1. Дефекты качества трубной заготовки и их предупреждение.
Трубная заготовка, используемая для производства бесшовных стальных труб, может быть непрерывнолитой круглой трубной заготовкой, катаной (кованой) круглой трубной заготовкой, центробежнолитой круглой полой трубной заготовкой или стальными слитками. В реальном производстве преимущественно используется непрерывнолитая круглая трубная заготовка благодаря своей низкой стоимости и высокому качеству поверхности.
1.1 Дефекты внешнего вида, формы и качества поверхности трубных заготовок.
1. 1. 1 Дефекты формы внешнего вида: Для круглых трубных заготовок дефекты формы внешнего вида трубных заготовок в основном включают диаметр и овальность трубных заготовок, допуск на скос торцевой поверхности и т. д. Для стальных слитков дефекты формы внешнего вида трубных заготовок в основном включают неправильную форму стального слитка из-за износа изложницы и т. д.
Несоответствие диаметра круглой трубы допускам и овальность: на практике принято считать, что при прокалывании трубы степень снижения давления перед прокалывающей головкой пропорциональна степени сгиба прокалываемой трубы. Чем выше степень снижения давления в прокалывающей головке, тем выше вероятность преждевременного образования полости отверстия, а также склонности трубы к образованию трещин на внутренней поверхности. В условиях обычного производства параметры типа отверстия прошивной машины определяются в соответствии с номинальным диаметром трубы, наружным диаметром и толщиной стенки трубы. При корректировке типа отверстия, если наружный диаметр трубы превышает положительный допуск, скорость снижения давления перед прокалывающей головкой увеличивается, и прокалываемая труба образует дефект сгиба; если наружный диаметр трубы превышает отрицательный допуск, скорость снижения давления перед прокалывающей головкой уменьшается, и первая точка захвата трубы смещается к горловине, что затрудняет процесс прокалывания. Вне допуска овальности: Если овальность трубы неравномерна, труба будет вращаться нестабильно после входа в зону деформации прошивки, а ролик будет царапать поверхность трубы, что приведет к дефектам поверхности необработанной трубы. Скос торца круглой трубной заготовки выходит за пределы допуска: толщина стенки переднего конца перфорированной трубы трубной заготовки неравномерна. Основная причина заключается в том, что когда трубная заготовка не имеет центрирующего отверстия, заглушка встречается с торцом трубной заготовки во время процесса перфорации. Из-за большого скоса на торце трубной заготовки носик заглушки не может легко центрировать центр трубной заготовки, что приводит к неравномерной толщине стенки торца шероховатой трубы.
1. 1. 2 Дефекты качества поверхности (непрерывнолитая круглая трубная заготовка): трещины на поверхности трубной заготовки: продольные трещины, поперечные трещины, сетчатые трещины Причины образования продольных трещин:
A. Смещение потока, вызванное несоосностью сопла и кристаллизатора, разрушает затвердевшую оболочку трубной заготовки; B. Свойство плавления защитного шлака плохое, слой жидкого шлака слишком толстый или слишком тонкий, что приводит к неравномерной толщине шлаковой пленки, делая локальную затвердевшую оболочку трубной заготовки слишком тонкой. C. Колебание уровня кристаллизационной жидкости (при колебании уровня жидкости ﹥ ± 10 мм частота возникновения трещин составляет около 30%); D. Содержание P и S в стали. (P ﹥ 0,017%, S ﹥ 0,027%, продольные трещины имеют тенденцию к увеличению); E. При содержании C в стали 0,12%-0,17% продольные трещины имеют тенденцию к увеличению.
Профилактические меры: A. Убедитесь, что сопло и кристаллизатор совмещены; B. Колебание уровня кристаллизационной жидкости должно быть стабильным; C. Используйте подходящий кристаллизационный конус; D. Выберите защитный шлак с превосходными характеристиками; E. Используйте кристаллизатор с горячей верхней частью.
Причины образования поперечных трещин: A. Слишком глубокие вибрационные следы являются основной причиной образования поперечных трещин; B. Повышенное содержание (ниобия, алюминия) в стали является провоцирующей причиной. C. Трубная заготовка подвергается правке при температуре 900-700°C. D. Слишком большая интенсивность вторичного охлаждения.
Профилактические меры:
A. Кристаллизатор использует высокую частоту и малую амплитуду для уменьшения глубины вибрационных следов на внутренней поверхности дуги слитка; B. Зона вторичного охлаждения использует стабильную систему слабого охлаждения, чтобы гарантировать, что температура поверхности превышает 900 градусов во время правки. C. Поддерживайте стабильную поверхность кристаллизационной жидкости; D. Используйте защитный шлак с хорошей смазкой и низкой вязкостью.
Причины образования поверхностных сетчатых трещин: А. Высокотемпературный слиток поглощает медь кристаллизатора, медь становится жидкой и просачивается вдоль границы зерна аустенита; Б. Остаточные элементы в стали (такие как медь, олово и т. д.) остаются на поверхности трубки и просачиваются вдоль границы зерна;
Профилактические меры: A. Хромирование поверхности кристаллизатора для повышения твердости поверхности; B. Использование соответствующего объема воды для вторичного охлаждения; C. Контроль остаточных элементов в стали. D. Контроль соотношения Mn/S для обеспечения Mn/S ﹥ 40. Обычно считается, что если глубина поверхностной трещины трубы не превышает 0,5 мм, она окисляется в процессе нагрева и не приводит к образованию поверхностных трещин на стальной трубе. Поскольку трещины на поверхности трубной заготовки сильно окислялись в процессе нагрева, они часто сопровождаются образованием частиц окисления и обезуглероживанием после прокатки.
Рубцевание трубчатых заготовок и тяжелая кожа:
Причины: слишком низкая температура расплавленной стали, слишком вязкая сталь, засорение сопла, отклонение потока впрыска и т. д. Дефекты внешней складчатости стальной трубы, вызванные поверхностными царапинами и толстой коркой трубной заготовки, отличаются от дефектов, связанных с образованием царапин и наружной складчатостью черновой трубы, полученной при прокатке. Они характеризуются ярко выраженными признаками окисления, сопровождающимися образованием частиц окисления и сильным обезуглероживанием, а в дефекте присутствует оксид железа.
Поры в трубной заготовке: Как правило, на поверхности трубной заготовки образуются небольшие поры из-за разрыва подкожных пузырьков во время литья расплавленной стали. После прокатки трубной заготовки на поверхности стальной трубы образуется небольшая корка.
Ямки и канавки трубных заготовок:
Причины образования раковин и канавок на трубной заготовке: с одной стороны, они могут образовываться в процессе кристаллизации отливки, что связано с большой конусностью кристаллизатора или неравномерным охлаждением зоны вторичного охлаждения; с другой стороны, они могут быть вызваны механическими повреждениями или царапинами на поверхности трубной заготовки при неполном охлаждении отливки. После перфорации на поверхности шероховатой трубы образуются складки или царапины (раковины) и крупные наружные складки (канавки).
«Уши» трубной заготовки: в основном из-за не закрытого зазора валков (правильного валка машины непрерывного литья заготовок и прокатного валка прокатного стана). При правке или прокатке трубной заготовки правильно-прокатный валок слишком сильно давит, или зазор валков слишком мал. Это приводит к тому, что в зазор валков попадает слишком много широкого металла. После перфорации на поверхности черновой трубы образуется спиральная внешняя складка. Независимо от вида дефекта поверхности трубной заготовки, в процессе прокатки труб возможно образование дефектов на поверхности стальной трубы. В тяжелых случаях прокатанная стальная труба отправляется на брак. Поэтому необходимо усилить контроль качества поверхности трубной заготовки и устранение поверхностных дефектов. В трубопрокатное производство могут быть запущены только трубные заготовки, соответствующие требованиям стандарта.
1.2 Маломощные организационные дефекты трубных заготовок:
Визуальные подкожные пузыри в трубных заготовках: Причинами их образования являются недостаточное раскисление расплавленной стали и содержание в ней газа (особенно водорода), что также является важной причиной образования подкожных пузырей в трубных заготовках. Этот дефект образует отслаивающуюся корку (без правил) на наружной поверхности стальной трубы после перфорации или прокатки, по форме напоминающую «ногти». В тяжёлых случаях она покрывает наружную поверхность стальной трубы. Этот тип дефекта небольшой и неглубокий, и его можно удалить шлифовкой.
Подповерхностные трещины в трубных заготовках: Основная причина их образования заключается в многократном изменении температуры поверхностного слоя непрерывнолитой круглой трубной заготовки и в формировании его в результате многократных фазовых переходов. Как правило, никаких дефектов не возникает, а если и возникает, то представляет собой небольшую внешнюю складку.
Трещины в центре и в трубной заготовке: Трещины в центре и в трубной заготовке, полученной непрерывной разливкой круглой трубы, являются основными причинами внутреннего коробления бесшовных стальных труб. Причины возникновения трещин весьма сложны и включают в себя влияние теплопередачи при кристаллизации, проникновение и напряжение в заготовке, но, в целом, они определяются процессом кристаллизации заготовки в зоне вторичного охлаждения.
Свободные и усадочные раковины в трубных заготовках: В основном из-за эффекта развитой зернистости заготовки в процессе затвердевания, движение жидкого металла обусловлено усадкой, вызванной охлаждением в направлении затвердевания. Если в непрерывнолитой круглой трубной заготовке имеются свободные и усадочные раковины, это не окажет существенного влияния на качество черновой трубы после косой прокатки и перфорации.
1.3 Дефекты микроструктуры трубной заготовки: большое увеличение или электронный микроскоп
При неравномерном составе и структуре трубной заготовки и наличии сильной сегрегации стальная труба после прокатки будет иметь ярко выраженную полосчатую структуру, что скажется на механических и коррозионных свойствах трубы и не позволит её эксплуатационным характеристикам соответствовать требованиям. Слишком большое содержание включений в трубной заготовке не только скажется на эксплуатационных характеристиках трубы, но и может привести к образованию трещин в процессе производства.
Факторы: вредные элементы в стали, состав и сегрегация трубной заготовки, неметаллические включения в трубной заготовке.
2. Дефекты нагрева трубной заготовки: При производстве горячекатаных бесшовных стальных труб обычно требуется два нагрева трубной заготовки до готовой стальной трубы, а именно нагрев перед перфорацией трубной заготовки и повторный нагрев черновой трубы после прокатки перед калибровкой. При производстве холоднокатаных стальных труб требуется промежуточный отжиг для устранения остаточных напряжений стальной трубы. Хотя цель каждого нагрева различна, и нагревательная печь может быть разной, если параметры процесса и контроль нагрева каждого нагрева неправильны, трубная заготовка (стальная труба) будет образовывать дефекты нагрева и влиять на качество стальной трубы. Целью нагрева трубной заготовки перед перфорацией является повышение пластичности стали, снижение сопротивления деформации стали и обеспечение хорошей металлографической структуры прокатанной трубы. Используемые нагревательные печи - кольцевые, с шагающим подом, с наклонным подом и с выкатным подом. Целью повторного нагрева черновой трубы перед калибровкой является повышение и выравнивание температуры черновой трубы, улучшение пластичности, контроль металлографической структуры и обеспечение механических свойств стальной трубы. Нагревательные печи в основном включают в себя нагревательные печи с шагающими балками, нагревательные печи непрерывного действия с роликовым подом, нагревательные печи с наклонным подом и индукционные нагревательные печи. Целью термической обработки отжига стальных труб в процессе холодной прокатки является устранение явления упрочнения, вызванного холодной обработкой стальной трубы, снижение сопротивления деформации стали и создание условий для дальнейшей обработки стальной трубы. Нагревательные печи, используемые для термической обработки отжига, в основном включают в себя нагревательные печи с шагающими балками, нагревательные печи непрерывного действия с роликовым подом и нагревательные печи с выдвижным подом. Распространенные дефекты нагрева трубной заготовки включают неравномерный нагрев трубной заготовки (стальной трубы) (обычно называемый поверхностью инь и ян), окисление, обезуглероживание, тепловые трещины, перегрев и пережог. Основными факторами, влияющими на качество нагрева трубной заготовки, являются: температура нагрева, скорость нагрева, время нагрева и выдержки, атмосфера печи.
Температура нагрева трубной заготовки: в основном проявляется в виде слишком низкой или слишком высокой температуры, а также неравномерного нагрева. Слишком низкая температура повышает сопротивление деформации стали и снижает пластичность. Особенно, если температура нагрева не обеспечивает полного преобразования металлографической структуры стали в аустенитные зерна, увеличивается склонность трубной заготовки к растрескиванию при горячей прокатке. При слишком высокой температуре поверхность трубной заготовки подвергается сильному окислению, обезуглероживанию и даже перегреву или пережогу.
Скорость нагрева трубной заготовки: Величина скорости нагрева трубной заготовки тесно связана с образованием термических трещин в трубной заготовке. При слишком высокой скорости нагрева в трубной заготовке легко возникают термические трещины. Основная причина заключается в том, что при повышении температуры поверхности трубной заготовки возникает разница температур между металлом внутри трубной заготовки и металлом на поверхности, что приводит к неравномерному термическому расширению металла и термическим напряжениям. Как только это термическое напряжение превышает напряжение разрушения материала, возникают трещины; термические трещины трубной заготовки могут существовать на поверхности трубной заготовки или внутри нее. При прошивке трубной заготовки с термическими трещинами на внутренней и внешней поверхностях шероховатой трубы легко образуются трещины или складки. Профилактика: Когда трубная заготовка все еще находится при низкой температуре после входа в нагревательную печь, применяется более низкая скорость нагрева. По мере повышения температуры трубной заготовки скорость нагрева может быть соответственно увеличена.
Время нагрева и время выдержки трубной заготовки: Длительность времени нагрева и время выдержки трубной заготовки связаны с дефектами нагрева (окисление поверхности, обезуглероживание, крупный размер зерна, перегрев или даже пережог и т. д.). Вообще говоря, чем дольше труба нагревается при высокой температуре, тем больше вероятность сильного окисления, обезуглероживания, перегрева и даже пережога на поверхности, что в тяжелых случаях может привести к списанию стальной трубы. Профилактические меры: A. Убедитесь, что труба нагревается равномерно и полностью преобразуется в аустенитную структуру; B. Карбиды должны раствориться в зернах аустенита; C. Зерна аустенита не должны быть крупными, и не должны появляться смешанные кристаллы; D. Труба не должна перегреваться или пережигаться после нагрева.
Короче говоря, для улучшения качества нагрева трубы и предотвращения дефектов нагрева при определении параметров процесса нагрева трубы обычно соблюдают следующие требования: A. Точная температура нагрева, чтобы гарантировать, что процесс перфорации выполняется в диапазоне температур с наилучшей проницаемостью трубы; B. Равномерная температура нагрева, стремитесь к тому, чтобы разница температур нагрева трубы в продольном и поперечном направлениях не превышала ±10 ℃; C. Во время нагрева происходит меньшее выгорание металла, и труба должна быть защищена от переокисления, поверхностных трещин и склеивания. D. Система нагрева должна быть разумной, а температура нагрева, скорость нагрева и время нагрева (время выдержки) должны быть разумно скоординированы, чтобы предотвратить перегрев или даже пережог заготовки трубы.
Время публикации: 29 сентября 2024 г.