无缝钢管穿孔顶头失效的分析
7一弓7
第16卷第6期 ;毖磁穿 共擞
特殊钢 ・37・
・工艺技术交流・
无缝钢管穿孔顶头失效的分析
明文龙 张菁一 周风云 _ 理工大学.武?卫43。074) 一7 J
方苏中
(武钢汉13轧钢厂)
An Analysis of Failure of Piercing Point for Seamless Steel Tube
Ming Wenlong,Zhang Jing and Zhou Fengyun
(Huazhong University of Science&Technology,Wuhan 430074)
Fang Suzhong
(Wuhan Iron and Steel Corp)
无缝钢管热穿孔顶头是无缝钢管生产过程中
使用的一种关键模具,但其使用寿命很短,是无缝
钢管行业一直未能解决的重要技术难题之一,本
文对这种热穿孔顶头进行了生产现场调查和失效
分析,在此基础上提出用于制备无缝钢管热穿孔
顶头的材料的性能要求。
1生产现场调查
无缝钢管穿孔顶头的种类很多,有用H13钢
或镅合金制作的单一结构的穿孔顶头;也有用
H1 3钢作基体,在顶尖部位镶嵌镅合金的复合顶
头}还有用低合金结构钢(主要是20CrNiSiW)作
基体,再在其表面作覆膜处理的穿孔顶头。本文以
武钢汉口轧钢厂所用的无缝钢管穿孔顶头作重点
研究对象,对其进行失效分析。该厂使用的是以
H13钢作基体并在顶尖镶嵌镅合金的复式穿孔顶
头,其他厂也大量使用这种穿孔顶头。
10钢和20钢坯料在环形加热炉中加热到
1200 ̄1 400℃后,由辊道送入轧机,然后顶头对坯
料进行穿孔。在此过程中,顶头承受相当复杂的外
力作用,不仅有顶杆和导盘的压力,而且还要承受
很大的摩擦力。由于与炽热的钢料接触和摩擦产
生的热效应,顶头被加热到很高的温度,肉限观
察,顶尖温度在800 ̄2 上。每支钢管的穿孔时间
为7~los,顶头内部通以高压水进行强制冷却。统 计到的顶头的主要失效形式和使用寿命如表1。
表1璜头的主要失效形式和使用寿命
Table 1 Primary failure mode and service life of plerc-
ing point
注t几种失效形式可能同时发生.总百分比超过100
若按各种失效形式所占的百分比进行加权平
均,则平均使用寿命为95支。统计表明,开裂是顶
头的主要失效形式,塌尖与磨损也不能忽视。
2试验与结果
2.1宏观检验
根据统计结果,选择一个明显开裂的顶头进
行研究,如图1。从宏观看,该顶头呈纵向裂开,裂
纹源在顶头尖部,自上向下扩展,其它顶头也有类
似情况,裂纹往往不止一条,一般都存在着长短和
深浅不一的数条贯穿裂纹,而且许多顶尖的钼合
金块崩缺。
维普资讯 http://www.cqvip.com 1995年第6期
圈I纵向开裂顶头的宏观形貌
Fig.1 Morphology of piercing point with longitudL n,al Cr,Rck 顶头具有轴对称特性,顶尖为工作环境最恶
劣部位,成为裂纹的主要发源地 因此,在顶头的
尖部截取1/4的圆锥体作为分析试样。试样经磨
制后在光学显徽镜下作低倍观察,发现在H13钢
基体和钼合金的结合部位有许多呈放射状的微裂
纹,具有典型的热疲劳龟裂特征,并且这种徽裂纹
向HI3钢基体扩展,而且钼台金在较高的放大倍
数下也可观察到微小的裂纹,如图2。
2.2化学成分分析
经化学成分分析,初步确定顶头的基体为
4Cr5MoSiV1即H13钢,成分见表2。叉用电子探
针分析钼合金镶块和钢基体的成分,结果如表3
图2开裂顶头中的徽裂纹
(a)HZ3钢基体的微裂纹×6 (b)钼台金中的微裂纹×100 Fig.2 Microcraek in piercing point with crack
a.Microcrack in[oase steel H13×6{ b・Microcrack in Mo・base alloy embedded×100
表2顶头基俸(H13)钢的化学成分,
Table 2 Analysis of base metal of pierdng point,
C Si Mn Cr Mo V S P
0.46 1.17 0.61 4.96 1.04 1.03 0.019 0.004
表3顶头不同部位的锻区成分分析,
Table 3 Micro—analysis at different region of piercing
point,
2.3硬度测试
用洛氏硬度计分别测试未用过的顶头和开裂
顶头的硬度,测得的结果是未用过的顶头的H13 钢基体硬度为HRC 52~54,钼台金硬度为HRC
35~38,而开裂顶头中H13钢基体的硬度为
HRC60 ̄62,钼合金硬度为HRC 33 ̄37。
2.4组织观察
用光学金相显微镜观察未用过的顶头和开裂
顶头的金相组织,可以看到,前者H13钢基体组织
粗大,后者裂纹周围的组织更加粗丈。在400倍显
微镜下对晶粒度评级,前者约为4~5级,后者约为
3~4级
进一步地观察,发现顶头钢基体与钼合金的焊
缝组织具有典型的共晶组织特征,如图3;而钼合
金的组织投有发现明显的异常特征,开裂顶头中的
钼合金徽裂纹两侧组织如图4。
3
分析与讨论 维普资讯 http://www.cqvip.com 特殊钢 ・39・
图3顶头焊缝层的共晶组织x 400 Fig.3 Euteetie str ̄cture at welding. ̄one of piercing
point X 400
图4顶头的钼台盒微裂纹两侧组织X 400
Fig 4 Mier ̄trueture neaf mierocre.ck in Mo-g ̄e a1
Ioy embedded of piercing point X400
3.1顶头是在急冷急热和承受机械外力的条件下
长时间工作,穿孔时顶头的外表层被加热刭很高的
温度,具有膨胀趋势,但这种膨胀趋势同时被温度
较低的顶头内层和周围的钢坯所限制,在顶头的外
表层产生压应力I穿孔完成后顶头和炽热的钢料分
离,顶头表层迅速降温,但此时顶头内层温度仍然
较高,在顶头表层又形成拉应力,随着穿孔的不断
进行,顶头表层承受拉压应力的循环作用,由于热
应变不协调和应力集中鼓应,极易诱发热疲劳裂
纹。为了防止顶头升温过高,采用高压水强制冷却,
这使得顶头表层与心部的温度梯度进一步增大,由
此产生更太的循环热应力。
3.2为了提高顶头尖部的强度,在顶尖部位镶嵌
钼合金,钼合金在高温时机械性能较好,但钼合金 从室温到800"C的热膨胀系数为5.1~5+5×10
ram/ram・℃,而H13钢的热膨胀系数约为13+5
×10一ram/ram・℃,两者相差较大,导致界面结
合处产生热应力,在钼台金中产生徽裂纹。两者界
面结合处为典型的鱼骨状的共晶组织,本身臆性较
大,在外力作用时也很容易开裂。
3.3当材料具有细小均匀的等轴晶粒时,热疲劳
性能较好,而金相组织分析表明,未用过的顶头和
开裂顶头的晶粒都很粗大,并且分布很不均匀,这
样顶头钢基体的塑性变形很不均匀,应力集中程度
加大,裂纹很容易沿晶界产生和扩展。
3+4热疲劳裂纹本来只是一种表面裂纹,但顶头
还要承受机械外力的作用,顶头对钢管坯料进行穿
孔,承受的机械外力为一种典型的接触应力,其表
层为压应力,略向内则为拉应力;另一方面,顶头穿
孔的工作温度很高,有可能超过其临界点,反复的
加热冷却很容易在基体中产生组织应力。热应力、
组织应力和拉应力的共同作用,促使热疲劳裂纹扩
展,导致顶头的开裂失效,热疲劳开裂是顶头的主
要失效形式。
3.5 HD钢是一种新型的热作模具钢,具有优良
的抗疲劳性能,用HD钢制作的铜管热穿孔针在实
际生产中获得了良好的应用效果 ],Ti(C,N)基金
属陶瓷具有良好的高温强度、硬度和抗氧化性
能 l3],用这两种材料制成无缝钢管穿孔顶头,有可
能获得较好的应用效果
4结论
对无缝钢管穿孔顶头进行了生产调查和失效
分析,结果表明:穿孔顶头失效的主要原因是热疲
劳开裂,因此要求顶头的制作材料具有良好的抗热
疲劳性能,提高顶头的抗热疲劳性能是提高无缝钢
管穿孔顶头使用寿命的关键。
参考文献 1罗学心,何I钉山・机械工程材料,1990,(1) 44
2 H.Mgtsuhara.Hard Materials.1992.(8)t3~5 3 E.B.Clark时a1.,Iiatertmtlonal Journal of Refrgctory Metals
and Hard MatriaIs.1992.11(D:23~25
*通讯地址:武汉市70277信箱,武汉430070 **通讯地址:解放军3604工厂,武汉430O33
收稿日期 1995-04—28
终稿日期:1995—07—20 维普资讯 http://www.cqvip.com
大直径穿孔顶头的研发工作
第35卷第4期 2OO7年8月 江苏冶金
Jiangsu Metallurgy Vo1.35 No.4 Aug.2007
大直径穿孑L顶头的研发工作
张 玲,顾加峰,李 铭
(常州宝菱重工机械有限公司,江苏常州 213019)
摘要:介绍了大直径穿孑L顶头的化学成分、铸造、热处理工艺的技术难点和解决方法。 关键词:大直径顶头;铸造;高温氧化 中图分类号:TG21—3
1概述
随着市场需求的变化,大直径无缝钢管的生产
量不断增长,各大钢管厂正在进行必要的技术改造, 扩大生产能力,增添生产机组,提高生产效率,因此
必须研制质量好、寿命长的大直径穿孔顶头已成为 亟待解决的问题。图1为大直径穿孔顶头简图,重
量达517 kg/只。
在大直径顶头的研发过程中,需解决下述技术
难点:
(1)顶头的选材;
(2)铸造过程中,如何保证内部无夹杂、无缩
松、缩孔等铸造缺陷、表面、无微裂纹的要求; (3)氧化过程中,如何保证氧化后的结果符合
技术要求。
图1大直径穿孑L顶头简图(单位:mm)
2研发过程 度比较高、重量比较重。在工作条件相当恶劣的情
况下(工作温度较高,可达】300℃),对材质提出了 很高的要求,不但要求耐高温、高压;同时,在急冷急
热的工况下,还要求有好的冷却性、抗热疲劳性。考 虑这些因素的影响,选用含有较多碳化物形成元素 的Cr、Mo合金成分,使其在高温下具有较高的强 度、硬度和高温抗氧化性,并强化组织、提高耐磨性;
同时选用Ni元素提高钢的高温强韧性,具体见表 】,将其作为试验顶头的化学成分。
表l 顶头用钢化学成分/%
(C)∞(Si)∞(Cr)u<Mn)∞(Ni)w(Mo) (S) ∞(P) 0.15~0.1~1.O~0.2~2.5~0.1~ ≤ 0 25 0 5 2 0 1 0 3 5 0 6 0 035 035 ≤O.
2.2各成分作用分析
和C:Cr固溶于奥氏体,并与碳形成多种高 硬度的碳化物;Cr具有提高钢的热强性和高温抗氧
穿孔机管坯热定心设备的改进
64 l¨ 设备 港
穿孑L机管坯热定心设备的改进
高英南,谭立
(江西洪都钢厂有限公司,江西南昌330013)
摘要:介绍了江西洪都钢厂有限公司对热轧无缝钢管穿孔机管坯热定心设备的改进及使用情况。实践证 明.以“锥模导入规圆、依模确定坯心、顶针模中定心”为主要功能的热定心设备,其定心位置精度远高于端面处
于自由状态的其他形式的热定心设备。 关键词:无缝钢管;热轧穿孔;壁厚不均;热定心设备;定心精度
中图分类号:TG333.8 文献标志码:B 文章编号:1001-23 1 1(2012)02-0064—03
Modification of Billet Hot—centering Unit of Piercing M
Gao Yingnan,Tan Li (Jiangxi Hongdu Steel Works Co.,Ltd.,Nanchang 3 300 1 3,China)
Abstract:Elaborated in the essay are the modification of the billet hot—centering unit of the piercing mill in the hot.rolled seamless steel pipe production line by Jiangxi Hongdu Steel Works Co.,Ltd.,and the post—modifi-
cation operation situation of the mil1.The hot—centering unit features major functions,namely,guiding the billet into the tapered mould,setting the billet center as per the mould,and centering the billet in he mould via the punch pin.The operation practice shows that the centering accuracy of the modified device is much higher than that of any other centering device which features operating with the billet end face in a free—of-control state. Key words:Seamless steel pipe;Hot-・piercing;Wall thickness unevenness;Hot・・centering unit;Centering
穿孔机顶头制造工艺探讨
改造与更新 技术 文章编号:1671—071 1(2008)05—0039—02
穿孔机顶头制造工艺探讨
王 芳
(鞍钢职工大学,辽宁鞍山 1 14032) 摘要:介绍复合材质顶头的几种制造工艺,并把各种制造工艺进行对比分析。 关键词:顶头;穿孔机;工艺 中图分类号:TH162 文献标识码:B 穿孔机顶头是无缝钢管生产中的重要模具之 一。在穿孔过程中,顶头表面因受到高温、高压的 作用而易发生磨损、熔损和粘钢等问题,由此缩短 了使用寿命,并使钢管的内表面质量恶化。借助先 进国家的经验,研制出复合材质顶头来替代以往顶 头,并在传统工艺上做了改进,已取得了实际应用 的成果。 一、制造复合顶头的工艺 1.直接粘接 用粘接剂直接将Ni粉+氧化铁粉或Co粉+氧化 铁粉涂敷在顶头的C卜Ni系低合金钢基材表面上。 为了提高复合层与基材的结合强度,基材表面粗糙 度要求在10~100 ̄m的范围内;涂敷方法为喷涂或 刷涂,复合层干燥后就可以直接使用。工艺流程 为:铸造一机加工一喷丸一涂敷一干燥。经这种工 艺处理的顶头,其使用寿命略高于传统处理顶头或 与其相当。该工艺还可对顶头进行迅速的反复处 理,以延长顶头的使用寿命。 2.激光熔敷 用激光将化学成分为C 1%~3.5%、Co 0.2%~ 3%、W 0.1%~3%、V 0.1%~5%、Nb 0.1%~5%、 Ti 0.1%~5%,与Fe的合金熔敷在C卜Ni系低合金钢 顶头的基材表面。熔敷层厚度为0.1~10ram。该复 合层的组织结构为超细晶粒的过饱和固溶体,不仅 具有较高的高温强度和优良的耐磨性,而且开裂倾 向小。为了获得这种组织结构的合金复合层。在制 作过程中,冷却速度必须大于300 ̄C/s,故一般要求 激光器的功率密度为130kW/cm2,照射时间为5s。经 该工艺处理的顶头,比普通顶头使用寿命长一倍。 3.堆焊 用堆焊法将顶头基材表面复合上厚约2~6mm的 耐热合金、金属或钢结硬质合金,其耐热性、耐磨 性和抗粘钢性能优良。顶头基材加热时其组织变化 小、与复合层熔焊性好,热膨胀收缩系数与复合层 的相当,其强度高和韧性好。堆焊材料一般是含硬 质 ̄IINbC、VC、W C等合金碳化物或w粒体积百分 比达20%~90%的Co、Ni、Fe基合金或金属。为了 改善熔焊性能及界面结合强度,堆焊前需对顶头进 行预热,堆焊后进行消除应力处理。经上述工艺处 理的顶头,与激光熔敷工艺的顶头寿命相当或略 强。 4.化学气相沉积 应用化学气相沉积法是以C卜Ni系低合金钢作 为顶头基材,在顶头表面上复合一层多层强度和硬 度高、热传导系数小且耐氧化的陶瓷层,陶瓷层厚 度一般为2~10mm。用这种工艺处理的顶头,其使 用寿命比普通顶头可多穿40支左右,最高可达100 支。 5.喷焊 喷焊法就是先将顶头加热300~450 ̄C,再将耐 热合金、金属或钢结硬质合金的颗粒高压喷到预热 的基材表面上,结合层的厚度约5~20ram,在高温 高压的作用下,颗粒与顶头的基体熔在一起,为了 使结合层更好地结合,再将喷焊后的顶头加热至 700 ̄C,进一步改善了喷焊的质量。该工艺要比堆 焊法先进,可以单层或多层喷焊,采用的喷焊材料 为德国进口产品,结合层稳定,强度和耐热性更 好。
防止钢管内折叠的穿孔工艺
防止钢管内折叠的穿孔工艺
刘勇
Piercing Process for Preventing Inner Surface Fold of Tube
Liu Yong
(Guiyang Steel Works, Guiyang 550005)
钢管内折叠是穿孔生产的主要质量问题之一,内折叠使钢管在拔制时内表面恶化,堵塞内孔,有些内折叠在钢的中部,检查时不易发现。因此,内折叠属恶性质量缺陷,对企业产品质量产生严重影响。表1是贵阳钢厂钢管分厂1993~1995年内折叠损失情况。
表1 1993~1995年内折叠损失情况
Table 1 Losing by inner surface fold of tube from 1993 to 1995
年份 内折叠量
/t 因内折叠造成外
部质量异议次数 经济损失
/万元 易产生内折
叠的钢种
1993 123.56 2 36.90
主要集中在厚壁管和35、45、40Cr等中、高碳钢 1994 53.13 3 16.57
1995 43.14 2 13.10
合计 219.83 7 66.57
1 原因分析及影响因素
1.1 原因
钢管在穿孔时,由于斜轧延伸的原理,其管坯心部受拉应力,故易出现金属中心破裂现象形成孔腔(见图1),孔腔内金属表面粗糙,会迅速被顶头冷却水及空气氧化,在随后的辗轧过程中形成折叠会附着在钢管内表面,故要消除内折叠,必须避免孔腔形成。
图1 穿孔时形成的孔腔
Fig.1 Cavity forming during piercing
1.2 影响孔腔形成因素
(1) 钢的自然塑性,塑性好的不易形成孔腔,如10、20钢。
(2) 穿孔工艺即轧辊压下量或顶头伸进量,轧辊压下量大或顶头伸进量小易形成孔腔,反之不易形成。
(3) 加热温度,加热温度合适可充分发挥钢的穿孔性能(加工塑性),不易形成孔腔,反之则易形成。
以上分析证明在生产塑性较差的40Cr、45钢等中、高碳钢及厚壁管时易产生内折叠,是由于中碳钢的自然塑性较10、20钢差以及因厚壁管生产,长期习惯于压轧辊退顶头的原因。因此,故从改进穿孔工艺和加热制度等方面去解决。
自动轧管机顶头的生产工艺改进
I具研究与直甩49 自动轧管机顶头的生产工艺改进 于杰栋.魏玉芝,姚忠卯,王福信 (安阳钢铁股份有限公司,河南安阳455004) 摘要:为解决无缝钢管厂存在的qbl30,90 mm自动轧管机组球形顶头(材质Cr35Ni4Si高铬镍铸钢)质量 差、寿命低等问题,对其使用条件和影响因素进行了探讨。通过调整自动轧管机球形顶头的成分,增设热处理工 序等措施实现优化自动轧管机球形顶头的生产工艺。实践证明,采用上述改进措施,尤其是增设热处理工序后, 自动轧管机球形顶头的性能得到显著改善,使用寿命提高4倍以上。 关键词:自动轧管机;球形顶头;生产工艺;成分;热处理;改进 中图分类号:TG156.25 文献标识码:B 文章编号:1001-2311(2007)06—0049—03 mp rovement of Manufactu re Process for Plug of Plug Pipe M Yu Jiedong,Wei Yuzhi,Yao Zhongmao,Wang Fuxin (Anyang Iron&Steel Corporation,Ltd.,Anyang 455004,China)
0前言 自动轧管机顶头是热轧无缝钢管主要生产工具 之一。安阳钢铁股份有限公司原第四轧钢厂 qbl30,90 111111自动轧管机组使用的顶头均为球形 顶头,材质为Cr35Ni4Si高铬镍铸钢.经中频铸造 后直接使用,各种铸造缺陷影响着轧管顶头的使用 性能,其使用寿命短,常出现软变形、掉块、磨损 快等现象,严重地影响了钢管的壁厚精度、内表面 质量,同时影响了生产效率,增加了生产成本。本 课题旨在通过对影响自动轧管机顶头使用寿命的主 要因素的探讨,找出解决问题的途径,进而提高自 于杰栋(1966一),男,高级工程师,主任,主要从事 轧钢设备维护与管理工作。 STEEL PIPE Dec.2007,Vo1.36,No.6 动轧管机顶头的使用寿命。 1自动轧管机顶头的使用条件及要求 自动轧管机是穿孔机或延伸机后续的主要变形 设备。在轧管过程中,顶头既要承受很大的冲击力 和轧制力,还要受到急冷急热交变应力和强烈摩擦 力的作用.因此对顶头的性能提出了较高的要求。 1.1耐高温抗氧化性能 自动轧管时,受穿孔毛管温度(1 000℃以上) 的影响以及滑动摩擦力的作用,顶头表面温度瞬时 高达1 100 cc,因此要求顶头应具有良好的耐高 温、抗氧化性能以及较好的尺寸精度等。 1.2良好的硬度和耐磨性能 自动轧管机的平均减壁量有2 1"111"11左右,轧制 钢管2007年12月第36卷第6期 一一咄 一~s 仆 Ⅱ m .,.Ⅵ e y m 3}m 州一~..一∞ 蹦 . 柑 一 她㈨她一~=薹一. 一. Ⅲ .兰 № 邮. 叫 m 一~一~e e e O 湛 ~一~一一一 .一删 =薹 .一一~~~一 m . 如 ~~一~一一一 维普资讯 50 霸删与勰 压力较大。另外,在毛管咬人时,顶头还要承受冲 击载荷的作用。为满足轧制要求,顶头应具有较高 的硬度、良好的耐磨性以及良好的强度和韧性 1.3抗高温疲劳性能 在一般情况下,自动轧管机轧制速度为2.5~ 3.5 m/s,纯轧时间约2~4 s,轧制后顶头喷水冷却 在高温高压和滑动摩擦力的作用下,顶头温度迅速 升高,并经受反复的热应力作用,最易产生疲劳。 并出现龟裂或碎裂。因此,顶头应具有良好的导热 性能和抗热疲劳性能。 2影响顶头寿命的基本因素及成分优化 材质是决定一种合金性能的最基本、最重要的 因素。目前国内顶头材质基本趋向于高碳铬镍系合 金钢,并根据其使用条件添加少量强化基体组织的 元素,例如Mo、W、V等,使用较多的材质有 Crl7Ni3、Crl7Ni3Mo2W2、Cr25Ni3及高铬镍白 口铸铁等。安阳钢铁股份有限公司原第四轧钢厂改 进前使用的顶头材质是Cr35Ni4Si,化学成分见表1。 顶头的主要生产工序为配料、熔化、金属模铸 造、冷却、磨球。使用过程中主要存在的问题有热 硬性差、不耐磨、抗疲劳性差、易龟裂掉块。针对 问题首先对顶头材质进行了改进。 (1)调整含碳量,降低铬的含量。碳和铬的主 要作用是保证碳化物数量和形态。随着Cr/C比的 增加,共晶碳化物的形貌经历了由连续网状一片 状一杆状连续程度减小的过程,共晶碳化物晶体类 型经历了由Cr3C—Cr C3-_ Cr 。C 的变化过程[ 。当 共晶碳化物不变,且Cr/C为6.67~10.00时,同铬 铸铁的断裂裂纹扩展能力最强,铬碳比越低,碳化 物的尺寸越大。因此一般要求铬碳比在6.67~1 0.00 以上。 另外.碳的含量对顶头的硬度和韧性有较大的 影响。碳含量较低时,碳化物析出量少,硬度低, 耐磨性差:碳含量过高时,碳化物析出量多,顶头 脆性大,使用初期易出现裂纹和脆性掉块现象。铬 固溶于奥氏体.能与碳形成多种碳化物,可提高钢 的热强性和高温抗氧化性能。铬含量过低.基体得 STEEL PIPE Dec.2007,Vo1.36,No.6 不到强化,且铬含量过低或过高,顶头表面都难以 形成必要的cr c。尖晶石结构的氧化膜,在使用温 度达1 100 oC时,铬含量必须达到28%才能保证 Cr C,尖晶石结构氧化膜的形成且不被破坏[引 综上所述,应把顶头的含碳量控制在2.2% 2.5%,含铬量控制在25%~28% (2)保留镍元素,加入钼元素。镍能提高钢的 高温韧性。当顶头表面的氧化铁皮中存在富镍铁素 体粒子时,氧化铁皮的耐磨性能和与顶头表面的粘 绪陛能将大大提高[ 。但当镍含量低于0.60%时.这 一特性不明显;镍含量过高,顶头硬度过高,使磨 削加工困难。另外,镍能扩大奥氏体区,如果含镍 量过高还会增加钢的残余奥氏体数量,影响顶头的 使用寿命。 钼是强碳化物形成元素,既能细化钢的晶粒和 强化组织并显著提高钢的红硬性和耐磨性.又能改 善高温回火脆性。钼的含量不宜低于0.5%,否则 强化效果不明显。但钼又是铁素体形成元素.含量 过高会缩小奥氏体区,不利于淬火马氏体的转变。 导致基体硬度的降低,.同时含量过高也会降低钢的 抗氧化性[2_。一般情况下在高铬高碳钢中加入量为 0.2%~0.6%,这里选定的加入量为0.4%~0.6%。改 进后轧管顶头的化学成分见表2 表2改进后轧管顶头的成分(质量分数) % C Si Mn Cr Ni Mo P S 2.2-2.5 1.0-1.4 0.5-0.8 25-28 3.2~4.2 0.40~0.60<0.05<0.05 3增设热处理工艺 高铬高碳钢中合金含量高。经中频铸造后直接 使用,顶头内存在的较大铸造内应力以及组织不 均、晶粒粗大等,均影响着轧管顶头的使用寿命。 而热处理工序是消除和改善铸造缺陷,改善钢的内 部组织、提高性能的一个最关键工序。 3.1扩散退火 目前.高碳高铬钢顶头的热处理制度一般为在 1 100 oC以上的温度固溶,在800~1 100 保温, 炉冷或空冷。这样的热处理制度可使顶头基体得到 强化,有利于提高其强度和硬度,但不能从根本上 提高顶头的寿命。 ’ 根据顶头的材质和生产特点.在热处理制度的 选择上,主要考虑解决以下3个主要问题:
轧制无缝钢管常见缺陷和控制措施
轧制无缝钢管常见缺陷和控制措施
广东省 广州市 510700
摘要:
无缝钢管是用钢锭或实心管坯穿孔制成毛管,然后经热轧、冷轧或冷拔制成,一般用外径*壁厚毫米数表示。主要用来输送流体,如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料。无缝钢管的用途非常广泛,涉及建筑、石油化工、电力、机械加工、电信、消防、汽车、船舶等行业。随着使用范围的推广,无缝钢管自身或加工过程中出现的缺陷对安全生产影响也越来越大,本文结合常见缺陷浅析控制措施。
关键词:无缝钢管;常见缺陷;控制措施
引言:我国无缝钢管从无到有经过近70年的发展,无缝钢管在产品结构、质量水平、技术装备等方面有了很大的提升,已成为世界钢管制造大国,总产量占全世界60%左右。同时,因各种缺陷引起的安全事故也是频繁发生,现就无缝钢管缺陷产生的进行思考,进而提出控制措施,以便促进我国钢管行业的发展。
轧制无缝管常见缺陷产生的原因
常见缺陷:裂纹、折叠、结巴、扎折、离层、划伤、内翘皮、夹渣等缺陷。这些缺陷有时会同时出现,原因也是多方面的。
裂纹产生的原因:环形加热炉中管坯或毛管加热温度较高,加热时间较长,从而导致坯料表面氧化脱碳严重,且基体晶粒相对粗大。由于脱碳层组织成分为强度较低的铁素体,在轧制过程中使管子表面严重脱碳的薄弱环节产生裂纹。坯料本身存在夹渣、砂眼等缺陷,在轧制过程中使原有缺陷延伸细化进而形成裂纹。 折叠、夹层产生的原因:当管坯存在非金属夹杂、偏析时,有气孔存在夹杂物周边,在穿孔轧制时不能焊合形成内折叠。管头切飞边残留物(钢屑)带到内壁形成夹层。
划痕、内翘皮产生的原因:在穿孔阶段,顶头变形在内壁形成划痕、凹坑、离层缺陷等缺陷。钢管退火温度和冷拉余量的控制是否合理,也是形成内翘皮的原因
缺陷形成的原因还包含:原材料管胚炼钢水平高低、管胚加工过程控制。加工制造过程造成包括工艺加工设备落后原因、检测设备设置原因、工作人员工作态度原因。
常见缺陷无损检测手段
无缝钢管出现裂痕原因的分析
无缝钢管出现裂痕原因的分析
无缝钢管出现裂痕原因的分析
无缝钢管厂在生产无缝钢管会有裂缝的钢管出现,有了裂缝并不可怕,我们应该查处原因并且找出解决办法才可行。
无论是什么材质的无缝钢管,发生开裂都离不开材料的成分,组织,工艺的影响。钢坯质量不好也很容易开裂,比如钢锭质量问题,钢锭含有气泡则形成时就容易开裂。无缝钢管内裂或者外裂从化学成分上可能是五害元素引起的,工艺上如果过热或过烧饿会引起开裂,低温轧制引起的裂痕,热脆性裂痕,等
一、无缝钢管原料因素:质量较差的管坯会出现内、外翘皮,结疤、裂缝等;
二,加温温度因素:无缝钢管生产的第一道重要工序是加热,加热不良(不均匀、温度不够等)会引起内翘皮等;
三、设备调试因素 :从出炉开始,每一设备部件,都会影响无缝钢管的最终质量。如,设备部件的碰刮,会引起外翘皮、凹坑;进穿孔机不顺利,会造成管坯头部受水淋而咬入困难或头部内翘皮;.....
四、无缝钢管生产工艺问题:工艺问题中也相当复杂,有调整的问题,有设备故障的问题、还有就是工艺部件(顶头、导板、轧辊等)磨损后产生的无缝钢管质量问题。造成的问题是包罗万象的。
因此说,就一种无缝钢管缺陷的产生,可能的原因会有几十种情况,如果不看到实物或不在生产现场,往往比较难以说的清楚具体的原因。
无缝钢管穿孔机顶头使用寿命的研究现状
第33卷第5期 2007年1O月 包钢科技 Science&Technology of Baotou Steel(Group)Corporation Vo1.33,No.5 October,2007
无缝钢管穿孔机顶头使用寿命的研究现状
苑洪彬 ,吴立凡2,王 权
(1.内蒙古包钢钢联股份有限公司无缝钢管厂,内蒙古 包头014010;
2.包钢(集团)公司高级职业技术学院,内蒙古 包头014010; 3.包钢钢联股份有限公司薄板坯连铸连轧厂,内蒙古 包头014010)
摘要:文章对穿孔机无缝钢管热穿孔顶头的失效机制和使用状况进行了分析研究,认为穿孔机顶头的失效形式 主要表现为顶头塌鼻、粘钢、开裂,并从顶头的材质、加工工艺、热处理工艺、顶头形状尺寸及冷却条件和水处理工 艺等几方面探讨了提高穿孔顶头使用寿命的途径以及可行性。 关键词:穿孔机顶头;失效机制;材质;热处理工艺;加工工艺;形状尺寸 中图分类号:TG335.71 文献标识码:B 文章编号:1009—5438(2oo7)o5—0010—03
Studying Situation on Improving the Service Life of Piercing Plugs
YUAN Hong—bin , Li一 n ,WANG Q n
(1.Seamless Tube Plant ofSteel Union Co.Ltd.ofBaotou Steel(Group)Corp.,Baotou 014010,Nei Monggol,China;
2.Senwr Vocational Technical School ofBaotou Steel(Group)Corp.,Baotou 014010,Nei Monggol,China; 3.CSP Plant ofBaotou Steel(Group)Corp.,Baotou 014010,Nei Monggol,China)
生产低碳钢管在穿孔顶头表面形成氧化膜的方法
56 宝钢 技术 2012年第3期
生产低碳钢管在穿孔顶头表面形成氧化膜的方法
关昊天
(宝山钢铁股份有限公司钢管条钢事业部,上海200940)
摘要:在小型穿孔机组上生产热轧无缝钢管时,穿孔顶头会因塌鼻、黏钢、缺肉、开裂等四
种原因失效。在高温弱氧化气氛下,通过生产少量低碳钢可以在穿孔顶头表面生成一层主要
成分为FeO、Fe 0 的氧化薄膜。由于氧化膜具有低导热系数及在高温下软化的特性,因而可
以起到隔热、润滑的作用,从而降低顶头表面温度,提高基体强度,并阻止热焊合。这将延缓黏
钢、缺肉失效的发生,从而能够有效提高穿孔顶头的使用寿命。该技术已运用于宝钢股份精密
钢管厂,可完全利用现有的设备,成本低廉,容易推广使用。
关键词:无缝钢管;穿孔顶头;氧化膜
中图分类号:TG333.8文献标志码:B文章编号:1008—0716(2012)03—0056—04
doi:i0.3969/j.issn.1008一O716.2012.03.013
A method of creating oxide film 0U the piercing plug through
producing low-carbon steel
GUAN月 ot/an
(Steel Pipe and Bar Business Dept.,Baoshan Iron&Steel Co.,Ltd.,
Shanghai 200940,China)
Abstract:When a small piercer was used to produce hot—rolled seamless steel tubes,the plug
would fail because of breaking head,cohering steel,losing ground mass and cracking.A piece of
thin oxide film with FeO and Fe3 O4 as its main composition would be formed on the plug surface
GB/T35067——2018《石油天然气工业用耐腐蚀合金复合弯管》与GB/T35072——2018
4钼基顶头的规范使用
实际生产过程中,若钼基顶头使用不规范,会
造成顶头黏钢、表面裂纹的产生,进而影响顶头寿
命并易使产品出现内折缺陷。钼基顶头的不规范使
用主要表现在以下几方面:
(1)顶头不先预热直接进行穿孔,通常表现
为穿孑L生产出的前1—3支毛管内表面通支呈螺旋
形内壁缺陷,同时顶头与连接接头的配合易松动;
(2)顶头遇水开裂及表面龟裂后,依然继续进
行穿孑L生产,通常表现为生产出的毛管内表面通支
呈螺旋形或者直线型或者片状内折缺陷;
(3)顶头表面黏钢及磨损后,依然继续进行穿
孔生产,通常表现为生产出的毛管内表凹凸不平或
头尾有一端有内折缺陷。
为更好地控制内折缺陷,针对钼基顶头的规范
使用,制定如下措施:
(1)穿孔T91钢管坯时,在穿孔前将钼基顶
头预热到850~950℃[B],并在钼基顶头的表面均
匀涂一层玻璃粉和抗氧化剂(玻璃粉和抗氧化剂的
比例为3:1),以便对顶头起到润滑和减少顶头氧
化的保护作用。当出现轧卡或设备出现故障情况,
排除故障后继续开始生产前,要重新预热顶头,确
保钼基顶头温度不低于850 oC。
(2)避免冷却轧辊的冷却水直接淋到管坯和钼
基顶头上,轧辊冷却水应该采用两根水管纵向均匀
冷却两轧辊外侧,防止钼基顶头与冷却水接触而引
起钼基顶头开裂及表面龟裂。另外,每次穿孔前要
待管坯进了喂钢槽才能将顶头送进封闭的孔型中。
(3)一根管坯穿孔完成后,需要及时检查顶头
表面质量,要求顶头不能出现黏钢、开裂、严重磨
损等情况,不符合质量要求时,要及时清除表面黏
钢或更换顶头,然后均匀涂上玻璃粉和抗氧化剂再
继续生产。 5应用效果
采用新加热制度,设计合理的钼基顶头及其连
接接头结构,规范钼基顶头使用制度等措施后,一
支钼基顶头穿孑L管坯支数达到363支,平均小时穿
孑L管坯支数达到67支左右,毛管产品质量稳定,
生产成本下降约713元/t。
6参考文献
[1]董少峰,郭继保.锥形辊穿孔机顶头辗轧锥角的精益设 计及验K[J 3.钢管,2014,43(6):68—71.
