1. Các khuyết tật về chất lượng của phôi ống và cách phòng ngừa.
Phôi ống dùng để sản xuất ống thép liền mạch có thể là phôi ống tròn đúc liên tục, phôi ống tròn cán (rèn), phôi ống tròn rỗng đúc ly tâm hoặc thỏi thép. Trong quá trình sản xuất thực tế, phôi ống tròn đúc liên tục chủ yếu được sử dụng vì chi phí thấp và chất lượng bề mặt tốt.
1. 1 Khuyết tật về hình dạng, bề mặt và chất lượng bề mặt của phôi ống.
1. 1. 1 Khuyết tật hình dạng bên ngoài: Đối với phôi ống tròn, khuyết tật hình dạng bên ngoài của phôi ống chủ yếu bao gồm đường kính và độ oval của phôi ống, dung sai vát cắt mặt cuối, v.v. Đối với thỏi thép, khuyết tật hình dạng bên ngoài của phôi ống chủ yếu bao gồm hình dạng không chính xác của thỏi thép do khuôn thỏi thép bị mòn, v.v.
Đường kính ống tròn và độ oval không đúng dung sai: Trên thực tế, người ta thường cho rằng khi ống bị đột, độ lớn của tỷ lệ giảm áp suất trước đầu đột tỷ lệ thuận với lượng gấp vào trong của ống thô bị đột. Tỷ lệ giảm áp suất của đầu đột càng lớn thì khả năng khoang lỗ của ống được hình thành sớm càng cao và ống thô dễ bị nứt bề mặt bên trong. Trong sản xuất thông thường, các thông số loại lỗ của máy đột được xác định theo đường kính danh nghĩa của ống và đường kính ngoài và độ dày thành của ống thô. Khi điều chỉnh loại lỗ, nếu đường kính ngoài của ống vượt quá dung sai dương, tỷ lệ giảm áp suất trước đầu đột tăng lên và ống thô bị đột tạo ra khuyết tật gấp vào trong; nếu đường kính ngoài của ống vượt quá dung sai âm, tỷ lệ giảm áp suất trước đầu đột giảm và điểm cắn đầu tiên của ống di chuyển đến cổ, khiến quá trình đột khó đạt được. Độ oval vượt quá dung sai: Khi độ oval của ống không đồng đều, ống sẽ quay không ổn định sau khi vào vùng biến dạng xuyên thủng, và con lăn sẽ làm xước bề mặt ống, dẫn đến khuyết tật bề mặt của ống thô. Độ vát của mặt cuối của phôi ống tròn nằm ngoài dung sai: độ dày thành của đầu trước của ống thô đục lỗ phôi ống không đồng đều. Nguyên nhân chính là khi phôi ống không có lỗ định tâm, nút chặn gặp mặt cuối của phôi ống trong quá trình đục lỗ. Do độ vát lớn ở mặt cuối của phôi ống, mũi nút chặn không dễ định tâm tâm của phôi ống, dẫn đến độ dày thành của mặt cuối ống thô không đồng đều.
1. 1. 2 Khuyết tật chất lượng bề mặt (phôi ống đúc liên tục): vết nứt bề mặt phôi ống: vết nứt dọc, vết nứt ngang, vết nứt lưới Nguyên nhân gây ra vết nứt dọc:
A. Dòng chảy lệch do sự không thẳng hàng của vòi phun và bộ kết tinh làm xói mòn lớp vỏ đông đặc của phôi ống; B. Tính chất nóng chảy của xỉ bảo vệ kém, lớp xỉ lỏng quá dày hoặc quá mỏng, dẫn đến độ dày không đều của màng xỉ, khiến lớp vỏ đông đặc cục bộ của phôi ống quá mỏng. C. Biến động mức chất lỏng kết tinh (khi biến động mức chất lỏng là ﹥ ± 10mm, tỷ lệ xuất hiện vết nứt khoảng 30%); D. Hàm lượng P và S trong thép. (P ﹥ 0,017%, S ﹥ 0,027%, vết nứt dọc có xu hướng tăng); E. Khi C trong thép là 0,12%-0,17%, vết nứt dọc có xu hướng tăng.
Các biện pháp phòng ngừa: A. Đảm bảo vòi phun và thiết bị kết tinh được căn chỉnh; B. Mức chất lỏng kết tinh phải ổn định; C. Sử dụng côn kết tinh phù hợp; D. Chọn xỉ bảo vệ có hiệu suất tuyệt vời; E. Sử dụng thiết bị kết tinh đầu nóng.
Nguyên nhân gây ra vết nứt ngang: A. Vết rung động quá sâu là nguyên nhân chính gây ra vết nứt ngang; B. Hàm lượng (niobi, nhôm) trong thép tăng cao là nguyên nhân gây ra vết nứt ngang. C. Phôi thép được nắn thẳng ở nhiệt độ 900-700℃. D. Cường độ làm nguội thứ cấp quá lớn.
Các biện pháp phòng ngừa:
A. Thiết bị kết tinh sử dụng tần số cao và biên độ nhỏ để giảm độ sâu của vết rung trên bề mặt hồ quang bên trong của thỏi; B. Vùng làm mát thứ cấp sử dụng hệ thống làm mát yếu ổn định để đảm bảo nhiệt độ bề mặt lớn hơn 900 độ trong quá trình nắn thẳng. C. Giữ cho bề mặt chất lỏng kết tinh ổn định; D. Sử dụng xỉ bảo vệ có khả năng bôi trơn tốt và độ nhớt thấp.
Nguyên nhân gây ra vết nứt mạng lưới bề mặt: A. Thỏi nhiệt độ cao hấp thụ đồng của tinh thể, đồng trở thành chất lỏng và sau đó thấm dọc theo ranh giới hạt austenit; B. Các nguyên tố còn lại trong thép (như đồng, thiếc, v.v.) vẫn còn trên bề mặt của ống và thấm dọc theo ranh giới hạt;
Biện pháp phòng ngừa: A. Mạ crôm trên bề mặt của thiết bị kết tinh để tăng độ cứng bề mặt; B. Sử dụng lượng nước làm mát thứ cấp phù hợp; C. Kiểm soát các thành phần còn lại trong thép. D. Kiểm soát giá trị Mn/S để đảm bảo Mn/S ﹥ 40. Người ta thường cho rằng khi độ sâu vết nứt bề mặt của ống không vượt quá 0,5mm, vết nứt sẽ bị oxy hóa trong quá trình gia nhiệt và sẽ không gây ra vết nứt bề mặt trên ống thép. Do các vết nứt trên bề mặt phôi ống sẽ bị oxy hóa mạnh trong quá trình gia nhiệt, nên các vết nứt thường đi kèm với các hạt oxy hóa và quá trình khử cacbon sau khi cán.
Sẹo ống và da dày:
Nguyên nhân: Nhiệt độ nóng chảy của thép quá thấp, thép nóng chảy quá nhớt, vòi phun bị tắc, dòng phun bị lệch, v.v. Hiện tượng gấp mép ngoài của ống thép do bề mặt phôi ống bị sẹo và lớp vỏ dày khác với hiện tượng gấp mép ngoài của ống thô trong quá trình cán ống. Nó có đặc tính oxy hóa rất rõ ràng, kèm theo các hạt oxy hóa và hiện tượng thoát cacbon nghiêm trọng, và oxit sắt (II) tồn tại ở chỗ khuyết tật.
Lỗ rỗng của phôi thép ống: Thông thường, một số lỗ rỗng nhỏ hình thành trên bề mặt phôi thép ống do bong bóng dưới da vỡ ra trong quá trình đúc thép nóng chảy. Sau khi cán phôi thép ống, một lớp màng bay nhỏ sẽ hình thành trên bề mặt ống thép.
Rãnh và hố phôi ống:
Nguyên nhân gây ra rỗ và rãnh trên phôi ống: Một mặt, rỗ và rãnh có thể phát sinh trong quá trình kết tinh của vật đúc, liên quan đến độ côn lớn của bộ kết tinh hoặc sự làm nguội không đều của vùng làm nguội thứ cấp; mặt khác, rỗ và rãnh có thể phát sinh do hư hỏng cơ học hoặc trầy xước trên bề mặt phôi ống khi phôi đúc chưa được làm nguội hoàn toàn. Sau khi đục lỗ, các nếp gấp hoặc vết sẹo (rỗ) và các nếp gấp ngoài lớn (rãnh) được hình thành trên bề mặt ống thô.
"Tai" của phôi ống: chủ yếu là do khe hở cán (trục nắn của máy đúc liên tục và trục cán của máy cán) không được đóng kín. Khi phôi ống được nắn hoặc cán, trục nắn hoặc trục cán bị ép quá nhiều hoặc khe hở cán quá nhỏ. Điều này khiến quá nhiều kim loại rộng đi vào khe hở cán. Sau khi đục lỗ, một nếp gấp xoắn ốc bên ngoài được tạo ra trên bề mặt của ống thô. Bất kể loại khuyết tật bề mặt nào của phôi ống, có thể hình thành khuyết tật trên bề mặt của ống thép trong quá trình cán ống. Trong trường hợp nghiêm trọng, ống thép cán sẽ bị loại bỏ. Do đó, cần tăng cường kiểm soát chất lượng bề mặt của phôi ống và loại bỏ các khuyết tật bề mặt. Chỉ những phôi ống đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn mới có thể được đưa vào sản xuất cán ống.
1.2 Các khuyết tật về tổ chức công suất thấp của phôi ống:
Bọt khí dưới da nhìn thấy được trong phôi thép ống: Nguyên nhân hình thành là do quá trình khử oxy của thép nóng chảy chưa đủ và hàm lượng khí (đặc biệt là hydro) trong thép nóng chảy, đây cũng là một nguyên nhân quan trọng dẫn đến sự hình thành bọt khí dưới da trong phôi thép ống. Khuyết tật này tạo thành lớp da bay (không có quy tắc) trên bề mặt ngoài của ống thép sau khi đục lỗ hoặc cán, và có hình dạng tương tự như "móng tay". Trong trường hợp nghiêm trọng, nó sẽ bao phủ bề mặt ngoài của ống thép. Loại khuyết tật này nhỏ và nông, có thể được loại bỏ bằng cách mài.
Các vết nứt dưới bề mặt phôi ống: Nguyên nhân chính của sự hình thành này là do nhiệt độ của lớp bề mặt phôi ống đúc liên tục thay đổi liên tục và hình thành sau nhiều lần thay đổi pha. Nhìn chung, không có khuyết tật nào được tạo ra, và nếu có, đó chỉ là một nếp gấp nhẹ bên ngoài.
Các vết nứt giữa và vết nứt giữa phôi ống: Các vết nứt giữa và vết nứt giữa phôi ống tròn đúc liên tục là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng gấp nếp bên trong của ống thép liền mạch. Nguyên nhân gây ra các vết nứt rất phức tạp, liên quan đến ảnh hưởng của quá trình truyền nhiệt đông đặc, sự xâm nhập và ứng suất của phôi, nhưng nhìn chung, chúng được kiểm soát bởi quá trình đông đặc của phôi trong vùng làm nguội thứ cấp.
Lỗ lỏng và lỗ co ngót trên phôi ống: Chủ yếu do hiệu ứng hạt nâng cao của phôi trong quá trình đông đặc, sự di chuyển của kim loại lỏng dựa trên sự co ngót do làm nguội theo hướng đông đặc. Nếu phôi ống tròn đúc liên tục có lỗ lỏng và co ngót, điều này sẽ không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng phôi sau khi cán xiên và đục lỗ.
1.3 Khuyết tật cấu trúc vi mô của phôi ống: độ phóng đại cao hoặc kính hiển vi điện tử
Khi thành phần và cấu trúc của phôi thép không đồng đều, xuất hiện hiện tượng phân tầng nghiêm trọng, ống thép sau khi cán sẽ xuất hiện cấu trúc dải nghiêm trọng, ảnh hưởng đến tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn của ống thép, khiến hiệu suất của ống thép không đạt yêu cầu. Khi hàm lượng tạp chất trong phôi thép quá nhiều, không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất của ống thép mà còn có thể gây ra nứt ống thép trong quá trình sản xuất.
Các yếu tố: các thành phần có hại trong thép, thành phần và sự phân tách của phôi thép ống, và các tạp chất phi kim loại trong phôi thép ống.
2. Khuyết tật gia nhiệt của phôi ống: Trong quá trình sản xuất ống thép cán nóng liền mạch, thường cần hai lần gia nhiệt từ phôi ống đến ống thép thành phẩm, cụ thể là gia nhiệt trước khi đục lỗ phôi ống và gia nhiệt lại ống thô sau khi cán trước khi định cỡ. Khi sản xuất ống thép cán nguội, cần ủ trung gian để loại bỏ ứng suất dư của ống thép. Mặc dù mục đích của mỗi lần gia nhiệt là khác nhau và lò nung có thể khác nhau, nhưng nếu các thông số quy trình và kiểm soát nhiệt của mỗi lần gia nhiệt không phù hợp, phôi ống (ống thép) sẽ tạo ra khuyết tật gia nhiệt và ảnh hưởng đến chất lượng của ống thép. Mục đích của việc gia nhiệt phôi ống trước khi đục lỗ là để cải thiện tính dẻo của thép, giảm khả năng chống biến dạng của thép và cung cấp cấu trúc kim loại tốt cho ống cán. Các lò nung được sử dụng là lò nung hình khuyên, lò nung dầm di động, lò nung đáy nghiêng và lò nung đáy ô tô. Mục đích của việc gia nhiệt lại ống thô trước khi định cỡ là để tăng và đồng đều nhiệt độ của ống thô, cải thiện tính dẻo, kiểm soát cấu trúc kim loại và đảm bảo các tính chất cơ học của ống thép. Các lò nung chủ yếu bao gồm lò nung lại dầm di động, lò nung lại đáy lăn liên tục, lò nung lại đáy nghiêng và lò nung lại cảm ứng điện. Mục đích của quá trình xử lý nhiệt ủ ống thép trong quá trình cán nguội là để loại bỏ hiện tượng làm cứng do gia công nguội ống thép, giảm khả năng chống biến dạng của thép và tạo điều kiện cho quá trình xử lý tiếp theo của ống thép. Các lò nung được sử dụng để xử lý nhiệt ủ chủ yếu bao gồm lò nung lại dầm di động, lò nung lại đáy lăn liên tục và lò nung lại đáy xe. Các khuyết tật thường gặp của quá trình nung phôi ống bao gồm nung không đều phôi ống (ống thép) (thường được gọi là bề mặt âm dương), oxy hóa, khử cacbon, nứt nhiệt, quá nhiệt và cháy quá mức. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng gia nhiệt của phôi ống: nhiệt độ gia nhiệt, tốc độ gia nhiệt, thời gian gia nhiệt và giữ nhiệt, và bầu không khí trong lò.
Nhiệt độ nung phôi ống: chủ yếu biểu hiện ở nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao hoặc nhiệt độ nung không đều. Nhiệt độ quá thấp sẽ làm tăng khả năng chống biến dạng của thép và giảm độ dẻo. Đặc biệt khi nhiệt độ nung không đảm bảo cấu trúc kim loại của thép được chuyển hóa hoàn toàn thành hạt austenit, xu hướng nứt phôi ống sẽ tăng lên trong quá trình cán nóng. Khi nhiệt độ quá cao, bề mặt phôi ống sẽ bị oxy hóa mạnh, thoát cacbon, thậm chí quá nhiệt hoặc cháy quá mức.
Tốc độ gia nhiệt của phôi ống: Độ lớn của tốc độ gia nhiệt của phôi ống có liên quan chặt chẽ đến sự hình thành các vết nứt do gia nhiệt trong phôi ống. Khi tốc độ gia nhiệt quá nhanh, các vết nứt do gia nhiệt dễ xảy ra trong phôi ống. Nguyên nhân chính là: khi nhiệt độ bề mặt phôi ống tăng lên, chênh lệch nhiệt độ giữa kim loại bên trong phôi ống và kim loại trên bề mặt được tạo ra, dẫn đến sự giãn nở nhiệt không đều của kim loại và ứng suất nhiệt. Khi ứng suất nhiệt này vượt quá ứng suất gãy của vật liệu, các vết nứt sẽ xảy ra; các vết nứt do gia nhiệt của phôi ống có thể tồn tại trên bề mặt hoặc bên trong phôi ống. Khi phôi ống có vết nứt do gia nhiệt bị xuyên thủng, rất dễ hình thành các vết nứt hoặc nếp gấp trên bề mặt trong và ngoài của phôi thô. Phòng ngừa: Khi phôi ống vẫn ở nhiệt độ thấp sau khi vào lò nung, người ta áp dụng tốc độ gia nhiệt thấp hơn. Khi nhiệt độ của phôi ống tăng lên, có thể tăng tốc độ gia nhiệt tương ứng.
Thời gian nung nóng và thời gian giữ phôi ống: Độ dài của thời gian nung nóng và thời gian giữ phôi ống liên quan đến các khuyết tật nung nóng (oxy hóa bề mặt, thoát cacbon, kích thước hạt thô, quá nhiệt hoặc thậm chí cháy quá mức, v.v.). Nhìn chung, ống được nung nóng ở nhiệt độ cao càng lâu thì khả năng gây ra quá trình oxy hóa nghiêm trọng, thoát cacbon, quá nhiệt và thậm chí cháy quá mức trên bề mặt càng cao, có thể khiến ống thép bị loại bỏ trong trường hợp nghiêm trọng. Các biện pháp phòng ngừa: A. Đảm bảo ống được nung nóng đều và chuyển hoàn toàn thành cấu trúc austenit; B. Các cacbua phải được hòa tan thành các hạt austenit; C. Các hạt austenit không được thô và không được xuất hiện các tinh thể hỗn hợp; D. Ống không được nung nóng quá mức hoặc cháy quá mức sau khi nung.
Tóm lại, để cải thiện chất lượng gia nhiệt của ống và ngăn ngừa các khuyết tật gia nhiệt, các yêu cầu sau đây thường được tuân theo khi xây dựng các thông số quy trình gia nhiệt của ống: A. Nhiệt độ gia nhiệt chính xác để đảm bảo quá trình đục lỗ được thực hiện trong phạm vi nhiệt độ có độ thấm tốt nhất của ống; B. Nhiệt độ gia nhiệt đồng đều, cố gắng làm cho chênh lệch nhiệt độ gia nhiệt của ống theo hướng dọc và hướng ngang không quá ±10℃; C. Có ít kim loại bị cháy, trong quá trình gia nhiệt và ống phải được ngăn ngừa quá trình oxy hóa, nứt bề mặt và liên kết. D. Hệ thống gia nhiệt phải hợp lý và nhiệt độ gia nhiệt, tốc độ gia nhiệt và thời gian gia nhiệt (thời gian giữ) phải được phối hợp hợp lý để ngăn phôi ống quá nhiệt hoặc thậm chí cháy quá mức.
Thời gian đăng: 29-09-2024