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大口徑厚壁鋼管缺陷:偏析、縮管、縮孔與縮松、氣孔以及裂紋等

在鑄錠生產(chǎn)中由于金屬和厚壁鋼管本身性質、熔煉鑄造過程中技術條件的控制以及設備等原因,會給鑄錠帶來許多不同形式的缺陷。有些缺陷,經(jīng)過清理或稍許加工能排除,不影響產(chǎn)品質量,可看做合格鑄錠;有些缺陷則不能排除,只好報廢重熔。

    就幾種常見大口徑厚壁鋼管缺陷分述如下。

    1.偏析

    所謂偏析就是鑄錠內(nèi)成分不均勻。一個晶粒內(nèi)的厚壁鋼管成分不均勻,叫晶內(nèi)偏析。鑄錠整個體積內(nèi)成分有變化,不同部位成分有顯著差別的,叫區(qū)域偏析。區(qū)域偏析又分下面幾種。

    當鑄錠中心部分易熔組元多時,叫正偏析或正常偏析。鑄錠外層部分易熔組元多時,叫反偏析。由比重造成的鑄錠上下成分不同,叫比重偏析。

    晶內(nèi)偏析可以通過均勻化退火消除。

    比重偏析可以利用澆鑄時攪拌、加快冷卻速度或添加其他元素阻礙晶體上浮下沉來減輕。

    正偏析的產(chǎn)生是在冷卻速度相當慢的情況下,鑄錠由外向里凝固,先凝固的是高熔點成分,隨著結晶面的推進,原來在外圍的易熔成分被推向鑄錠中心。

    反偏析正相反,由于冷卻速度大,先凝固的高熔點成分收縮造成枝晶間空隙,易熔成分因受到壓力通過這些空隙被擠到鑄錠外層造成的。嚴重的反偏析會造成鑄錠“出汗”(偏析瘤)和結疤。

    對區(qū)域偏析可以通過控制鑄造工藝因素來減弱或排除。

    2.縮管縮孔與縮松

    這些缺陷是鑄錠厚壁管在凝固時體積收縮造成的。液體金屬在冷卻過程中,接近模壁的地方(四邊與底部)先凝固,上部和中間仍為液體。凝固部分要收縮,液體補充,等全部凝固完了鑄錠上部形成一管狀(28 (a)),叫縮管,氧化物夾渣都集中在這里,這一部分只能切除不能利用。為了減小縮管,生產(chǎn)中往往在凝固過程中,隨著收縮再逐漸補充一些液體金屬(叫補縮),消除或減小縮管的影響。

    液體金屬在冷卻過程中,除接近四周模壁處先凝固外,上部因敞開受大氣冷卻也會慢慢凝固,而中心部分最后凝固。這中心部分凝固時也需要補縮,但此時無液體補充,在鑄錠中部出現(xiàn)孔洞,叫縮孔(圖28b))。

    如果孔洞很小很分散,叫縮松(28(c))。

    這類缺陷,在澆鑄過程中,降低澆鑄速度、提高冷卻速度或采用保溫帽以及補縮等辦法均可減輕或消除。連續(xù)鑄造沒有縮管、縮孔這類缺陷的危害,因為鑄錠無限長。

    3.氣孔

    厚壁鋼管在熔煉過程中吸氣,除氣精煉做的不好,凝固時氣體析出,如果不能讓它逸出鑄錠之外,就會留在鑄錠中,形成圓孔(28(d));還有涂料選擇的不當或涂料過多,也會造成氣孔。氣孔多與縮松混在一起很難分辨。

    4.裂紋

    鑄錠因裂紋而報廢的數(shù)量頗大。厚壁鋼管在凝固過程中產(chǎn)生的裂紋,叫熱裂紋;在完全凝固以后產(chǎn)生的裂紋,叫冷裂紋。這些裂紋都是因為鑄錠內(nèi)由于溫差或其他原因造成內(nèi)應力,而內(nèi)應力超過了合金當時的抗拉強度或允許的塑性造成的。熱裂紋在高溫時發(fā)生的,與冷裂紋不同,斷口往往被氧化。

    不銹鋼圓鋼上比較典型的內(nèi)裂紋多屬于熱裂紋;則扁錠上所發(fā)現(xiàn)的裂紋主要是冷裂紋。圓錠和扁錠上的裂紋形式不同,圓錠上的裂紋由中心向外延伸;而扁錠上的裂紋則由表面向內(nèi)部延伸。圓錠和扁錠的裂紋類型如圖29和圖30。

    當鑄錠凝固后并冷卻到室溫時所產(chǎn)生的裂紋最危險。此時產(chǎn)生裂紋有時能使鑄錠炸開,使設備、工具造成損失,甚至發(fā)生人身事故。

    為了避免大口徑厚壁鋼管裂紋,除注意合金成分外,還應注意正確設計鑄模(結晶器)及正確執(zhí)行操作規(guī)程。設法將內(nèi)應力降低到最低限度。有人證明,如果合金在結晶過程中,延伸率大于0.3%,將不會產(chǎn)生熱裂紋;如果厚壁管凝固以后,延伸率超過1.5%,就不會產(chǎn)生冷裂紋。

    5.鑄錠加工

    鑄錠脫模后應立刻打爐號并取樣分析。鑄錠規(guī)格是不銹鋼管壓力加工車間根據(jù)設備能力、產(chǎn)品規(guī)格和工藝條件等因素提出來的。因此,熔鑄車間不僅在合金成分、組織等方面保證達到要求,同時還應保證無缺陷和尺寸合格。

    鑄錠在熔鑄車間的加工,一般只切斷和銑面(車面)。錠模鑄造的銅合金、鎳合金及易產(chǎn)生反偏析的鋁合金鑄錠,都要銑面,把表面缺陷(如裂紋、結疤、夾渣和凸凹不平等)除掉,并保證尺寸在要求的公差之內(nèi)。

    半連續(xù)鑄錠很長,應根據(jù)不銹鋼管加工車間要求切成一定長度的錠坯。鑄錠本身還要切頭去尾(一般切去70150毫米)。

    經(jīng)過檢驗,各項要求均合格,發(fā)給壓力加工車間。這時鑄錠生產(chǎn)才算完成。

    近年來,有人把鑄錠和厚壁鋼管壓力加工連在一起,鑄錠從結晶器出來后就進入軋機,這是人們稱為連鑄連軋的新工藝。

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文章作者:不銹鋼管|304不銹鋼無縫管|316L不銹鋼厚壁管|不銹鋼小管|大口徑不銹鋼管|小口徑厚壁鋼管-浙江至德鋼業(yè)有限公司

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