连铸圆管坯低倍组织主要由3个区组成:靠外表层的等轴细晶区、像树枝状的晶体组成的柱状晶区、中心是粗大的的等轴晶区
连铸圆坯的低倍组织缺陷对管坯的加工性能、力学性能和钢管质量产生很大的影响。常见的低倍组织缺陷有:管坯皮下气泡、疏松、缩孔、皮下裂纹、中心裂纹、组织偏析等。
管坯的皮下气泡:存在连铸坯表面的附近,形态为椭圆形。一般认为钢水脱氧不足是管坯皮下气泡产生的主要原因。一般需要对保护渣、铁合金、钢包、中间包进行烘烤、注流采用保护浇注。对于要求更高的钢种,还要采用炉外精炼的方法对钢水进行脱气。存在皮下气泡的连铸圆管坯,在加热炉加热时气泡内表面会被氧化,轧后无法焊合就会形成钢管表面缺陷。
管坯皮下裂纹:存在于连铸圆管坯的柱状晶区和表面细晶区过渡附近。距离管坯表面3~10 mm。只要此裂纹不贯通到外表面,就不会被氧化,在轧制压力的作用下会焊合。一般不会产生严重的表面质量。
中间裂纹和中心裂纹:存在于连铸圆坯的柱状晶区,一般来讲中间裂纹的方向和柱状晶的方向是一致的。有研究表明,连铸管坯的中间裂纹和中心裂纹是造成无缝钢管内折的主要原因。穿孔时,管坯在轧辊和导向工具所组成的椭圆孔型中受到反复拉压应力的作用,其中间裂纹或中心裂纹得到扩张或氧化,产生钢管内折。连铸圆坯的中心裂纹或者中间裂纹扩张以后而形成的钢管内折,一般较深,常常会造成钢管废品。
管坯的疏松与缩孔:存在于管坯中心部分的等轴晶区内。管坯疏松是因为铸坯在凝固过程中超前的晶粒作用,液态金属运动基于向凝固方向冷却产生收缩受到阻碍,或者由管坯液态部分下沉的晶粒妨碍铸坯的补缩形成。当疏松达到一定程度的时候,铸坯就会出现缩孔。其分布状态在管坯中不连续。分布密度比较均匀、弥散度较高的连铸管坯中心疏松,对斜轧穿孔过程不但没有危害,反而是有利的。北京科技大学朱景清教授通过实验已经证明该点。并且,在顶头鼻部前端有一个5 mm的金属带,此金属将开裂的管坯中心与顶头分开,从而避免了内折和裂纹的缺陷。
管坯的偏析:包括组织偏析、成分偏析和结晶区域偏析等。存在穿晶的连铸管坯必须报废,不允许投放轧管。
生产方法 | 基 本 工 序 | ||
穿 孔 | 轧管 | ||
热 轧 法 | 在自动轧管机组上 轧制 | 圆管坯在二辊式穿孔机 上穿孔 | 在带回送辊的二辊式轧 管机上带短顶头轧制 |
在周期轧管机组上 轧制 | 圆钢锭或管坯在二辊式 穿孔机上穿孔; 方形或多角形钢锭在水 压机上穿孔 | 在带变断面孔型的周期 轧管机上带长芯棒轧制 | |
在连续式轧管机组 上轧制 | 圆管坯在三辊或二辊式 穿孔机上穿孔; 连铸方坯或方钢锭在二 辊式压力穿孔机上穿孔 | 在7~9架连轧管机上长 芯棒轧制; 附带张力减径机 | |
在三辊轧管机组上 轧制 | 圆管坯在二辊式穿孔机 上穿孔; 连铸坯在三辊式穿孔机 上穿孔 | 在三辊式斜轧机上带长 芯棒轧制 | |
在延伸轧管机组上 轧制 | 在二辊式穿孔机上穿孔 | 在带圆盘形拉力导辊的 二辊斜轧机上带长芯棒 轧制 | |
在行星式轧管机组 上轧制 | 采用铸造空心管坯 | 在行星式轧管机上轧制 |
生产方法 | 基 本 工 序 | ||
穿 孔 | 轧管 | ||
顶管法 | 在水压机上冲成杯形毛 管 | 在顶管机上顶制 | |
挤压法 | 管坯加热后在挤压机上 挤压成型 | 可继续轧制或拔制 | |
冷轧法 | 用热轧管料在冷轧管机 上轧制 | ||
冷拔法 | 用热轧或冷轧管料在冷 拔机上拔制 | ||
炉 焊 | 链式炉焊 | 加热的管坯通过焊管模 成型 | 成型同时焊接 |
连续炉焊 | 加热的管坯在辊式成型 焊接机上弯曲成型 | 成型同时焊接 | |
电 焊 | 电阻焊 | 在辊式成型机上连续弯 曲成型 | 在电阻焊管机上焊接 |
电弧焊 | 在压力机上压制成型或 在辊式弯曲机上卷曲成 型(直缝),在成型机上连 续弯曲成型(螺旋缝) | 在埋弧自动焊管机上焊 接 | |
电感焊 | 在辊式成型机上连续弯 曲成型 | 在电感焊管机上焊接 |
1、按生产方法分类
(1)无缝管——热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管、顶管 。
(2)焊管 。
(a)按工艺分——电弧焊管、电阻焊管(高频、低频)、气焊管、炉焊管。
(b)按焊缝分——直缝焊管、螺旋焊管 。
2、按断面形状分类
(1)简单断面钢管——圆形钢管、方形钢管、椭圆形钢管、三角形钢管、六角形钢管、菱形钢管、八角形钢管、半圆形钢圆、其他 。
(2)复杂断面钢管——不等边六角形钢管、五瓣梅花形钢管、双凸形钢管、双凹形钢管、瓜子形钢管、圆锥形钢管、波纹形钢管、表壳钢管、其他。
3、按壁厚分类
分为薄壁钢管、厚壁钢管。
4、按用途分类
管道用钢管、热工设备用钢管、机械工业用钢管、石油、地质钻探用钢管、容器钢管、化学工业用钢管、特殊用途钢管、其他
焊接钢管按焊缝的形式分为直缝焊管和螺旋焊管。直缝焊管生产工艺简单,生产效率高,成本低,发展较快。螺旋焊管的强度一般比直缝焊管高,能用较窄的坯料生产管径较大的焊管,还可以用同样宽度的坯料生产管径不同的焊管。但是与相同长度的直缝管相比,焊缝长度增加 30~ ,而且生产速度较低。因此,较小口径的焊管大都采用直缝焊,大口径焊管则大多采用螺旋焊。
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