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早在1925年人们就已经掌握,钢同有色金属一样可以用挤压法进行变形。由于设备和工具成本低、产品断面丰富,这种钢的热成型方法愈来愈受到人们的重视。1941年SejournetJ在于仁恩电炉公司的协助下,试验成功了玻璃润滑剂,使钢的热挤压的发展成为可能,并迅速在全世界范围推广。
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 。
挤压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。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,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。目前采用酸碱联合法。
随着我国经济建设的快速发展,不锈钢钢管的消费量不断增加,不锈钢无缝钢管的需求量日趋扩大,市场前景看好。不锈钢具有优异的耐蚀性、成型性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点,在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中得到广泛应用。Φ89mm以下300系列奥氏体不锈钢无缝钢管因其具有良好的综合性能,在锅炉、石化行业中得到大量使用。特别是在锅炉行业中作为热交换器的重要母材来使用。
自Φ89mm以下300系列不锈钢无缝钢管国产化以来,涌现出大量的生产加工企业,主要包括江苏武进不锈钢股份有限公司、浙江久立特材科技股份有限公司以及攀钢集团江油长城特殊钢有限公司等;主要的生产工艺路线有:“穿孔+多道次冷轧(拔)”或“挤压+多道次冷轧(拔)”。因每道次变形量有限,要制成成品常需要多道次的冷轧或冷拔。由于不锈钢的冷加工硬化和表面质量等原因,在进行每道次的冷轧或冷拔前,需进行退火热处理、酸洗、润滑等一系列处理。繁杂的工序带来生产流程长、生产周期长、产量低、成材率低、成本高以及酸洗污染环境等问题。
在生产奥氏体不锈钢无缝钢管时存在以下技术难点:
(1)确定不锈钢钢管坯料加热工艺制定有一定难度。不锈钢加热温度范围窄,其导热率与碳钢差别也较大。在加热制度设计上,为保证加热质量,必须将加热速度控制在合理的范围之内。而在高温时,过长的高温保温时间和过高的保温温度易导致坯料晶粒组织产生δ铁素体以及出现晶粒长大严重现象,从而造成钢管内表面缺陷。
(2)变形工艺参数设定需重新选择,明显不同于碳钢钢管。与碳钢钢管相比,不锈钢钢管具有变形抗力大、热膨胀系数大、低温段热导率低、宽展大、易黏钢的特点,在穿孔、定(减)径工艺参数的设定上与碳钢钢管有明显差异。
(3)不锈钢钢管在线水冷热处理技术需要确立。在线水冷不同于离线固溶,在线水冷不需再次对钢管进行加热,如何利用变形余热进行在线处理,保证钢管的力学性能可满足后续加工要求。
攀钢集团成都钢钒有限公司为达到局部以热代冷、简化工序、降低成本、缩短生产周期的目的,通过生产工艺优化、创新,开发出一种在热轧机组进行轧制和在线水冷的工艺,直接生产出接近终冷轧成品尺寸的不锈钢无缝钢管坯料。
设计开发的“热轧(穿孔+定径)+在线水冷”生产Φ89mm以下不锈钢无缝钢管坯料生产工艺,可减少中间冷轧(拔)道次,极大地简化工艺流程。
采用在线水冷热处理,将不锈钢无缝钢管坯料的入水温度控制在920~950℃,可有效保证各方面性能满足后续冷加工要求,能够实现代替离线固溶的目的。
不锈钢管的种类有很多种,但是主要的有以下几种用途:
一、不锈钢管的分类
1、按生产方法分类:
(1)无缝管——冷拔管、挤压管、冷轧管。
(2)焊管:
(a) 按工艺分类——气体保护焊管、电弧焊管、电阻焊管(高频、低频)。
(b) 按焊缝分——直缝焊管、螺旋焊管。
2、按断面形状分类:(1)圆形钢管;(2)矩形管。
3、按壁厚分类——薄壁钢管、厚壁钢管
4、按用途分类:(1)民用管分圆管、矩管、花管,一般用于装饰、建筑、结构等方面;
(2)工业管:工业配管用钢管、一般配管用钢管(饮用水管)、机械构造/流体输送管、锅炉热交换管、食品卫生管等。一般应用于工业的各个领域如:石油化工、造纸、核能、食品、饮料、医药等行业对流体介质要求较高管道。
二、无缝钢管
不锈钢无缝管是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。
1.无缝钢管的制造工艺及流程:
冶炼>钢锭>轧钢>锯切>剥皮>穿孔>退火>酸洗>上灰>冷拔>切头>酸洗>入库
2.无缝钢管的特点:
从上面的工艺流程我们不难看出:其一、该产品的壁厚越厚,它就越具有经济性和实用性,壁厚越薄,它的加工成本就会大幅度的上升;其次、该产品的工艺决定它的局限性,一般无缝钢管精度低:壁厚不均匀、管内外表光亮度低、定尺成本高,且内外表还有麻点、黑点不易去除;其三、它的检测及整形必须离线处理。因此,它在高压、高强度、机械结构用材方面体现了它的优越性。
三、焊接钢管
焊接钢管简称焊管,是用钢板或钢带经过机组和模具卷曲成型后焊接制成的不锈钢管。
1. 钢板>分条>成型>溶接>感应光亮热处理>内外焊道处理>整形>定径>涡流检测>激光测径>酸洗>入库
2.焊接钢管的特点:
从上面的工艺流程我们不难看出:其一、该产品是连续在线生产,壁厚越厚,机组及溶接设备的投资就越大,它就越不具有经济性和实用性。壁厚越薄,它的投入产出比就会相应下降;其次该产品的工艺决定它的优缺点,一般焊接钢管精度高、壁厚均匀、不锈钢管件内外表光亮度高(钢板的表面等级决定的钢管表面亮度)、可任意定尺。因此,它在高精度、中低压流体应用方面体现了它的经济性及美观性。