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钢管的在线常化工艺(形变正火)

在线常化是近年发展起来的一种热处理工艺,即形变正火。它是将连轧管轧制后的钢管,在冷床上冷却到再结晶温度以下,进再加热炉,在炉内将钢管加热到Ac3或Acm 以上温度后,保温一段时间,使钢的金相组织转变为奥氏体,然后出炉,经定径机或张减机减径轧制后空冷或空、雾冷却等,使奥氏体组织转变为珠光体,从而达到实现钢管性能,是现代控制轧制方案。 

在线常化的性能要求: 

在达到强度要求的同时,实现韧性与强度的优良匹配,具有良好的可焊性,优良的低温韧性。 

在线常化的实现目的 : 

(1) 使钢材的组织变得均匀,晶粒细化; 

(2) 改善一些钢种的力学性能; 

(3) 改善低碳钢和低合金钢的金相组织和性能,为合金元素的扩散创造条件。 

在金相显微镜下呈现铁素体加珠光体组织,如果是微合金化钢,在透射电镜下可观察到析出相与第二相颗粒。 

在线常化就是在轧制过程中间插入正火工艺,利用了部分轧制余热,可缩短正火加热时间。微合金化在线常化钢替代离线正火或调制处理钢,减少了与热处理、精整、能量、脱碳、铁皮损失(氧化)等有关的成本。总之,在线常化既简化工序,又节省能源。 

与调质处理钢相比,在线常化钢具有更好的切削性能,这是由于铁素体 + 珠光体组织比回火索氏体组织切削性能好。 

在线常化的工艺说明: 

经轧制的钢冷至Ar1以下,由奥氏体全部转变为铁素体 + 珠光体组织,即进行再加热,又全部转变成奥氏体后,空冷得到较为细小的铁素体 + 珠光体组织。 

根据工件大小确定入再加热炉前的冷却时间,确保冷却至Ar1温度以下,确定工件在再加热炉中的时间,保证使合金溶解,组织全都转变成奥氏体,并均匀化,另外,要设定再加热炉温度。 

为使台金元素全部溶入奥氏体中,并使奥氏体均匀化,炉中工件应在规定的加热温度范围内保持适当的时间,时间的长短与工件的有效厚度、钢种、装炉方式、装炉量、装炉温度、炉的性能及密封程度等因素有关。 

冷却方式不同,意味着工件冷却速度不同,比如堆冷、并排冷、工件间隔料位冷、单冷,冷速由小变大,一般来说,晶粒尺寸减小,珠光体百分数增加,珠光体片间距减小,使得强度与冲击韧性均有提高。 

再加热炉中工件的保温时间是一项不可或缺的控制参数。保温时间不足,强度达不到要求,保温时间过长,浪费能源,降低生产效率,而且可能造成工件表面脱碳。 

在线常化钢入再加热炉之前,经历了阶段性的轧制工序结束,工件的每个部位必须完成奥氏体向铁素体 + 珠光体的全部组织转变,所以工件冷却相对较慢的部位也必须冷至Ar1以下。 

再加热炉温度的控制对钢的性能至关重要。再加热炉给工件升温,不仅要保证必要的组织转变和扩散,而且还要使应有的合金元素全部溶入奥氏体中。温度偏低,强度不足,温度偏高,韧性下降,温度过高强度也会下降。 

微合金化元素加入钢中有两个目的,即晶粒细化及析出强化。两种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。 

在线常化产生弯曲的原因 : 

在(再加热炉前)冷床弯曲,钢管本身组织转变不一致,是造成弯曲的原因,有些钢种在一定冷却速度下不仅得到铁素体 + 珠光体,还产生一部分贝氏体组织,贝氏体组织应力较大,钢管局部先冷却,先产生贝氏体的部分可能发生弯曲。 

在入再加热炉后产生弯曲。这是由于再加热炉中钢管入口与其他部位温度很难保持一致,当管子入炉温度过低,炉膛内较高的炉温就会使管子热应力急剧增如,当炉况不理想,管子的不同部位就会由于炉膛内温度不一致造成热应力差别较大.从而导致管子弯曲。 


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