《无缝钢管自炼钢开始》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无缝钢管自炼钢开始（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基本概念：,碳素钢：碳的质量分数小于2.11%而不含有特意加入的合金元素的钢。 合金钢：除铁、碳外，加入其他的元素，加入的合金量超过碳钢正常生产方法所具有的一般含量时，称这种钢为合金钢。 合金元素总量小于3.5%（5%）的合金钢叫做低合金钢； 合金元素总量小于10%但大于3.5%（5%）的合金钢叫做中合金钢； 合金元素总量大于10%的合金钢叫做高合金钢； 碳素钢与合金钢关系：合金钢是为了获得某种物理、化学或力学特性而有意添加了一定量的合金元素Cr、Ni、Mo、V等，并对杂质和有害元素加以控制的一类钢； 屈服：材料在拉伸或压缩过程中，当应力超过弹性极限后，变形增加较快，材料失去了抵抗继续变形的能
2、力。当应力达到一定值时，应力虽不增加（或在微小范围内波动），而变形却急速增长的现象；,粗炼钢,转炉炼钢,平炉炼钢,顶吹转炉,底吹转炉,侧吹转炉,电炉炼钢,电弧炉钢,非真空感应炉钢,真空感应炉钢,电渣炉钢,一.合金钢形成（粗炼）,1. 转炉钢,碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、产量大，单炉产量高、成本低、投资少，为目前使用最普遍的炼钢设备。转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼。 转炉炼钢速度快（炼一炉钢约10min，而平炉则需7h），负能炼钢，节约能源，故转炉炼钢成为当代炼钢的主流,一.合金钢形成（粗炼）,平炉炼钢法特点： 可大量使用废钢，而且生铁和废钢配比灵活； 对铁水成分的要
3、求不像转炉那样严格，可使用转炉不能用的普通生铁； 能炼的钢种比转炉多，质量较好 外部供给热量 因平炉炉体庞大,冶炼时间长,炉墙散热损失和高温废气带走的热量大 ;,电炉钢可分为电弧炉钢、非真空感应炉钢、真空感应炉钢、电渣炉钢、真空电弧炉钢电渣重熔炉炼钢 ，利用电流通过高电阻熔渣产生的热能对金属进行再熔炼。纯度高、含硫低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、洁净均匀致密、金相组织和化学成分均匀 。,2.平炉钢,一.合金钢形成（粗炼）,生产成本低，劳动生产率高。钢铁联合企业从铁焦烧开始到热轧板卷为止，吨钢能耗一般为23kJ/t，而以废钢为原料的电炉钢厂短流程工艺生产的产品能耗接近10kJ/t，能耗降低60
4、%左右。,3. 电炉钢,在世界每年废钢产量为3亿多吨的情况下，电炉短流程的发展对于促进环保，消化废钢，净化冶金工厂的环境起到了良好的推动作用。,电弧炉偏心炉底出钢，60t电弧炉的出钢时间仅80s左右；,一.合金钢形成（粗炼）,精炼钢,氩氧脱碳精炼法（AOD）,真空氩氧脱碳精炼法（VOD）,真空氩氧脱碳转炉法（ VOCD ）,精炼目的 提高钢的纯净度-免除采用脱氧剂来脱氧工艺， 韧性得到很大提高； 减少合金元素烧损-合金元素一般在炉外精炼时加入，在真空或惰性气体作用下，损失较少，便于准确控制钢的化学成分； 解决了炼钢中C-O 平衡关系，可以达到低碳，氧不会增加；,吹氩精炼法,钢包电弧加热精炼法（
5、LF),一.合金钢形成（精炼）,1.吹氩精炼法,吹氩形成钢液沸腾，清除钢液中气体和悬浮非金属杂质物，并起到一定的脱氧作用；,一.合金钢形成（精炼）,2.氩氧脱碳精炼法（AOD）,吹氧阶段 - 脱碳 吹氩氧阶段 -析出CO 吹氩阶段 -脱氧，脱碳，等,一.合金钢形成（精炼）,3.真空氩氧脱碳精炼法（VOD）,VOD vs AOD,一.合金钢形成（精炼）,4.真空氩氧脱碳转炉精炼法（VOCD）,一.合金钢形成（精炼）,一.合金钢形成（精炼）,5.钢包电弧加热精炼法（LF),模铸,铸造成形,连铸,铸造-熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法
6、,1.模铸 钢水直接注入钢锭模中进行浇注，一般采用下注法 缺点：成材率一般只有86左右，生产成本高； 优点：模铸材有良好的低倍组织和致密度，在高合金钢及一些高要求钢种生产时以模铸为主,二.管坯形成,离心铸造,2.离心铸造 将液态金属浇入旋转的铸型里，在离心力作用下充型并凝固成铸件的铸造方法； 铸型的旋转轴方向不同，离心铸造机分为卧式立式和倾斜式3种； 卧式离心铸造机主要用于浇注各种管状铸件,管径最小75毫米,最大可达3000毫米；可浇注造纸机用大口径铜辊筒,各种碳钢、合金钢管以及要求内外层有不同成分的双层材质钢轧辊； 立式离心铸造机则主要用以生产各种环形铸件和较小的非圆形铸件； 离心铸造优点：
7、 可以获得无缩孔、气孔、夹渣的铸件，而且组织细密、机械性能好；离心铸造不需要浇注系统，减少了金属的消耗 ； 离心铸造缺点： 铸出的筒形零件内孔自由表面粗糙、尺寸误差大、质量差，因此需增加加工余量，而且不适宜浇注容易产生比重偏析的合金及铝镁等合金；,二.管坯形成,连铸-钢水通过中间包、电磁搅拌、冷却、末端轻压下等系统，直接成为方坯（圆坯）； 如图示：,优点是成材率高，工艺流程简单，生产成本低，目前相当一部分特钢产品都已采用连铸生产,连铸法关键参数： 浇铸温度 定义：指中间包内的钢水温度，也可指钢水进入结晶器时的温度； 浇铸温度的确定 （浇铸温度也称目标浇铸温度）： T浇=TL+T 式中： TL
8、液相线温度 （即开始凝固的温度） T 钢水过热度,二.管坯形成,3. 连铸 （300mm),3. 连铸 （300mm),连铸法关键参数： 浇铸温度 钢水过热度T的确定 钢水过热度主要是根据铸坯的质量要求和浇铸性能来确定。 钢种类别 过热度 非合金结构钢 10-20 铝镇静深冲钢 15-25 高碳、低合金钢 5-15 要求：尽可能高的拉速下，保证铸坯出结晶器时形成足够厚度的坯壳，从而保证连铸过程安全进行 在结晶器内,钢水将热量平稳的传导给铜板，使周边坯壳厚度能均匀的生长，保证铸坯表面质量； 钢水温度过低的危害-容易发生水口堵塞，浇铸中断；连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷；非金属夹杂不易上浮
9、，影响铸坯内在质量； 钢水温度过高的危害-出结晶器坯壳薄，容易漏钢；耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控，降低浇铸安全性；增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；铸坯柱状晶发达；中心偏析加重，易产生中心线裂纹；,二.管坯形成,3. 连铸,连铸法关键参数： 一次冷却 定义：钢水在结晶器内的冷却即一冷确定，其冷却效果可以由通过结晶器壁传出的热流的大小来度量。 作用：确保铸坯在结晶器内形成一定的初生坯壳。 确定原则：一冷通水是根据经验确定，以在一定工艺条件下钢水在结晶器内能够形成足够的坯壳厚度和确保结晶器安全运行为前提。 二次冷却 作用:二次冷却是指出结晶器的铸坯在连铸机二冷段进行的冷却过程; 目的是对带有液
10、芯的铸坯实施喷水冷却,使其完全凝固,以达到在拉坯过程中均匀冷却; 原则:二冷通常结合铸坯传热与铸坯冶金质量两个方面来考虑。铸坯刚离开结晶器,要采用大量水冷却以迅速增加坯壳厚度,随着铸坯在二冷区移动,坯壳厚度增加,喷水量逐渐降低。因此,二冷区可分若干冷却段,每个冷却段单独进行水量控制。同时考虑钢种对裂纹敏感性而有针对性的调整二冷喷水量;,二.管坯形成,连铸法关键参数： 拉速的确定和控制 定义:拉坯速度是以每分钟从结晶器拉出的铸坯长度来表示。拉坯速度应和钢液的浇注速度相一致; 拉坯速度的影响-降低拉速可以阻止或减少铸坯内部裂纹和中心偏析；提高拉速可以防止铸坯表面产生纵裂和横裂；为防止矫直裂纹，拉速
11、应使铸坯通过矫直点时表面温度 避开钢的热脆区。 拉速确定,确保铸坯出结晶器时的厚度能承受钢水的静压力而不破裂，对于参数一定的结晶器，拉速高时，坯壳薄；反之拉速低时则形成的坯壳厚;一般坯壳厚度为12-14mm； 拉速提高，铸坯中的未凝固长度变长，各相应位置上凝固壳厚度变薄，铸坯表面温度升高，铸坯在辊间的鼓肚量增多。拉坯时负荷增加。超过拉拔转矩就不能拉坯，所以限制了拉速的提高； 铸坯断面的影响：随着铸坯断面增大，拉速减小； 铸坯厚度的影响：厚度增加，拉速明显降低； 钢种影响；就含碳量而言，拉坯速度按低碳钢、中碳钢、高碳钢的顺序由高到低；就钢中合金含量而言，拉坯速度按普碳钢、优质碳素钢、合金钢顺序降
12、低。,二.管坯形成,3. 连铸 （300mm),连铸法关键参数： 结晶器振动 目的：为了防止铸坯在凝固过程中与铜板粘结而发生拉漏事故; 振动方式： 同 步 式：结晶器下振动速度=拉速，上振动速度=3拉速; 负滑脱式：下振动速度拉速; 正弦振动：振动速度按正弦规律变化; 要求： 振动方式能有效防止因坯壳的粘结而造成的拉漏事故；振动参数有利于改善铸坯表面质量，形成表面光滑的铸坯；振动机构能准确实现圆弧轨迹，不产生过大的加速度引起的冲击和摆动;,二.管坯形成,3. 连铸 （300mm),轧制：是把从炼钢生产过来的铸坯，轧制（或用其他方法）生产成各种成品钢材。,三.钢管形成,热轧 材料要求 化学成分
13、几何形状尺寸 表面质量 内部组织（低倍组织和高倍组织） 物理机械性能 其他特殊要求,热轧 材料要求 管坯直径,三.钢管形成,管坯任何部分弯曲度6mm/m; 管坯端面切斜度68mm; 管坯端面压扁度8%Dp,热轧 材料要求 表面质量-不得有裂纹，发纹，结疤，麟层，折迭，非金属夹杂和缩孔的残余； 管坯缺陷清理深度0.05Dp 低倍组织： 1级缩孔残余，气泡，反皮，白点和裂缝； 其他等级待定(包括一般疏松，中心疏松，偏析，皮下气泡等） 一般不使用高倍组织检验,三.钢管形成,三.钢管形成,热轧 管坯长度计算,Lp -生产所需管坯长度 Fp -管坯横截面积 mm2 Nc -每根热轧管的倍吃数 Dc,Sc
14、-成品管外径和壁厚，mm Lc -成品管定尺长度,mm L -切头切尾长度，mm，一般L =200500mm Ksh -烧损系数(一般0.980.99 环形炉，0.970.98 斜底连续式加热炉）,热轧 轧管过程,三.钢管形成,预热,轧管 (粗轧),中轧 (壁厚）,精轧(定径),管坯预热： 目的 -使管坯达到塑性温度，准备粗轧 要求 -加热温度准确，加热温度均匀(温差小于3050度,最好15度），烧损少且避免脱碳或增碳； 加热炉-斜底式连续加热炉，环形加热炉，步进式加热炉，感应式加热炉； 加热参数-加热温度，加热时间，加热速度； . 加热温度是指管坯出炉温度；满足穿出温度是最好塑性温度范围；
15、. 用热扭转发或测定临界压缩率的方法来确定各种合金钢的最好塑性温度范围；,热轧 轧管过程,三.钢管形成,管坯预热：加热参数-加热温度，加热时间，加热速度； . 防止产生过烧缺陷；对过热敏感性大的合金钢，为防止出现分层和内折，取加热温度和穿出温度下限； . 低倍组织差，非金属夹杂物聚集程度大，易产生过热，同上处理； . 考虑终轧温度对钢管组织性能的影响； . 壁厚影响，原则上厚温度低些，薄温度高； . 加热温度需考虑顶头材质和形式； . 加热速度-低温和高温 注意低温“蓝脆”现象，合金钢低温区热裂纹 .加热时间： Kjr-单位直径加热时间(min/mm)环形炉低合金钢为68 min/mm Tjr-加热时间； Dp-管坯直径,热轧 轧管过程 分类,三.钢管形成,热轧 轧管过程 .穿管工具 轧辊,三.钢管形成,L1 入口锥，拽入管坯并实现管坯穿孔； L2 出口锥，实现毛管减壁，平整毛管表面，均匀毛管壁厚，完成毛管归圆； L3 轧制带，L1与L2过渡区；,导板（或称轧板）与轧辊一一对应 Lb1 入口斜面导入管坯； Lb2 出口斜面导出毛管并限制毛管的外径； Lb3 过渡带,热轧 轧管过程 .穿管工具 顶头,三.钢管形成,穿孔准备区-实现
