進(jìn)行保溫，保溫結(jié)束后爐冷到400℃左右時(shí)出爐空冷。具體鍛后熱處理工藝見圖1。鍛后正火的目的是細(xì)化晶粒，消除鍛造內(nèi)應(yīng)力，為調(diào)質(zhì)做準(zhǔn)備，正火后回火的目的是消除正火的應(yīng)力，降低硬度，為調(diào)質(zhì)前的粗車做準(zhǔn)備。

調(diào)質(zhì)前粗車

成品按照EN 10228-3-2016 進(jìn)行超聲波檢測，應(yīng)符合EN 10228-3-2016 的3 級要求，應(yīng)按照EN 10228-1-2016 的要求進(jìn)行100%磁粉檢測，滿足EN 10228-1-2016 的2 級要求。

考慮到調(diào)質(zhì)前若存在明顯的缺陷，會對產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響。缺陷可能會在調(diào)質(zhì)過程中擴(kuò)展，導(dǎo)致缺陷超標(biāo)甚至產(chǎn)生裂紋。如果缺陷在調(diào)質(zhì)前已經(jīng)超標(biāo)，進(jìn)行調(diào)質(zhì)只會增加成本。因此調(diào)質(zhì)前粗車后應(yīng)對輪帶按照EN 10228-3-2016 進(jìn)行超聲波檢測，掃描面為外徑、內(nèi)徑和上下端面，符合EN 10228-3-2016 的3 級要求。

依據(jù)鍛件成品和毛坯尺寸，確定各部分調(diào)質(zhì)前的加工余量，粗車后各部分尺寸在考慮變形的情況下應(yīng)滿足成品尺寸要求。還應(yīng)考慮經(jīng)淬火回火后盡量減少淬硬層的去除量，即應(yīng)該稍留加工余量。綜合考慮以上因素，調(diào)質(zhì)前粗車內(nèi)徑余量50 ～55mm，外徑余量10 ～15mm，考慮到取樣，高度加工到500mm。用水淬火時(shí)，淬火烈度高于有機(jī)淬火液和油，所以各部位的倒角應(yīng)至少選擇R15 ～R20mm。如果局部存在鍛造氧化皮應(yīng)采用打磨的方式去除，保證輪帶的淬透性和減少熱處理變形。

調(diào)質(zhì)

⑴為預(yù)防調(diào)質(zhì)時(shí)出現(xiàn)裂紋，應(yīng)對調(diào)質(zhì)前粗車的工件進(jìn)行UT 檢測，檢測合格后才能進(jìn)行調(diào)質(zhì)。將超聲波檢測(UT)合格的鍛件，裝入爐溫不大于300℃的熱處理爐中，以小于等于60℃/h 升溫至650℃，進(jìn)行均溫；隨后以小于等于60℃/h 升溫至850 ～870℃，并依據(jù)鍛件最大有效厚度按照40 ～60mm/h 進(jìn)行保溫，保溫結(jié)束后，出爐進(jìn)行水空交替淬火。水空交替控時(shí)淬火技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。

⑵水冷淬火前要保證：水溫20 ～30℃,水溫太低容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，水溫太高影響淬火效果；為保證淬火均勻性，淬火水槽配備循環(huán)和攪拌系統(tǒng)，根據(jù)工件的形狀和尺寸選擇開啟不同的循環(huán)和攪拌系統(tǒng)；根據(jù)工件的溫度和水空交替的次數(shù)選擇循環(huán)水的流量，保證淬火完全不發(fā)生開裂。

隨著電網(wǎng)規(guī)模增大，原有線路的開口T接日漸增多，隨意的開口T接給OPGW光纜帶來一定危害，引起其抗機(jī)械強(qiáng)度、接續(xù)盒防腐水平和密封性能的下降。個(gè)別光纜線路的接續(xù)盒安裝不正確，未固定在輸電鐵塔主材上。若遭遇臺風(fēng)或寒潮，安裝不合格，容易引起震動，導(dǎo)致接續(xù)盒內(nèi)纖芯散落光纜損耗增加甚至造成斷纖事故[3]。在輸電工程前期設(shè)計(jì)階段，應(yīng)增大對路徑的嚴(yán)格審查，盡量避免隨意開口和T接的產(chǎn)生。在日常巡視階段，需加強(qiáng)對接續(xù)盒的安全檢查，掌握最新資料，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)更換補(bǔ)強(qiáng)，以提高OPGW光纜的使用壽命和保護(hù)能力。

⑷水冷淬火控冷方案：鍛件入水冷卻前，預(yù)冷至表面約Ac

+(0 ～30)℃，隨后分次實(shí)施水空交替冷卻；第一次冷卻的時(shí)候根據(jù)水溫和工件的有效厚度確定；后面水冷的時(shí)間根據(jù)工件的返溫情況依次減少。水空交替冷卻完成后，鍛件空冷1.5 ～2.0 小時(shí)后回爐回火?；鼗饡r(shí)為了組織轉(zhuǎn)變均勻、保持工件表面和內(nèi)部均溫，應(yīng)在300 ～350℃進(jìn)行等溫，等溫時(shí)間依據(jù)工件的有效厚度確定。調(diào)質(zhì)熱處理工藝見圖2。

性能檢測

大型42CrMo4 輪帶成品尺寸:外徑7900mm，內(nèi)徑7162mm，高度450mm，凈重30448kg。輪帶的制作流程為：加熱→熱剁水冒口→13500 噸油壓機(jī)鍛造開坯→16 米徑軸向軋環(huán)機(jī)軋環(huán)→鍛后熱處理→調(diào)質(zhì)前粗車→超聲波檢測(UT)→淬火回火→取樣檢測→精車→終檢。

輪帶承受窯體的重量，當(dāng)回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，筒體會帶動輪帶轉(zhuǎn)動，輪帶和托輪會產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致輪帶發(fā)生一定程度的磨損，因此輪帶需要保證其耐磨性。耐磨性要考慮足夠的硬度，同時(shí)應(yīng)該保證硬度的均勻性?？蛻粢蟮挠捕葹?60 ～300HB。使用型號為TH160的G 形里氏硬度計(jì)進(jìn)行檢測，檢測時(shí)，沿圓周方向在外圓均布四條母線，一條線上分別檢測上中下三點(diǎn)。硬度檢測數(shù)值為282HB、278HB、290HB；288HB、279HB、289HB；284HB、281HB、288HB；280HB、279HB、292HB。硬度完全滿足客戶要求，均勻性也很好，保證耐磨性和均勻性滿足客戶要求，見表2。

女人總是會老的。從二十二歲到二十九歲，我跟了謝瑞天七年。我們游山玩水，踏遍祖國大好山河，東至上海，南到天涯海角，北上哈爾濱，過了許多快樂的日子。在他面前，我永遠(yuǎn)都是冷靜的，從不迷失。

鋼錠的熔煉應(yīng)采用電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉+爐外精煉+真空脫氣。鋼的牌號及熔煉化學(xué)成分應(yīng)符合表1 的規(guī)定，成品的化學(xué)成分允許偏差應(yīng)符合GB/T222-2006 的規(guī)定。氣體含量：[H]≤2.0ppm，[O]≤20ppm。

從圖1、圖2、圖3的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析：圖1切割間距為3 mm，檢查切割線邊緣完全光滑，交叉處基本也無脫落現(xiàn)象，對照標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)果評定為0級；圖2切割線間距為1 mm，檢查切割線內(nèi)幾乎完全脫落，脫落面積92%，對照標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)果評定為5級；圖3切割線間距為2 mm，切割線邊緣和交叉處有大碎片脫落，3個(gè)格子完全脫落，受影響脫落的面積約16%，對照標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)果評定為3級?？梢姡划a(chǎn)品在選用不同切割間距的情況下，帶來的結(jié)果評定是有很大差異的。

按照客戶的要求在厚度中心0°和180°的位置進(jìn)行取樣檢測，拉伸和沖擊性能的結(jié)果如表3 所示，能完全滿足客戶要求。

⑶金相檢測。

式中,vk是指爆轟產(chǎn)物壓力為pk時(shí)對應(yīng)的碎片速度?？梢钥闯觯恒U層速度vs是爆轟產(chǎn)物半徑rk的一元函數(shù)，即，在爆轟產(chǎn)物推動鉛層加速過程中，任一時(shí)刻的鉛層速度都可以定量求解，鉛層速度vs的最終峰值為v0。

取棄土量、擾動面積、攔擋排水等防護(hù)工程的完好性、植物措施的成活率、植被覆蓋率、植物生長量、施工開挖回填土石方造成的水土流失對周邊影響及恢復(fù)期的水土保持效果。

Gyurcsányi研究組[30]最近介紹了一種利用電位法檢測帶正電荷的肽核酸(PNA)修飾納米孔與負(fù)電荷互補(bǔ)核酸鏈雜交后的電荷變化，帶有電荷的納米孔膜通過排斥同電荷標(biāo)志的離子和傳輸負(fù)電荷的離子而表現(xiàn)出選擇性行為。基于Nernst-Planck/泊松模型對納米孔系統(tǒng)的電位微RNA響應(yīng)進(jìn)行了定量的理論處理。理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間很好的相關(guān)性，表明結(jié)合過程主要集中在多孔膜的孔內(nèi)和孔外。

按照客戶的要求在厚度中心0°和180°的位置進(jìn)行晶粒度和組織檢測，晶粒度N 大于等于6 級，金相組織為少量鐵素體加回火索氏體，結(jié)果見圖3。

結(jié)論

采用近凈成形工藝制作的大型鍛造輪帶，鍛后880℃正火，650℃回火處理，經(jīng)粗車后860℃奧氏體化，采用水空交替冷卻方式實(shí)施淬火，560℃回火之后，其本體硬度檢測結(jié)果為278 ～292HB，表面硬度均勻。其本體拉伸性能完全滿足客戶技術(shù)要求，室溫沖擊性能遠(yuǎn)高于客戶的技術(shù)要求。