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至德钢业不锈钢无缝管冷轧生产工艺探索分析

来源:至德钢业 日期:2020-09-29 06:38:51 人气:69

 本文主要介绍钢锭杂质含量的变化对不锈钢无缝管冷轧性能的影响,管坯的表面硬度与冷轧的关系;管坯杂质元素、表面硬度与生产效率的关系;管坯杂质元素、表面硬度与成品管材力学性能的关系等三方面,研究了不锈钢无缝管冷轧生产工艺。


一、前言


 镍及镍合金材料,密度低,比强度高,耐腐蚀性能好,运用于石油、化工、电站等领域,由于换热设备需要用于高温高压状态下,因此要求换热管材强度较高,长度较长、壁厚要求厚,才能满足设备压力的要求。由于目前各领域均需降低内部生产成本,同时满足标准要求,浙江至德钢业有限公司针对尺寸为27×3.5×12430mm、材质为304不锈钢无缝管生产,研究、探索合适的生产工艺,节约生产成本,提高管材成品率,产品交给客户使用后,满足客户技术条件,生产的换热器产品使用后,达到设计要求。


二、试验


 1. 试验材料及设备


  试验原料由浙江至德钢业有限公司采用3T真空自耗电弧炉熔炼的TA3铸锭,其化学成份如表所示,均符合GB/T3620.1-2007标准要求,其中主要是铁、氧含量不同。采用自由锻将铸锭二火次二墩二拔锻造成90mm棒材,下料后车加工成86mm光棒材;作为斜轧穿孔用的坯料。在感应炉内加热,然后送入保温电炉中加热棒材,加热时间为40-60分钟,在LXCp50加强斜轧穿孔机对棒材进行穿孔,用LG60HC二辊轧机冷轧机开坯,LG30二辊冷轧机轧制成品,用380KW电炉进行中间退火,然后在14米真空热处理炉进行成品退火。


 2.  工艺流程及道次加工率


  铸锭--剥皮--二火次二墩二拔锻造-毛棒--下料-车加工--棒坯--加热--斜轧穿孔--平头修磨-二辊冷轧开坯--超声波除油--修刮-镗孔--中间退火--二辊轧制--超声波除油--成品退火--检验--切定尺--包装入经过三道次冷轧制成27×3.5×12430mm成品不锈钢无缝管,其道次加工量如表所示。


 3. 试验过程


  三个炉次各取10支TA3管坯,在不同的穿孔温度,在相同的轧制条件及中间热处理条件下进行轧制试验。


  三个炉批次棒材,在感应炉内采用相同的温度加热,然后送入保温电炉中,根据TA3化学成分计算相变点温度,根据相变点温度定穿孔温度,在不同的加热温度进行加热棒材,如表3所示,进行穿孔,穿孔后检测管材硬度的试验。


  穿孔后管坯,进行相同条件的表面处理后,用相同的轧制速度、送进量、变形量进行轧制,研究轧制后管材表面质量的影响。最后对不锈钢无缝管进行力学性能及工艺性能试验,选取正确的热处理工艺,生产出符合标准的管材,并通过金相试验分析管材。


三、试验结果与讨论


 1. 管坯穿孔后表面硬度与轧制的关系


  从表可看出氧和铁元素的不同,其余杂质元素含量相近,氧含量的增加,会导致不锈钢无缝管坯冷轧时较困难;导致穿孔后管坯表面硬度的不同,如表所示列出了3个铸锭在相同变形量、送进量、轧制速度、冷却润滑条件下轧制的情况。如表所示,铸锭的冷加工性能差,表面平均硬度高,第一道在轧制3支不锈钢无缝管发生严重横向裂纹,轧制无法进行,坯料浪费较大。铸锭的冷轧性能次之,表面平均硬度适中,第一道轧制后10支管材表面有微裂纹,经过修刮处理后,轧制出成品。铸锭的冷加工性能好,表面平均硬度较小,轧制后管材表面质量好,经过上述管坯轧制后,可以看出随氧含量、表面平均硬度的降低,冷轧性能变得优良。


 2. 管坯杂质元素、表面硬度与生产效率的关系


  如表所示不锈钢无缝管坯轧制表面质量关系可以看出,杂质元素含量高、表面硬度高的管坏,轧制后管坯成材率较低,工时较高,生产效率低;铸锭管坯经过调整冷轧变形量、送进量、轧制速度后如表所示,管材能轧制出成品,比铸锭管坯多轧制二道出成品,增加了修磨量。可以看出随氧含量、表面平均硬度的降低,生产效率、成材率都有提高,节约生产成本。


 3. 管还杂质元素、表面硬度与成品管材力学性能的关系


 如表所示,通过不同加热温度,相同的保温时间,达到满足标准要求的力学性能及工艺要求;如达到相近抗拉强度管材(530MPa),对于氧含量及管坯表面硬度不同的成品管材,锭号成品管材,分别采用了热处理温度为650℃、600℃、500℃。对于氧含量低,管坯表面硬度低的不锈钢无缝管,对于成品不锈钢无缝管材通过热处理均能满足标准要求,但氧含量高,管坯表面硬度高的管材需要提高热处理温度才能达到要求,需要消耗更多的电能,增加生产成本。

 

 4. 管坯杂质元素、表面硬度与成品管材金相的关系


  对于氧含量及管坯表面硬度不同的成品不锈钢无缝管,如达到相近抗拉强度管材(530MPa),三个锭号的管材分别采用了热处理温度为650℃、600℃、500℃,通过金相分析,如图所示,随氧含量及管坯表面硬度降低,成品管材热处理温度也降低,能耗降低;晶粒度也变细,力学性能变优,也就是说组织决定性能。


四、结论


 1. 三种锭号管坯都能生产合格的不锈钢无缝管,氧含量等杂质元素越高,管坯表面硬度越高;随氧含量等杂质元素、管坯表面硬度的增加,生产难度加大,生产效率降低。


 2. 选用氧含量为≤0.08%的铸锭生产不锈钢无缝管,表面质量好,管材生产效率较高、成品率较高,选用氧含量≥0.15%管坯,表面质量较差,表面修磨量较大,需增加轧制道次,才能生产合格的管材。


 3. 选用氧含量、表面硬度高的管材,成品热处理温度随氧含量增加和表面硬度增高而增高,单位生产能耗较高,增加生产成本。


 4. 选用氧含量≤0.08%,Fe含量≤0.10%的铸锭制作不锈钢无缝管,轧制道次较少、轧制后管材表面质量较好、生产效率高、成本较低。


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