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 rỗng tròn đúc ly tâm hoặc phôi thép thỏi. Trong quá trình sản xuất thực tế, phôi ống tròn đúc liên tục được sử dụng chủ yếu do chi phí thấp và chất lượng bề mặt tốt.
1.1 Các khuyết tật về hình dạng và chất lượng bề mặt của phôi ống.
1. 1. 1 Các khuyết tật về hình dạng bên ngoài: Đối với phôi ống tròn, các khuyết tật về hình dạng bên ngoài chủ yếu bao gồm đường kính và độ méo hình của phôi ống, dung sai góc vát cắt mặt đầu, v.v. Đối với phôi thép thỏi, các khuyết tật về hình dạng bên ngoài của phôi ống chủ yếu bao gồm hình dạng không chính xác của phôi thép do sự mài mòn của khuôn đúc phôi thép, v.v.
Sai lệch đường kính và độ méo hình oval của ống tròn: Trong thực tế, người ta thường cho rằng khi đục lỗ ống, tỷ lệ giảm áp trước đầu đục tỷ lệ thuận với mức độ gấp vào trong của ống nguyên liệu cần đục. Tỷ lệ giảm áp của đầu đục càng lớn, khả năng hình thành lỗ rỗng sớm trên ống càng cao, và ống nguyên liệu càng dễ bị nứt bề mặt bên trong. Trong sản xuất thông thường, các thông số loại lỗ của máy đục được xác định theo đường kính danh nghĩa của ống, đường kính ngoài và độ dày thành ống. Khi điều chỉnh loại lỗ, nếu đường kính ngoài của ống vượt quá dung sai dương, tỷ lệ giảm áp trước đầu đục sẽ tăng lên, và ống nguyên liệu cần đục sẽ bị lỗi gấp vào trong; nếu đường kính ngoài của ống vượt quá dung sai âm, tỷ lệ giảm áp trước đầu đục sẽ giảm xuống, và điểm đục đầu tiên của ống sẽ dịch chuyển về phía cổ ống, khiến quá trình đục lỗ khó thực hiện. Độ méo hình bầu dục vượt quá dung sai: Khi độ méo hình bầu dục của ống không đồng đều, ống sẽ quay không ổn định sau khi đi vào vùng biến dạng do đục lỗ, và con lăn sẽ làm xước bề mặt ống, dẫn đến các khuyết tật bề mặt của ống thô. Độ vát mép của mặt cuối phôi ống tròn vượt quá dung sai: độ dày thành của đầu trước ống thô sau khi đục lỗ không đồng đều. Nguyên nhân chính là khi phôi ống không có lỗ định tâm, nút bịt gặp mặt cuối của phôi ống trong quá trình đục lỗ. Do độ vát mép lớn ở mặt cuối của phôi ống, đầu nút bịt khó có thể định tâm vào phôi ống, dẫn đến độ dày thành không đồng đều ở mặt cuối ống thô.
1. 1. 2 Các khuyết tật về chất lượng bề mặt (phôi ống tròn đúc liên tục): các vết nứt trên bề mặt phôi ống: vết nứt dọc, vết nứt ngang, vết nứt dạng lưới. Nguyên nhân gây ra vết nứt dọc:
A. Dòng chảy lệch do sự không thẳng hàng giữa vòi phun và bộ kết tinh làm ăn 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 màng xỉ không đồng đều, làm cho lớp vỏ đông đặc cục bộ của phôi ống quá mỏng. C. Sự dao động mực chất lỏng kết tinh (khi dao động mực chất lỏng ≥ ± 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 thẳng hàng; B. Mức chất lỏng kết tinh phải dao động ổn định; C. Sử dụng đầu kết tinh phù hợp; D. Chọn xỉ bảo vệ có hiệu suất cao; E. Sử dụng thiết bị kết tinh có nắp gia nhiệt.
Nguyên nhân gây ra các vết nứt ngang: A. Các vết rung quá sâu là nguyên nhân chính gây ra các vết nứt ngang; B. Hàm lượng (niobi, nhôm) tăng cao trong thép là nguyên nhân gây ra. C. Phôi ống 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 các vết rung trên bề mặt vòng cung bên trong của thỏi kim loại; B. Vùng làm nguội thứ cấp sử dụng hệ thống làm nguội yếu ổn định để đảm bảo nhiệt độ bề mặt lớn hơn 900 độ trong quá trình nắn thẳng; C. Giữ cho bề mặt dung dịch kết tinh ổn định; D. Sử dụng xỉ bảo vệ có khả năng bôi trơn tốt và độ nhớt thấp.
Nguyên nhân gây ra các vết nứt mạng lưới bề mặt: A. Thỏi thép nung ở nhiệt độ cao hấp thụ đồng từ chất kết tinh, đồng hóa lỏng và thấm dọc theo ranh giới hạt austenit; B. Các nguyên tố dư thừa trong thép (như đồng, thiếc, v.v.) còn sót lại trên bề mặt ống và thấm dọc theo ranh giới hạt.
Các biện pháp phòng ngừa: A. Mạ crom trên bề mặt bộ phận kết tinh để tăng độ cứng bề mặt; B. Sử dụng lượng nước làm mát thứ cấp thích hợp; C. Kiểm soát các nguyên tố dư trong thép; D. Kiểm soát giá trị Mn/S để đảm bảo Mn/S ≥ 40. Thông thường, người ta cho rằng khi độ sâu vết nứt trên bề mặt ống không vượt quá 0,5mm, vết nứt sẽ bị oxy hóa trong quá trình nung nóng và sẽ không gây ra vết nứt trên bề mặt ống thép. Vì các vết nứt trên bề mặt phôi ống sẽ bị oxy hóa nghiêm trọng trong quá trình nung nóng, nên các vết nứt thường đi kèm với các hạt oxy hóa và hiện tượng khử cacbon sau khi cán.
Sẹo do ống dẫn và da dày:
Nguyên nhân: Nhiệt độ thép nóng chảy quá thấp, thép nóng chảy quá nhớt, vòi phun bị tắc, dòng phun bị lệch, v.v. Hiện tượng gấp nếp bên ngoài của ống thép do sẹo bề mặt và lớp vỏ dày của phôi ống khác với các khuyết tật sẹo và gấp nếp bên ngoài của ống thô được tạo ra trong quá trình cán ống. Nó có đặc điểm oxy hóa rất rõ rệt, kèm theo các hạt oxy hóa và khử cacbon nghiêm trọng, và oxit sắt tồn tại ở vị trí khuyết tật.
Rỗ khí trên phôi ống: Thông thường, một số lỗ nhỏ được hình thành trên bề mặt phôi ống do sự vỡ của các bọt khí dưới da trong quá trình đúc thép nóng chảy. Sau khi phôi ống được cán, một lớp màng mỏng sẽ hình thành trên bề mặt ống thép.
Các vết lõm và rãnh trên phôi ống:
Nguyên nhân gây ra các vết rỗ và rãnh trên phôi ống: Một mặt, chúng có thể được tạo ra trong quá trình kết tinh của vật đúc, liên quan đến độ côn lớn của bộ phận kết tinh hoặc sự làm nguội không đều của vùng làm nguội thứ cấp; mặt khác, chúng có thể do hư hỏng cơ học hoặc các vết 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 (vết rỗ) và các nếp gấp lớn bên ngoài (rãnh) được hình thành trên bề mặt ống thô.
Hiện tượng “tai” trên phôi ống: chủ yếu là do khe hở giữa các trục cán (trục cán thẳng của máy đúc liên tục và trục cán của máy cán) không được đóng kín. Khi phôi ống được cán thẳng hoặc cán, trục cán thẳng hoặc trục cán bị ép quá mạnh hoặc khe hở quá nhỏ. Điều này khiến quá nhiều kim loại có bề rộng lớn lọt vào khe hở. Sau khi đục lỗ, một nếp gấp xoắn ốc bên ngoài được tạo ra trên bề mặt của ống thô. Cho dù phôi ống có khuyết tật bề mặt nào, đều có thể hình thành khuyết tật trên bề mặt 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 phôi ống và loại bỏ các khuyết tật bề mặt. Chỉ những phôi ống đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn mới được đưa vào sản xuất cán ống.
1.2 Các khuyết tật về cấu trúc ở công suất thấp của phôi ống:
Các bọt khí dưới da có thể nhìn thấy bằng mắt thường trên phôi ống: Nguyên nhân hình thành là do quá trình khử oxy không đủ trong thép nóng chảy và hàm lượng khí (đặc biệt là hydro) trong thép nóng chảy, đây cũng là một nguyên nhân quan trọng gây ra sự hình thành các bọt khí dưới da trên phôi ống. Khuyết tật này tạo thành lớp màng mỏng (không theo quy luật) 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 toàn bộ 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 trong phôi ống: Nguyên nhân chính hình thành là do nhiệt độ của lớp bề mặt phôi ống tròn đúc liên tục thay đổi liên tục và hình thành sau nhiều lần chuyển pha. Thông thường, không có khuyết tật nào được tạo ra, và nếu có, đó chỉ là một nếp gấp nhẹ ở bên ngoài.
Các vết nứt ở giữa và vết nứt trung tâm trong phôi ống: Các vết nứt ở giữa và vết nứt trung tâm của 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 khi đông đặc, sự xuyên thấu 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 rỗng và co ngót trên phôi ống: Chủ yếu là do hiệu ứng hạt tiên tiến của phôi trong quá trình đông đặc, sự chuyển động của kim loại lỏng dựa trên sự co ngót gây ra bởi quá trình làm nguội theo hướng đông đặc. Nếu phôi ống tròn đúc liên tục có lỗ rỗng và co ngót, điều đó sẽ không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của ống thô sau khi cán xiên và đục lỗ.
1.3 Các khuyết tật vi cấu trúc của phôi ống: độ phóng đại cao hoặc kính hiển vi điện tử
Khi thành phần và cấu trúc của phôi ống không đồng đều và xảy ra hiện tượng phân tách nghiêm trọng, ống thép sau khi cán sẽ có cấu trúc vân sọc nghiêm trọng, ảnh hưởng đến các tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn của ống thép, khiến hiệu suất của nó không đáp ứng được yêu cầu. Khi hàm lượng tạp chất trong phôi ống quá nhiều, nó không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất của ống thép mà còn có thể gây ra nứt vỡ trong ống thép trong quá trình sản xuất.
Các yếu tố: các nguyên tố có hại trong thép, thành phần và sự phân bố không đồng đều của phôi ống, và các tạp chất phi kim loại trong phôi ống.
2. Các khuyết tật do nung nóng của phôi ống: Trong sản xuất ống thép liền mạch cán nóng, thông thường cần hai lần nung nóng từ phôi ống đến ống thép thành phẩm, đó là nung nóng trước khi đục lỗ phôi ống và nung nóng 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 nung nóng là khác nhau và lò nung có thể khác nhau, nhưng nếu các thông số quy trình và kiểm soát nhiệt độ của mỗi lần nung không đúng cách, phôi ống (ống thép) sẽ xuất hiện các khuyết tật do nung nóng và ảnh hưởng đến chất lượng của ống thép. Mục đích của việc nung nóng phôi ống trước khi đục lỗ là để cải thiện độ dẻo của thép, giảm sức cản biến dạng của thép và tạo cấu trúc luyện kim tốt cho ống cán. Các loại lò nung được sử dụng là lò nung hình vòng, lò nung kiểu dầm di chuyển, lò nung đáy nghiêng và lò nung đáy xe. Mục đích của việc nung nóng lại ống thô trước khi định cỡ là để tăng và làm đều nhiệt độ của ống thô, cải thiện độ dẻo, kiểm soát cấu trúc luyện kim và đảm bảo các tính chất cơ học của ống thép. Các lò nung chủ yếu bao gồm lò nung kiểu dầm di chuyển, lò nung đáy con lăn liên tục, lò nung đáy nghiêng và lò nung 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 cứng hóa do gia công nguội ống thép, giảm sức cản biến dạng của thép và tạo điều kiện cho việc gia công tiếp tục ống thép. Các lò nung được sử dụng cho quá trình xử lý nhiệt ủ chủ yếu bao gồm lò nung kiểu dầm di chuyển, lò nung đáy con lăn liên tục và lò nung đáy xe. Các khuyết tật thường gặp khi nung nóng phôi ống bao gồm nung nóng không đều phôi ống (ống thép) (thường được gọi là bề mặt âm dương), oxy hóa, khử cacbon, nứt do nung nóng, quá nhiệt và cháy quá mức. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng gia nhiệt phôi ống bao gồm: nhiệt độ gia nhiệt, tốc độ gia nhiệt, thời gian gia nhiệt và giữ nhiệt, và môi trường lò nung.
Nhiệt độ nung phôi ống: chủ yếu biểu hiện ở nhiệt độ quá thấp, quá cao hoặc nhiệt độ nung không đều. Nhiệt độ quá thấp sẽ làm tăng sức cản biến dạng của thép và giảm độ dẻo. Đặc biệt, khi nhiệt độ nung không đảm bảo cấu trúc luyện kim của thép được chuyển hóa hoàn toàn thành các hạt austenit, xu hướng nứt vỡ của phôi ống sẽ tăng lên trong quá trình cán nóng. Khi nhiệt độ quá cao, bề mặt của phôi ống sẽ bị oxy hóa nghiêm trọng, khử cacbon, thậm chí quá nhiệt hoặc cháy quá mức.
Tốc độ nung nóng phôi ống: Tốc độ nung nóng phôi ống có liên quan mật thiết đến sự hình thành các vết nứt do nhiệt trong phôi ống. Khi tốc độ nung nóng quá nhanh, các vết nứt do nhiệt dễ xảy ra trong phôi ống. Nguyên nhân chính là: khi nhiệt độ bề mặt phôi ống tăng lên, sự chênh lệch nhiệt độ giữa kim loại bên trong và kim loại trên bề mặt được tạo ra, dẫn đến sự giãn nở nhiệt không đồng đều của kim loại và ứng suất nhiệt. Khi ứng suất nhiệt này vượt quá ứng suất phá vỡ của vật liệu, các vết nứt sẽ xuất hiện; các vết nứt do nhiệt của phôi ống có thể tồn tại trên bề mặt hoặc bên trong phôi ống. Khi phôi ống có vết nứt do nhiệt bị đâm thủng, rất dễ hình thành các vết nứt hoặc nếp gấp trên bề mặt trong và ngoài của ống thô. Cách phòng ngừa: Khi phôi ống vẫn còn ở nhiệt độ thấp sau khi vào lò nung, nên sử dụng tốc độ nung nóng thấp hơn. Khi nhiệt độ của phôi ống tăng lên, tốc độ nung nóng có thể được tăng lên tương ứng.
Thời gian nung nóng và giữ nhiệt phôi ống: Thời gian nung nóng và giữ nhiệt phôi ống có liên quan đến các khuyết tật do nung nóng (oxy hóa bề mặt, khử cacbon, kích thước hạt thô, quá nhiệt hoặc thậm chí cháy quá mức, v.v.). Nói chung, thời gian nung nóng ống ở nhiệt độ cao càng lâu, càng dễ gây ra hiện tượng oxy hóa nghiêm trọng, khử cacbon, quá nhiệt và thậm chí cháy quá mức trên bề mặt, trong trường hợp nghiêm trọng có thể dẫn đến việc phải loại bỏ ống thép. Biện pháp phòng ngừa: A. Đảm bảo ống được nung nóng đều và chuyển hóa hoàn toàn thành cấu trúc austenit; B. Cacbua phải được hòa tan vào các hạt austenit; C. Các hạt austenit không được quá thô và không được xuất hiện các tinh thể hỗn hợp; D. Không được nung nóng quá mức hoặc cháy quá mức ống sau khi nung nóng.
Tóm lại, để nâng cao chất lượng gia nhiệt của ống và ngăn ngừa các khuyết tật do gia nhiệt, các yêu cầu sau đây thường được tuân thủ khi xây dựng các thông số quy trình gia nhiệt 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 để chênh lệch nhiệt độ gia nhiệt của ống theo hướng dọc và ngang không quá ±10℃; C. Hạn chế tối đa hiện tượng cháy kim loại trong quá trình gia nhiệt, và cần ngăn ngừa hiện tượng oxy hóa quá mức, nứt bề mặt và dính 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 nhiệt) phải được phối hợp hợp lý để ngăn ngừa phôi ống bị quá nhiệt hoặc thậm chí cháy quá mức.
Thời gian đăng bài: 29/09/2024