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38CrMoAl為氨化合金鋼,有很好的機械性能。試制的38CrMoAl鋼管規格為 ?63.5±0.63mm×12±1.2mm,鋼管長度≥5000mm,按GB/T8162退火狀態交貨。
現將鋼管的試制過程簡述如下。
800KG方錠于5t錘鍛成130mm方坯→1t錘鍛成?115±3mm圓棒→鋸切下料及剝皮→熱穿孔→冷拔或冷軋(退火、矯直、酸洗、潤滑等工序多次循環)→成材→檢驗入庫。
為了解決鋼錠積余問題,用現有的800kg方錠作為開坯用鏈。這種錠帽口大,相對來說,從錠到材的成材率低,作為該規格產品的管坯用錠不合適(550kg方鈍較好)。再加上鋼錠本身存在著多種冶金缺陷,如偏析、氣泡、夾雜等,給錘鍛開坯帶來多種困難。
合金結構鋼中枝晶偏析和白點的存在是最嚴重的危害。具有枝晶偏析的合結鋼錠在鍛造時易發生裂紋,這是因鋼錐內部各枝晶之間結合力不夠強,枝晶本身的塑性亦不夠高造成的。白點的存在使鋼坯橫斷面上出現裂紋,從而降低了機械性能。白點產生的原因是由于鋼中有氫存在,當鋼件鍛后快冷氫不能及時析出,在鋼內造成極大壓力形成自點。
枝晶偏析和白點使鋼坯質量變壞。在鍛造開坯時初鍛壓下量不宜過大,并把開鍛溫度控制在1000"C以上,停鍛溫度~850℃,鍛坯入坑緩冷。在上述操作條件下生產出來的鋼坯質量很好,增大帽口切除量則沒有發現因枝晶偏析和白點所造成的任何裂紋缺陷。
熱穿孔的關錠在于坯料的加熱溫度和透燒程度。生產實踐證明了料溫控制在1130~1150"C時穿出的荒管質量最好,因115斗mmX14mm管坯內外表面沒有出現影響質量的缺陷。
冷拔、冷軋道次和規格列于表1。
從表1中可以看出,管坯到成品要經過既減徑又減壁的3個道次,還要經過只減徑不減壁的3個道次。
為了消除加工應力提高塑性,為冷拔(軋)創造條件,鋼管必須進行退火。由于缺乏經驗,荒管最先采用了780℃保溫3~4h后隨爐冷卻到650℃出爐空冷的退火工藝。然而,荒管在進行頭道拔制時,發生了折斷和芯棒被拉斷現象,造成僵管報廢。
取樣管檢驗強度和硬度,其值分別為σb1010MPa 和 HB451,所以發生上述現象顯然是因為高的強度和硬度所至。修正后的退火加熱溫度為:800~820℃,保溫時間4~4.5h。
為消除退火鋼管表面的氧化鐵皮,需要用硫酸清洗。該鋼管由于壁較厚,在大爐內退火,表面堆積了一層厚厚的氧化皮,經矯直后,疏松的氧化鐵皮雖然剝落了一部分,但絕大多數仍牢固地附著在鋼管表面?;墓芨沁@樣,其表面附著有雙層氧化皮(熱穿孔加熱及退火加熱),給酸洗帶來麻煩。要除凈氧化皮需反復酸洗,多浸多泡,但必須防止過酸洗。
酸洗不凈,潤滑效果就差。鋼管表面粗糙易使拔制工模具損壞,從而使冷拔管表面產生劃道,抖紋等缺陷,影響了鋼管質量。表面粗糙的鋼管冷拔時與拔制工具產生較大摩擦力,能耗增加,影響拔制速度,降低生產率。
為了保證成品管的表面質量,彌補酸洗和潤滑的不足,對最后2個道次拔制的鋼管潤滑即 ?68mm×12mm,?63.5mm×12mm拔外徑的潤滑,采用酸洗后直接涂牛油石灰來代替磷化皂化潤滑。因為此潤滑層較厚,克服了酸洗不凈、鋼管表面仍有少量氧化皮而在拔制時造成的缺陷,實踐證明這種替代相當成功。
鋼管經調質處理后的力學性能應符合GB/T8162中的規定。為保證成品管機械性能,在成品的前道管即?68mmX12mm取2只樣管檢驗調質處理后的組織和力學性能,結果表明其組織為較均勻的回火索氏體,并保留馬氏體位向,力學性能列于表2。得到表2結果的調質處理工藝是940℃保溫35min水冷,630~640℃保溫1h水冷。實踐證明熱處理制度行之有效,為成品管熱處理提供了依據。38CrMoAl成品管調質處理的力學性能列于表3。
我廠鋼管車間75t冷拔機設備使用性能不佳,在拔制荒管及?102mm×13mm的頭道和二道時,常因設備故障使拔制中斷,造成該管在試制過程中的一系列惡性循環。但在有關技術人員和工人的密切配合下,出色完成試制任務。
4.1 要得到優質鍛坯就得掌握好錠的加熱,控制住始鍛溫度和終鍛溫度及鍛坯的冷卻速度,初鍛壓下量不宜過大。
4.2 38CrMoAl鋼管的冷加工性能差,在冷加工過程中有粘結現象,對于表面潤滑不佳的管子在拉拔時此現象更明顯,因此鋼管的潤滑質量很重要。
4.3 對于38CrMoAl荒管的雙層氧化皮應經過兩次酸洗來解決,即熱穿孔后表面氧化皮的清洗和荒管退火后表面氧化皮的酸洗,這樣可保證潤滑后拔制管的表面質量。
4.4 38CrMoAl冷拔(軋)整個過程,用涂牛油石灰來代替磷化皂化,其潤滑效果要好得多(價格相當),而且可以克服因酸洗不凈所導致的質量影響。
38CrMoAl冷軋冷拔鋼管的試制.pdf