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    304不鏽鋼管控冷技術發展過程中的典型工藝及裝備

    作者:admin 來源: 日期:2018/9/20 22:53:01 人氣:33

    在線常化工藝  

        在線常化工藝是304不鏽鋼管生產中應用較多的一種控製冷卻技術,其原理是在連軋後再加熱前將鋼管冷卻到相變點Ac1以下,通過奧氏體向鐵素體轉變,使鋼管進入再加熱爐前進行一次相變,在再加熱爐內重新加熱奧氏體化後,利用重結晶細化奧氏體晶粒的過程。在線常化熱處理工藝的主要裝置多設在軋管機之後定(減)徑機之前,現在多用於石油套管、高壓鍋管等產品的生產中。其中軋管機後再加熱前的冷卻,主要采用冷床上的待溫冷卻,冷卻速度的控製受到一定的限製。

    在線加速冷卻工藝

        在線加速冷卻是在奧氏體未再結晶溫度以下將控製軋製所獲得的形變奧氏體以約10-50℃.s1的典型冷速通過750-500℃的相變區,顯微組織得到細化,從而顯著提高強度和韌性的過程。其冷卻裝置多設在鋼管定(減)徑機之後。對某些鋼種,在線常化工藝與加速冷卻工藝的適當配合,與單一控冷工藝相比,對產品的綜合力學性能有更好的提升。目前加速冷卻工藝的應用尚不成熟,以下對一些已被提出或已應用的加速冷卻形式作一介紹。

    冷床上實施加速冷卻

        一般鋼管經過定、減徑軋機後,須經過多個冷床進行空冷,為提高冷卻速度,常在冷床的側麵設置多個風機風冷,或在靠後的冷床上實施噴淋冷卻,其冷卻速度一般較低,且對鋼管質量影響不大,主要起到降溫作用。據鞍鋼的一則專利報道,在304不鏽鋼管的熱軋機後的冷床上設置加速冷卻鋼管的裝置,利用鋼管集中的特點,通過旋芯噴嘴進行多級連續強製冷卻,冷卻速度可達5~15℃.S-1,並通過開冷和終冷溫度以及冷卻強度的控製,可實現調質功能。

        該冷卻係統結構簡單,易於操作,但由於其裝置設置於熱軋後的高溫冷床上,為獲得較高強韌性的鋼管產品,冷卻裝置除了需要提供較大的冷卻速度和冷卻速度範圍外,還必須使鋼管長度方向和周向上獲得均勻的冷卻介質,這就要求鋼管在冷床上橫向移動的同時,自身需有一定的旋轉,較適用於冷床上大麵積滾動前進的鋼管的在線冷卻。為了提高鋼管的冷卻效果,對冷床的結構將有一定的要求,以使鋼管的橫移速度、節奏與冷卻能力相匹配,另外,冷床上的對高溫鋼管實施高壓噴水作業,對工廠的環境影響較嚴重.

    輥道上的加速冷卻裝置

        冷床上對鋼管實施的冷卻,要求鋼管橫向滾動。在現有冷床的條件下,主要采用在冷床上方對鋼管實旖單側噴水,鋼管集中冷卻,冷卻過程中要求鋼管自身滾動,這樣冷卻存在冷卻散熱條件差,冷卻均勻性亦不易控製,冷卻設備龐大等缺點。為此如何使用像板帶、棒線等產品類似的通過式的控製冷卻方式生產304不鏽鋼管,一直以來成為人們所關注的一項技術。  

        該冷卻裝置是按照現場的條件和實驗室加速冷卻模擬裝置的情況,對張力減徑機的導向機架進行了改造,並經過多次試驗確定的。改造後的導向機架可以實現噴水霧冷卻,在每個導向機架兩側各安裝l組冷卻水氣環,而每個導向機架中間,安裝一套噴水套簡,在進行加速冷卻時共有10組冷卻水氣環和5組噴水套筒對鋼管外表麵進行噴水和水霧冷卻。經過對冷卻方式的實驗分析,認為水霧冷卻是一種理想的冷卻方式,並且對部分微合金鋼實施加速冷卻研究發現,其性能可達到N80級鋼管要求。   

        天津鋼管公司針對熱軋後進行加速冷卻的鋼管的組織性能變化也作了大量的實驗研究,表明加速冷卻後的304不鏽鋼管產品綜合力學性能得到了顯著的提升,加速冷卻設備的應用會為304不鏽鋼管新產品的開發提供新的途徑,並在Assel軋管生產線上開發布置了一套304不鏽鋼管加速冷卻控製係統.  

        天津鋼管集團引進在線加速冷卻係統,最大特點是它利用可變角度的輥道,使經過此種輥道的鋼管可以實現軸向前進和周向旋轉的螺旋形動作,這樣通過合理的設計和布置冷卻器、並調整適當的輥道角度,可以比較簡單的實現對鋼管表麵的均勻冷卻。在該冷卻係統中冷卻器設計為長方體形,在鋼管周向的上下左右四個方向各布置一個,這樣四個為一組,根據冷卻要求和現場實際情況在鋼管軸·向方向上可配置多組冷卻器。其冷卻器在鋼管周向的布置情況如圖1.3所示.該冷卻係統的優點在於,鋼管可以旋轉前進冷卻均勻效果容易實現,可以有效防止直接推進式大冷卻時發生的彎管現象,冷卻器製造較簡單,鋼管在軋製線上冷卻,生產效率較高。

    淬火熱處理

        隨著用戶對油井管性能、質量要求的提高,國內外許多鋼管生產企業紛紛研發鋼管水淬技術,並且在線淬火技術現已得到成功應用,為此,有必要在關注以上兩種控冷技術的同時對淬火熱處理技術作一介紹。

       寶鋼股份近年來經過多年努力已經成功開發出一整套的油井管水淬熱處理技術和生產裝置,並輸出到天津鋼管公司,形成一定的產能。其淬火裝置基本運行方式如下:需要水淬的鋼管在淬火加熱爐加熱到一定的淬火溫度,經出爐輸送輥道輸送至淬火待機位,由斯惠頓杠杆式的受料裝置將鋼管送至旋轉裝置的旋轉輪上,鋼管到位後,壓緊裝置的壓緊輪將旋轉中的鋼管壓緊,擋水裝置的擋水板向外移出,擋水移動門關閉,噴水裝置進行噴水淬火處理,處理完成以後鋼管由出料裝置送至控水裝置上排除管內積水後,再經回火爐輸送輥道進入回火爐進行回火處理。這一淬火係統的研製為我國生產高鋼級、高質量油井管提供了強有力的支持,為了進一步的挖掘鋼管淬火係統的潛力,又提出了在線實現水淬處理的工藝思路。這種構想已在日本和歌山製鐵所的中直徑304不鏽鋼管生產機組得以實現,該生產線以簡單、緊湊為理念,引入一套在線熱處理生產設備,實現了高質量鋼管的高效、短周期生產,並可以在線完成90%以上需熱處理的鋼管的生產。該在線熱處理設備的特點在於:在終軋機後布置步進式加熱爐,該加熱爐的特點在於實現軋後直接熱裝爐,節能並縮短了工藝步驟,可以確保鋼管的淬火溫度和均熱性;其後設置冷卻裝置,多用於中徑鋼管的冷卻,鋼管均熱後,整體迅速移入冷卻區,1次完成冷卻。冷卻中的鋼管管端是由夾具固定的噴水裝置,在銅管旋轉的過程中,對鋼管內表麵進行高壓噴水,同時對鋼管外表麵在長度方向運用板層流冷卻方式,實現鋼管的均勻而且高冷卻速度的冷卻。經過淬火處理後的鋼管,將被送入步進式加熱爐進行回火處理。

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