連鑄圓管坯低倍組織主要由3個區(qū)組成:靠外表層的等軸細晶區(qū)、像樹枝狀的晶體組成的柱狀晶區(qū)、中心是粗大的的等軸晶區(qū)
連鑄圓坯的低倍組織缺陷對管坯的加工性能、力學(xué)性能和鋼管質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。常見的低倍組織缺陷有:管坯皮下氣泡、疏松、縮孔、皮下裂紋、中心裂紋、組織偏析等。
管坯的皮下氣泡:存在連鑄坯表面的附近,形態(tài)為橢圓形。一般認為鋼水脫氧不足是管坯皮下氣泡產(chǎn)生的主要原因。一般需要對保護渣、鐵合金、鋼包、中間包進行烘烤、注流采用保護澆注。對于要求更高的鋼種,還要采用爐外精煉的方法對鋼水進行脫氣。存在皮下氣泡的連鑄圓管坯,在加熱爐加熱時氣泡內(nèi)表面會被氧化,軋后無法焊合就會形成鋼管表面缺陷。
管坯皮下裂紋:存在于連鑄圓管坯的柱狀晶區(qū)和表面細晶區(qū)過渡附近。距離管坯表面3~10 mm。只要此裂紋不貫通到外表面,就不會被氧化,在軋制壓力的作用下會焊合。一般不會產(chǎn)生嚴重的表面質(zhì)量。
中間裂紋和中心裂紋:存在于連鑄圓坯的柱狀晶區(qū),一般來講中間裂紋的方向和柱狀晶的方向是一致的。有研究表明,連鑄管坯的中間裂紋和中心裂紋是造成無縫鋼管內(nèi)折的主要原因。穿孔時,管坯在軋輥和導(dǎo)向工具所組成的橢圓孔型中受到反復(fù)拉壓應(yīng)力的作用,其中間裂紋或中心裂紋得到擴張或氧化,產(chǎn)生鋼管內(nèi)折。連鑄圓坯的中心裂紋或者中間裂紋擴張以后而形成的鋼管內(nèi)折,一般較深,常常會造成鋼管廢品。
管坯的疏松與縮孔:存在于管坯中心部分的等軸晶區(qū)內(nèi)。管坯疏松是因為鑄坯在凝固過程中超前的晶粒作用,液態(tài)金屬運動基于向凝固方向冷卻產(chǎn)生收縮受到阻礙,或者由管坯液態(tài)部分下沉的晶粒妨礙鑄坯的補縮形成。當疏松達到一定程度的時候,鑄坯就會出現(xiàn)縮孔。其分布狀態(tài)在管坯中不連續(xù)。分布密度比較均勻、彌散度較高的連鑄管坯中心疏松,對斜軋穿孔過程不但沒有危害,反而是有利的。北京科技大學(xué)朱景清教授通過實驗已經(jīng)證明該點。并且,在頂頭鼻部前端有一個5 mm的金屬帶,此金屬將開裂的管坯中心與頂頭分開,從而避免了內(nèi)折和裂紋的缺陷。
管坯的偏析:包括組織偏析、成分偏析和結(jié)晶區(qū)域偏析等。存在穿晶的連鑄管坯必須報廢,不允許投放軋管。
①熱軋無縫鋼管主要生產(chǎn)工序(△主要檢驗工序):
管坯準備及檢查△→管坯加熱→穿孔→軋管→鋼管再加熱→定(減)徑→熱處理△→成品管矯直→精整→檢驗△(無損、理化、臺檢) →入庫
②冷軋(拔)無縫鋼管主要生產(chǎn)工序:
坯料準備→酸洗潤滑→冷軋(拔)→熱處理→矯直→精整→檢驗
一般的無縫鋼管的生產(chǎn)工藝可以分為冷拔與熱軋兩種,冷軋無縫鋼管的生產(chǎn)流程一般要比熱軋要復(fù)雜,管坯首先要進行三輥連軋,擠壓后要進行定徑測試,如果表面沒有響應(yīng)裂紋后圓管要經(jīng)過割機進行切割,切割成長度約一米的坯料。然后進入退火流程,退火要用酸性液體進行酸洗,酸洗時要注意表面是否有大量的起泡產(chǎn)生,如果有大量的起泡產(chǎn)生說明鋼管的質(zhì)量達不到相應(yīng)的標準。外觀上冷軋無縫鋼管要短于熱軋無縫鋼管,冷軋無縫鋼管的壁厚一般比熱軋無縫鋼管要小,但是表面看起來比厚壁無縫鋼管更加明亮,表面沒有太多的粗糙,口徑也沒有太多的毛刺。
熱軋無縫鋼管的交貨狀態(tài)一般是熱軋狀態(tài)經(jīng)過熱處理后進行交貨。熱軋無縫鋼管在經(jīng)過質(zhì)檢后要經(jīng)過工作人員的嚴格的手工挑選,在質(zhì)檢后要進行表面涂油,然后緊接著是多次的冷拔實驗,熱軋?zhí)幚砗笠M行穿孔的實驗,如果穿孔擴徑過大就要進行矯直矯正。在矯直后再由傳送裝置傳送到探傷機進行探傷實驗, 貼上標簽、進行規(guī)格編排后放置到到倉庫當中。
圓管坯→加熱→穿孔→三輥斜軋、連軋或擠壓→脫管→定徑(或減徑)→冷卻→矯直→水壓試驗(或探傷)→標記→入庫 無縫鋼管是用鋼錠或?qū)嵭墓芘鹘?jīng)穿孔制成毛管,然后經(jīng)熱軋、冷軋或冷撥制成。無縫鋼管的規(guī)格用外徑*壁厚毫米數(shù)表示。
熱軋無縫管外徑一般大于32mm,壁厚2.5-200mm,冷軋無縫鋼管外徑可以到6mm,壁厚可到0.25mm,薄壁管外徑可到5mm壁厚小于0.25mm,冷軋比熱軋尺寸精度高。
一般用無縫鋼管是用10、20、30、35、45等優(yōu)質(zhì)碳結(jié)鋼16Mn、5MnV等低合金結(jié)構(gòu)鋼或40Cr、30CrMnSi、45Mn2、40MnB等合結(jié)鋼熱軋或冷軋制成的。10、20等低碳鋼制造的無縫管主要用于流體輸送管道。45、40Cr等中碳鋼制成的無縫管用來制造機械零件,如汽車、拖拉機的受力零件。一般用無縫鋼管要保證強度和壓扁試驗。熱軋鋼管以熱軋狀態(tài)或熱處理狀態(tài)交貨;冷軋以熱處理狀態(tài)交貨。
熱軋,顧名思義,軋件的溫度高,因此變形抗力小,可以實現(xiàn)大的變形量。以鋼板的軋制為例,一般連鑄坯厚度在230mm左右,而經(jīng)過粗軋和精軋,終厚度為1~20mm。同時,由于鋼板的寬厚比小,尺寸精度要求相對低,不容易出現(xiàn)板形問題,以控制凸度為主。對于組織有要求的,一般通過控軋控冷來實現(xiàn),即控制精軋的開軋溫度、終軋溫度.圓管坯→加熱→穿孔→打頭→退火→酸洗→涂油(鍍銅)→多道次冷拔(冷軋)→坯管→熱處理→矯直→水壓試驗(探傷)→標記→入庫。
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