預(yù)防42CrMo鋼管產(chǎn)生裂紋的方法

鋼管出現(xiàn)裂紋是我們最值得關(guān)注卻無(wú)法避免的缺陷，42CrMo鋼管通過(guò)對(duì)異型坯溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)有限元分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工藝條件實(shí)際測(cè)量和鑄坯低倍、高倍檢測(cè)，對(duì)腹板裂紋進(jìn)行了深入分析研究，明確了42CrMo鋼管裂紋的產(chǎn)生機(jī)理，為從根本上解決腹板裂紋奠定了基礎(chǔ)。

(1)異型坯斷面形狀不規(guī)則，很難實(shí)現(xiàn)均勻冷卻，造成鑄坯表面溫度梯度大，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)表明腹板中心溫度比腹板圓角部位低120—240~C，且腹板處于低溫脆性區(qū)，裂紋敏感性強(qiáng)。異形坯低倍組織顯示柱狀晶分布很不均勻，進(jìn)一步證明了異型坯冷卻的不均勻性。

(2)42CrMo鋼管溫度的不均勻造成應(yīng)力分布的不均勻，通過(guò)有限元分析法模擬溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)，結(jié)果表明腹板部位應(yīng)力特別集中，是其他部位的3倍以上，且受異型坯斷面不規(guī)則性的影響難以消除。腹板部位應(yīng)力集中，且溫度處于低溫脆性區(qū)，裂紋出現(xiàn)的幾率增加。

(3)異型坯形狀的不規(guī)則性還決定了凝固時(shí)坯殼受力的特殊性。與普通板坯相比，異型坯形狀特殊，受力方向復(fù)雜，其最大區(qū)別在于：①腹板坯殼收縮受翼緣(結(jié)晶器凸出部分)的牽制，形成額外的應(yīng)力，而板坯寬面坯殼收縮自由；②翼緣的變形使得腹板與結(jié)晶器壁之間的摩擦力增加，造成腹板坯殼冷卻收縮所產(chǎn)生的應(yīng)力更大；③在結(jié)晶器下部和二次冷卻區(qū)，翼緣收縮變形使腹板表面裂紋擴(kuò)展趨勢(shì)增大。http://www.simmedu.com
(4)通過(guò)裂紋的高倍分析，發(fā)現(xiàn)裂紋處夾雜物含量較高，主要是錳、硅氧化物和硫化物，這些夾雜物的存在顯著降低了鋼的高溫力學(xué)性能，若腹板夾雜物聚集部位應(yīng)力集中更易產(chǎn)生裂紋。同時(shí)，鋼種夾雜物較多也是影響異型坯包晶鋼產(chǎn)品超低溫條件下物理性能不合格的重要原因。經(jīng)過(guò)分析，認(rèn)為鑄坯夾雜物主要是鋼水潔凈度不高和鋼水的二次氧化造成的。

2015年7月17日

山東龍川金屬材料制造有限公司