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无缝钢管轧制钢管表面开裂原因

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 中国无缝管网调查队获悉:理论上讲,非金属夹杂物破坏了圆钢基体的连续性和致密性,造成组织的不均匀,在外力的作用下会引起应力集中,从而降低钢的机械性能及加工性能,在无缝钢管生产过程中易造成钢管开裂。包钢无缝钢管厂生产的27simn液压支架用厚壁无缝钢管,材质为27SiMn,规格为299.00 mm×40.00 mm,在定径过程中管体出现纵向局部开裂。为此取回问题管样,以便进行检验并分析开裂原因。液压支架用无缝钢管主要用于煤矿、大型机械等专用设备,需要反复承受拉伸、压缩、弯曲和振动冲击等多种作用力,必须有足够的强度和刚度。生产工艺流程:顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→喂CaSi线→圆坯连铸→管坯加热→一次穿孔→二次穿孔→自动轧管→均整→再加热→定径→矫直→无损探伤。1理化性能检测取样状态:定径后出现局部开裂的管样;断口宏观特征:管体沿纵向局部开裂,长度约300 mm,且有约16°的旋进角,钢管管体表面无明显的刮伤痕迹。
  
  精密无缝钢管厂价格持续上涨,然而买家并不买账,商家出货倍感艰难,持货拒跌情绪有所加剧,然而原材料价格攀升所致。 从宏观方面来看,中钢协称国内精密无缝钢管厂家今年因区域、原材料来源、生产成本。路透社消息称,中国钢铁工业协副会长王晓齐表示,中国精密无缝钢管厂产品价格今年预计将会稳中拉涨,因为各大钢厂去产能所致,主要原料价格走高。中国经济增长复苏正推动我国对钢材与铁矿石的需求,从而导致冷拔精密无缝管价格至数月上浮。预期未来几个月的冷拔精密无缝钢管价格平稳上涨趋势不会发生改变。
  
  再有,国际货币基金组织下调中国GDP增速预期。聊城钢管协会副会长回答记者提问时表示,精密无缝钢管厂经济依然可以保持7.75%的年增率。
  
  中国无缝管网调查队获悉:初步分析,较多的夹杂物是引起无缝管管体开裂的主要原因。夹杂物的形态分析Al2O3和MgO--Al2O3均属于脆性夹杂,硬度高且难以熔化,在热加工过程中虽然尺寸和形状不发生变化,沿加工方向呈串链状分布。mCaO--nAl2O3、2CaO--SiO2和高熔点的CaS均属于不变形夹杂,在热加工过程中不变形,仍保持散点状或球状。硅酸盐夹杂常以多相形式复合存在,当钢水凝固速度较快时,液态的硅酸盐来不及结晶,其全部或部分以过冷液体(即玻璃态)存在于钢中。低熔点的FeS属于塑性夹杂,在热加工过程沿加工方向延伸呈条状排列。夹杂物的来源分析夹杂中含有CaS和FeS,以及大量的mCaO--nAl2O3、2CaO--SiO2和MgO--Al2O3,它们在成分中所占的比例,与精炼钢包渣的成分完全吻合,且夹杂为多种氧化物组成的复合相,颗粒尺寸较大(几十微米),这足以说明钢水中卷入了精炼渣。转炉出钢采用有Al工艺进行终脱氧,精炼炉喂CaSi线进行深脱硫,这些终脱氧产物和深脱硫产物,在精炼后期由于吹氩搅拌不充分,致使夹杂未能充分上浮和分离而留在钢水中。采用弧形连铸机,液相穴内的夹杂物被内弧侧捕捉而未能上浮到结晶器液面,因而在钢管管坯圆截面的内弧侧造成大量的聚集,形成皮下夹杂。裂纹的形成分析在斜轧穿孔过程中,钢管管坯表面层受三向压应力作用,管坯中间的塑性区不仅受切应力作用,还受到切向、轴向拉应力作用。
  
  由于夹杂物强烈的隔离作用,使该钢管管坯部位的金属受力严重不均,产生显微裂纹,在切向拉应力(属于破坏性应力)的作用下显微裂纹进行扩展。由于穿孔机、均整机均属于斜轧,对钢管管坯产生巨大的扭矩,故裂纹多表现为螺旋状。而轧管机、定径机均属于纵轧,随着钢管的纵向延伸,螺旋角度在变小。裂纹的扩展分析显微裂纹形成后,随着裂纹的扩展,裂纹尖端应力也随之增大,而此时钢件有效截面却在减小,但这并不意味着一定会引起材料的宏观裂纹,因为显微裂纹尺寸一般远小于临界裂纹长度。钢中含有较多的Si、Mn元素,这会降低钢的导热性能,增大钢管沿壁厚方向的温度梯度。现场为了提高生产率而采用快速再加热的方式,由于奥氏体的比容小,升温过快使得表层先发生奥氏体相变而急速收缩,产生很大的切向拉应力,为裂纹的扩展提供充足的能量。由于夹杂物的分布均靠近管体的外表面,根据最小阻力定律,裂纹将向外表面扩展形成纵向裂纹,晶粒有长大倾向说明管坯产生轻微过热,降低了晶粒间的结合力,开裂部位存在氧化和脱碳现象充分说明了这一点。在裂纹扩展过程中,若拉应力变小或遇到压应力区域,裂纹扩展将终止;若裂纹扩展遇到铁素体(属于韧性相),铁素体会产生塑性变形,吸收变形功从而松弛应力,并使裂纹尖端曲率半径增大而钝化,增大裂纹扩展阻力,使得裂纹将难以继续扩展或减缓扩展速度,所以裂纹也会改变方向,但一般很少裂透。
  
  中国无缝管网调查队获悉:改进措施及效果,为防止钢水中卷入精炼渣,应控制好氩气的工作压力和流量、保证足够的软吹时间,以便让终脱氧北京科技大学学报第34卷产物和深脱硫产物有充分的条件浮入渣中,最终保证铸坯有好的原始洁净度。为防止钢管再加热过程由于升温过快而发生开裂,应采用低温预热或减慢加热速度的方式,严格控制加热温度和保温时间,确保加热均匀而不过热。实施效果经过对后续27SiMn厚壁无缝钢管的生产跟踪,管体的材质得到明显地改善,非金属夹杂含量大幅降低,再未出现钢管管体轧制开裂现象,从而证明改进措施是切实而有效的。结论,(1)精炼后期吹氩不充分,夹杂未能充分上浮和分离而留在钢水中。(2)连铸阶段液相穴内的夹杂物被内弧侧捕捉而不能上浮到结晶器液面,聚集在圆管坯的内弧侧。(3)管坯中存在较多的非金属夹杂物,特别是大颗粒的脆性夹杂和不变形夹杂,在斜轧过程中产生螺旋状裂纹。(4)再加热过程的快速升温,增大钢管沿壁厚方向的温度梯度,外表面由于相变收缩而产生切向拉应力,裂纹进一步扩展从而导致局部开裂。液压支架用无缝钢管轧制开裂原因分析包钢(集团)公司技术中心!包头014010在轧制27SiMn液压支架用无缝钢管的过程中,管体出现局部开裂,对管体的化学成分进行了检验,利用金相显微镜和扫描电镜对其进行微观分析。分析结果表明,连铸坯中存在较多的非金属夹杂物,破坏了圆钢钢基体组织的连续性,在轧制过程中,该部位的金属受力不均产生显微裂纹。再加热过程的快速升温,增大钢管沿壁厚方向的温度梯度,外表面由于相变收缩而产生切向拉应力,显微裂纹进一步扩展从而导致局部开裂。对夹杂物做定性分析,找出其来源,并提出相应的技术改进措施。液压支架;;轧制;;应力;;裂纹;;非金属夹杂物。
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