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挤压无缝钢管时玻璃润滑剂起到的作用

2018-08-02   来源:   点击数:44次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合适字体大小:
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  中国无缝管网本报讯:20G和12Cr1MoVG作为锅炉用优质碳素钢、合金钢的代表,在实践中已经得到广泛的应用和发展。12Cr1MoVG是较早开发成功,应用较成熟的低合金珠光体热强钢,含碳量较低,工艺性、导热性好,具有较高的持久强度和持久塑性。传统钢挤压生产采用石墨(片状石墨与机油、焦油或油脂等混和成的涂料)作为润滑剂。但石墨润滑剂的缺点是:①导热系数较大,隔热差、工模具温升大,磨损快,挤压长产品困难。②容易引起产品增碳,当挤压不锈钢时容易产生晶间腐蚀,故挤压后必须去除渗碳层,结果增加了金属消耗。③往往会使环境污染。
  
  玻璃润滑剂与石墨相比,其优点是:①玻璃导热系数小,能防止坯料表面过快冷却,同时也能起到保护工模具作用。②具有良好的润滑性能,可采用大的挤压比和提高挤压速度,从而可扩大挤压机生产的产品范围。③玻璃润滑剂化学稳定性好,不会引起组织缺陷。④可以方便地改变玻璃润滑剂的配比,获得不同的物理性能(如软化点、粘度等),以适应挤压不同材质的产品需要。⑤使用玻璃作为润滑剂时可以保持清洁。总之,玻璃润滑剂优点显著。国外许多研究结果指明,挤压钢时采用玻璃润滑剂效果最好。
  
  中国无缝管网本报讯:挤压无缝钢管时必须进行润滑的部位有:挤压模、挤压筒和芯棒三个部位。
  
  (1)挤压模的润滑:模子的润滑常用将玻璃粉压制成玻璃垫的方法,即在挤压前把玻璃垫置于模子与坯料之间。为了保证玻璃垫能连续软化在摩擦表面上,要求玻璃垫的形状与模孔入口锥和坯料端部形状相吻合。玻璃垫外径一般比挤压筒直径小3~5mm。玻璃垫内孔直径小于或等于模孔直径。玻璃垫的厚度一般取坯料长度的4%~8%。
  
  (2)挤压筒和芯棒的润滑:挤压筒和芯棒的润滑应选用软化点低、粒度小的玻璃粉涂敷在钢坯内孔和外表面。此外,也可以用玻璃布缠包绕在坯料表面上和将玻璃布条绕在芯棒上的方法。
  
  (3)钢管表面玻璃膜的去除:由于挤压时采用了玻璃润滑剂,挤压钢管内外表面上残留一层厚度20~50μm的玻璃膜,其性质硬而脆,有害于以后的加工和使用,必须清除。清除方法有机械法和化学法。机械法有喷丸、水冷和拉伸矫直等方法。应用化学法清除玻璃膜时,由于在钢管表面上残留的玻璃润滑剂具有较高的化学稳定性,清除它需要采用碱溶液或酸溶液。酸洗法的不足之处在于对各种钢管材质的侵蚀性大,可能使钢管表面产生过酸洗,尤其对碳钢的侵蚀性更大,因此应用上受到限制。目前采用酸碱联合清除法。一般用于制造蒸汽温度在540℃以下的集箱、蒸汽管道,金属壁温不超过580℃的过热器、再热器及部分铸锻件,是目前高参数火力发电厂中应用最普遍的主蒸汽管道、再热器管道用钢之一。随着我国电站机组运行参数和单机容量的急剧增加以及高温锅炉管道向大口径发展的需要,促进了高温高强锅炉管的进一步研究,而目前国内可生产的热轧(拔)无缝钢管最大外径规格达720mm,更大直径的无缝钢管只能通过热扩径工艺等来实现。较生产成本高和生产设备昂贵的热轧无缝钢管而言,采用具有生产流程简单、质量稳定、经济实用等特点的推制式热扩工艺,可以在较短的时间内使钢管直径增大,且成本低,生产效率高。也正因为如此,作为冶炼、轧管主线延伸的推制式热扩钢管很好的填补了国内外各大钢厂生产非标、特殊型号大口径无缝钢管欠缺的空白,解决了用户的特殊需求。
  
  推制式热扩钢管过程实质为一种特殊的形变热处理。通过对低温形变退火处理的20G和12Cr1MoVG无缝钢管、原管以及经后续热处理后的钢管在显微组织、室温力学性能等方面进行对比分析研究,并参考GB5310-2008标准进行了评价。
  
  实验用材料的化学成分符合GB5310-2008的要求。双相不锈钢是既有奥氏体又有铁素体组织结构且两相独立存在并含量较大的一类不锈钢。第三代双相不锈钢又称为超级双相不锈钢PRE(Cr%+3.3×(Mo+0.5W)%+16N%)≥40。
  
  中国无缝管网本报讯:S32750(022Cr25Ni7Mo4N)是一种典型的超级双相不锈钢,钢中Cr、Mo、N含量高,具有良好的耐点蚀、缝隙腐蚀性能。适用于石油化工、炼油、真空制盐、烟气脱硫等腐蚀环境更为苛刻的领域。
  
  S32750(022Cr25Ni7Mo4N)超级双相不锈钢热加工塑性低,热变形抗力高。针对钢种材料特性,研究了太钢SMS-MEER的6000挤压机热挤压工艺。主要研究内容为预热热处理制度、扩孔变形量、感应加热制度、热挤压变形量、冷却制度及热挤压管坯性能。
  
  试验材料采用电炉+AOD+LF炉冶炼,径锻后车光至Φ219mm,S32750的主要成分见表1。
  
  表1 S32750的化学成分
  
  元素CSiMnPSCrNiMoN
  
  标准要求≤0.030≤0.80≤1.20≤0.035≤0.02024.00~26.006.00~8.003.00~5.000.24~0.32
  
  实际0.0220.0541.030.0290.00124.947.153.930.28
  
  工艺流程:管坯准备→环形炉预热→一次感应加热→扩孔→二次感应加热→挤压→冷却。
  
  挤压设备为6000吨卧式挤压机。根据成品管尺寸要求,挤压筒选择为Φ230mm,挤压针为Φ75mm,挤压模为Φ89mm,成品钢管规格为Φ89×7mm。此规格挤压机的最大安全负荷为38MN。同时准备了挤压双相不锈钢专用玻璃粉润滑垫和玻璃粉。
  
  在该热挤压工艺下,S32750完成挤压,表面质量良好。取钢管头尾进行拉伸试验,执行ASTM A370标准,试验结果均满足标准要求。
  
  针对不同的成分设计,随铁素体增加,强度增加,随奥氏体增加,韧性增加,强度降低。然而对同一钢种而言,相比例对力学性能的影响无明显变化。
  
  对挤压管的金相分析表明,铁素体与奥氏体相呈条带状分布,铁素体相所占比例为49.52%,且晶界纯净无析出,满足ASME标准规范要求。钢管的硬度和腐蚀性能试验结果均满足标准要求。研究结果表明:
  
  1)S32750(022Cr25Ni7Mo4N)超级双相不锈钢σ相有害相析出区间为800~1020℃,预热采用750℃、2.75h,无有害相析出,温度均匀;
  
  2)热加工温度1100~1200℃,扩延系数1.056,挤压比19.9,热挤压表面质量良好;
  
  3)挤压后快速冷却,组织良好;
  
  4)热挤压状态性能满足标准要求,可以直接交货。推制式低温形变退火规范主要参数是:20G(扩管温度80~730℃、扩径比1.30、扩管速度300mm/min,线圈规格750mm、线圈频率2500Hz以及910℃正火热处理);12Cr1MoVG(扩管温度750~800℃、扩径比1.27、扩管速度170mm/min,线圈规格750mm、线圈频率2500Hz以及990℃正火+740℃回火)。
  
  结果显示,采用推制式低温形变退火生产的20G、12Cr1MoVG无缝热扩钢管保留了原管的铁素体+珠光体组织,其晶粒度、非金属夹杂物和室温力学性能均达到GB5310-2008的要求,从经济成本、节能减排以及现今提倡低碳经济的现实要求上看,12Cr1MoVG后续的热处理可以省略。20G无缝原管低温形变退火后产生的带状组织,可以通过后续正火热处理得到消除,且后续热处理管具有较好的综合性能,符合GB5310-2008的要求。中国无缝管网本报讯
  
  
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