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鋼管的在線常化工藝(形變正火)

在線常化是近年發展起來的一種熱處理工藝,即形變正火。它是將連軋管軋制后的鋼管,在冷床上冷卻到再結晶溫度以下,進再加熱爐,在爐內將鋼管加熱到Ac3或Acm 以上溫度后,保溫一段時間,使鋼的金相組織轉變為奧氏體,然后出爐,經定徑機或張減機減徑軋制后空冷或空、霧冷卻等,使奧氏體組織轉變為珠光體,從而達到實現鋼管性能,是現代控制軋制方案。 

在線常化的性能要求: 

在達到強度要求的同時,實現韌性與強度的優良匹配,具有良好的可焊性,優良的低溫韌性。 

在線常化的實現目的 : 

(1) 使鋼材的組織變得均勻,晶粒細化; 

(2) 改善一些鋼種的力學性能; 

(3) 改善低碳鋼和低合金鋼的金相組織和性能,為合金元素的擴散創造條件。 

在金相顯微鏡下呈現鐵素體加珠光體組織,如果是微合金化鋼,在透射電鏡下可觀察到析出相與第二相顆粒。 

在線常化就是在軋制過程中間插入正火工藝,利用了部分軋制余熱,可縮短正火加熱時間。微合金化在線常化鋼替代離線正火或調制處理鋼,減少了與熱處理、精整、能量、脫碳、鐵皮損失(氧化)等有關的成本。總之,在線常化既簡化工序,又節省能源。 

與調質處理鋼相比,在線常化鋼具有更好的切削性能,這是由于鐵素體 + 珠光體組織比回火索氏體組織切削性能好。 

在線常化的工藝說明: 

經軋制的鋼冷至Ar1以下,由奧氏體全部轉變為鐵素體 + 珠光體組織,即進行再加熱,又全部轉變成奧氏體后,空冷得到較為細小的鐵素體 + 珠光體組織。 

根據工件大小確定入再加熱爐前的冷卻時間,確保冷卻至Ar1溫度以下,確定工件在再加熱爐中的時間,保證使合金溶解,組織全都轉變成奧氏體,并均勻化,另外,要設定再加熱爐溫度。 

為使臺金元素全部溶入奧氏體中,并使奧氏體均勻化,爐中工件應在規定的加熱溫度范圍內保持適當的時間,時間的長短與工件的有效厚度、鋼種、裝爐方式、裝爐量、裝爐溫度、爐的性能及密封程度等因素有關。 

冷卻方式不同,意味著工件冷卻速度不同,比如堆冷、并排冷、工件間隔料位冷、單冷,冷速由小變大,一般來說,晶粒尺寸減小,珠光體百分數增加,珠光體片間距減小,使得強度與沖擊韌性均有提高。 

再加熱爐中工件的保溫時間是一項不可或缺的控制參數。保溫時間不足,強度達不到要求,保溫時間過長,浪費能源,降低生產效率,而且可能造成工件表面脫碳。 

在線常化鋼入再加熱爐之前,經歷了階段性的軋制工序結束,工件的每個部位必須完成奧氏體向鐵素體 + 珠光體的全部組織轉變,所以工件冷卻相對較慢的部位也必須冷至Ar1以下。 

再加熱爐溫度的控制對鋼的性能至關重要。再加熱爐給工件升溫,不僅要保證必要的組織轉變和擴散,而且還要使應有的合金元素全部溶入奧氏體中。溫度偏低,強度不足,溫度偏高,韌性下降,溫度過高強度也會下降。 

微合金化元素加入鋼中有兩個目的,即晶粒細化及析出強化。兩種作用都是由微合金碳化物、氮化物或碳氮化物的析出引起的。 

在線常化產生彎曲的原因 : 

在(再加熱爐前)冷床彎曲,鋼管本身組織轉變不一致,是造成彎曲的原因,有些鋼種在一定冷卻速度下不僅得到鐵素體 + 珠光體,還產生一部分貝氏體組織,貝氏體組織應力較大,鋼管局部先冷卻,先產生貝氏體的部分可能發生彎曲。 

在入再加熱爐后產生彎曲。這是由于再加熱爐中鋼管入口與其他部位溫度很難保持一致,當管子入爐溫度過低,爐膛內較高的爐溫就會使管子熱應力急劇增如,當爐況不理想,管子的不同部位就會由于爐膛內溫度不一致造成熱應力差別較大.從而導致管子彎曲。 


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