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拋丸機在X60M管線鋼表麵重皮原因分析與改進

文章出處:未知 編輯:拋丸機發表時間:2019-04-02 13:58:22 瀏覽人數:1301,1,0
  摘    要:針對X60M管線鋼批量性下表麵重皮缺陷, 采用3種不同邊部狀態的鑄坯開展對比試驗, 跟蹤檢查軋後鋼板對應表麵質量, 並利用金相顯微鏡進行微觀組織特征分析, 研究X60M管線鋼批量性下表麵重皮缺陷產生的原因, 組織開展質量攻關。結果表明:鋼板表麵重皮的主要原因是鑄坯表麵質量差、切割掛渣、加熱爐爐筋管刮傷、出鋼滑台刮傷等, 最終提出改進措施。

  0前言

  隨著國民經濟的發展, 中厚板需求量不斷增加, 約占鋼材總需求量的12%~15%表2 試驗鋼鑄坯表麵質量情況。中厚板品種增多、應用範圍和領域擴大, 在鋼材中的生產比重呈上升趨勢;產量增長、用量增加、市場競爭加劇以及消費市場日趨成熟, 用戶也在注重鋼板性能的同時更加關注外觀質量。如果鋼廠在生產中沒有嚴格實行質量控製, 就會產生重皮、麻點、劃傷、壓痕等表麵缺陷, 嚴重影響板材質量圖1 試驗鋼板下表麵不同位置重皮宏觀形貌。尤其是X60M以上高等級海底輸油管線鋼, 表麵重皮等缺陷部位將成為微生物富集點, 加快腐蝕速度。本文就中厚板管線鋼生產過程表麵重皮原因進行分析, 並提出改進措施, 同時強化推鋼式加熱爐加熱工序對中厚板表麵質量的控製, 滿足用戶及產品使用要求。

  1 試驗與研究

  1.1 試驗材料

  試驗材料為220 mm×1 510 mm×2 090 mm規格X60M管線鋼連鑄坯, 主要化學成分見表1。

  1.2 試驗方案

  為了進行對比試驗, 通過鑄坯內外弧切角、修小圓角、保留原始邊, 將鑄坯毛刺清除幹淨, 並分別裝入2#、3#推鋼式加熱爐, 軋製成鋼板後在3#冷床翻板機處初步檢查上、下表麵質量, 經熱處理拋丸後再次檢查上、下表麵質量情況, 做好缺陷統計分析並取表麵缺陷樣進行金相組織檢驗, 研究鋼板軋後表麵重皮產生的原因。根據分析結果, 再結合現有工藝條件和設備能力, 提出有效的改進措施。試驗鋼鑄坯表麵質量情況見表2。

  表1 X60M管線鋼化學成分 (質量分數) 

  表1 X60M管線鋼化學成分 (質量分數)

  表2 試驗鋼鑄坯表麵質量情況
表2 試驗鋼鑄坯表麵質量情況
  

  2 試驗結果及分析

  2.1 表麵宏觀重皮缺陷

  拋丸前後對鋼板表麵質量進行檢查, 並記錄缺陷位置及數量。發現重皮缺陷主要存在於鋼板的下表麵, 表現為相互折合的雙層金屬, 宏觀呈現舌狀、連續山峰狀、條狀等不規則形貌表3 試驗鋼板下表麵重皮位置及數量, 試驗鋼板下表麵不同位置重皮缺陷的宏觀形貌見圖1。其中內外弧切角鑄坯軋成鋼板上表麵未發現重皮缺陷;內外弧修小圓角鑄坯軋成鋼板邊部發現1處重皮缺陷, 拋丸後重皮缺陷更加清晰;保留原始邊的鑄坯軋成鋼板頭部、邊部各發現2處、8處重皮缺陷, 拋丸後部分輕微缺陷消失, 對每塊試驗鋼翻板檢查下表麵質量, 發現內外弧切角、修小圓角、保留原始邊鑄坯軋後每塊鋼板均出現重皮現象, 重皮主要分布在鋼板邊部, 少量分布在鋼板中部和頭、尾處。試驗鋼板下表麵重皮缺陷分布位置及數量見表3。

  圖1 試驗鋼板下表麵不同位置重皮宏觀形貌
圖1 試驗鋼板下表麵不同位置重皮宏觀形貌
  

  

  表3 試驗鋼板下表麵重皮位置及數量

表3 試驗鋼板下表麵重皮位置及數量

  2.2 金相檢驗結果

  分別從拋丸後鋼板邊部、中部、頭部重皮缺陷位置製取金相試樣並進行檢測分析。大部分檢測結果顯示缺陷位置附近均可觀察到高溫氧化圓點、輕微脫碳及F晶粒長大現象, 見圖2 (a) ;少部分重皮缺陷的根部區域可以觀察到高溫氧化特征, 而未觀察到明顯脫碳和F晶粒長大現象, 見圖2 (b) ;基體組織均為正常的F+P, 見圖2 (c) 。說明大部分表麵重皮缺陷在加熱爐高溫段或坯料入爐前就已經萌生;少部分僅觀察到高溫氧化特征、沒有明顯脫碳及F晶粒長大現象的重皮缺陷是鑄坯在加熱爐出爐過程中被出鋼滑台刮傷所致。

  圖2 重皮缺陷位置組織形貌

  圖2 重皮缺陷位置組織形貌

  2.3 分析討論

  2.3.1 鑄坯質量引起的重皮缺陷

  從表3可知, 試驗鋼下表麵重皮缺陷主要分布在鋼板的邊部, 且大部分重皮缺陷附近區域可觀察到高溫氧化圓點, 且有脫碳和F晶粒長大現象, 表明此類重皮缺陷在鑄坯入爐前或在加熱爐高溫段就已經萌生, 根據加熱爐爐筋管的布置, 排除邊部重皮缺陷為爐筋管刮傷的因素。說明試驗鋼邊部重皮缺陷是由鑄坯表麵質量引起。一是鑄坯在結晶器內懸掛使凝固殼撕裂, 撕裂處漏出的鋼水由於結晶器強冷作用, 迅速在鋼坯表麵凝固, 覆蓋在鑄坯表麵;二是鑄坯表麵有較深的溝槽或尖銳的棱角, 鋼坯在熱態下撞擊形成褶皺, 嚴重的劃傷形成壓折;三是鑄坯表麵經清理後, 火焰清理處的溝槽或凹坑的寬深比較小表3 試驗鋼板下表麵重皮位置及數量。上述幾種情況在軋製過程中因金屬表層延伸而形成重皮。同時鋼坯切割端部掛渣且清理不幹淨, 軋後容易在鋼板頭尾部出現金屬重皮缺陷, 試驗鋼頭尾重皮缺陷即因此產生。

  2.3.2 刮傷引起的重皮缺陷

  由於加熱爐為推鋼式, 軋件在高溫段易被爐筋管劃傷導致鋼坯下表麵金屬褶皺或開裂。由表3及圖2 (a) 可知, 試驗鋼中部重皮缺陷為加熱爐爐筋管劃傷引起, 軋後重皮位置與爐筋管間距一致, 且缺陷附近區域有高溫氧化圓點及脫碳、F晶粒長大現象;同時加熱爐出鋼口與軋鋼輥道有一定高度差, 出鋼過程鋼坯掉落時被滑台嚴重劃傷或撞擊產生局部開裂而形成褶皺, 在軋製過程中容易形成下表麵重皮, 與試驗鋼邊部重皮缺陷一致, 微觀特征表現為高溫氧化圓點存在, 但未觀察到脫碳和F晶粒長大的現象。

  3 改進措施

  (1) 通過試驗跟蹤, 判定鑄坯角部質量及修磨質量是軋後鋼板表麵重皮缺陷產生的重要因素。為了保證連鑄機結晶器工作狀態良好, 將結晶器銅板內壁縱向加工成凹麵, 呈弧線狀, 增加熱流, 坯殼生長均勻, 避免角部縱裂, 同時降低結晶器側麵和二冷區的冷卻強度, 防止角部過冷導致橫裂圖2 重皮缺陷位置組織形貌;提高鑄坯邊部修磨質量, 加強監督檢查, 確保火焰清理處的溝槽或凹坑寬深比, 減少因修磨質量差導致的重皮。

  (2) 新增鑄坯切割後端部打渣機, 對坯料切割掛渣進行清除, 減少或消除因鑄坯頭尾切割渣導致的軋後鋼板頭尾重皮。

  (3) 將推鋼式加熱爐爐筋管改造成孔洞式滑塊圖1 試驗鋼板下表麵不同位置重皮宏觀形貌。孔洞布置可顯著縮減滑塊頂部向水管的傳熱通道麵積, 孔洞中流通高溫爐氣的滑塊上部溫度升高, 使滑塊頂部溫度趨近爐內鋼坯溫度、鋼坯與墊塊接觸部分不產生冷卻效應區;同時滑塊在縱水管上采取偏置錯列方式安裝, 並適當加大滑塊間距, 使滑塊與鋼坯接觸部位隨著鋼坯的運動不斷變化, 防止滑塊壓入而使鋼坯下表麵產生凹痕或劃傷, 從而減少或避免因爐筋管劃傷導致的鋼板下表麵重皮缺陷。

  (4) 在1#加熱爐新增1台出鋼機, 鋼坯由改造前在出鋼過程從滑台掉落至輥道改為由出鋼機托舉至軋鋼輥道, 避免出鋼過程滑台刮傷或撞傷導致的重皮質量缺陷。

  (5) 建立管線鋼生產質量管控機製, 嚴格按照拋丸、檢查、修磨等質量控製要求, 落實出廠確認製度, 大批量工業試製3 300餘t X60M海底輸油管線鋼, 產品表麵質量完全滿足用戶使用要求。

  4 結論

  (1) 鑄坯火焰清理處溝槽或凹坑的寬深比較小, 頭尾切割掛渣嚴重, 軋後鋼板表麵容易產生重皮缺陷。

  (2) 鋼坯在加熱爐爐筋管高溫段劃傷、出鋼滑台劃傷或撞傷, 軋後鋼板下表麵將出現嚴重重皮現象。

  (3) 強化鑄坯表麵及修磨質量控製, 對加熱爐爐筋管進行孔洞式滑塊改造並增設出鋼機, 同時采取管線鋼生產質量管控措施, 落實出廠確認製度, 大批量工業試製X60M海底輸油管線鋼的表麵質量完全滿足用戶使用要求。
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