不銹鋼管的加熱缺陷主要有氧化、脫碳、過熱、過燒、加熱溫度不均、表面燒化、加熱裂紋。
一、氧化
氧化是指不銹鋼管在加熱時(shí)受到爐氣中的二氧化碳、一氧化二氫、氧氣的作用而使不銹鋼管的表面被氧化形成氧化鐵皮,大約每加熱一次就約有0.5%~3%的不銹鋼管被氧化形成氧化鐵皮(即燒損),使成材率降低,同時(shí)氧化鐵皮堆積在爐底上會造成耐火材料的侵蝕,降低爐子使用壽命。此外,氧化鐵皮熱導(dǎo)率比金屬低得多,影響鋼坯加熱。
氧化鐵皮是鋼的氧化產(chǎn)物,由外至內(nèi)分為Fe2O3、Fe3O4、FeO三層。試驗(yàn)結(jié)果證明Fe2O3占10%、Fe3O4占50%、FeO占40%,熔點(diǎn)約為1300~1350℃。
影響金屬氧化的因素有管坯加熱溫度、加熱時(shí)間、爐內(nèi)氣氛。其中爐內(nèi)氣氛、加熱溫度影響較大,加熱時(shí)間主要影響鋼的燒損量。
1. 鋼管溫度: 鋼的溫度達(dá)到800℃之前氧化并不劇烈,管坯溫度達(dá)到800℃以上變化速度明顯加快;
2. 高溫停留時(shí)間: 管坯在高溫區(qū)停留時(shí)間越長氧化燒損越嚴(yán)重;
3. 爐膛氣氛: 氧化性氣氛越濃氧化燒損越嚴(yán)重。
以上三者的影響程度比例基本為6:3:1.
二、脫碳
不銹鋼管在加熱時(shí),在生成氧化鐵皮的基礎(chǔ)上由于高溫爐氣和擴(kuò)散的作用,未氧化的鋼管表面層的碳原子向外擴(kuò)散,爐氣中的氧原子也透過氧化鐵皮向內(nèi)擴(kuò)散,當(dāng)兩種擴(kuò)散會合時(shí),碳原子被燒掉,從而導(dǎo)致未氧化的鋼管表面層中化學(xué)成分貧碳的這種現(xiàn)象叫脫碳。脫碳會使鋼管的機(jī)械強(qiáng)度大為降低。
影響脫碳的因素有加熱溫度、加熱時(shí)間、爐內(nèi)氣氛、鋼的成分。加熱過程中可以采取以下措施防止脫碳:
1. 減少管坯在高溫區(qū)的停留時(shí)間;
2. 控制加熱溫度不能過高;
3. 控制爐內(nèi)氣氛,減少冷空氣吸入,均熱段減少助燃空氣量,形成還原性氣氛,抑制氧化鐵皮的形成;
4. 認(rèn)真執(zhí)行待軋降溫、升溫制度。
三、過熱與過燒
不銹鋼管的加熱溫度偏高,加熱時(shí)間偏長,會使奧氏體晶粒過分長大,引起晶粒之間的結(jié)合能力減弱,鋼管的機(jī)械性能顯著降低,這種現(xiàn)象叫鋼的過熱。如果鋼管的加熱溫度過高,時(shí)間又長,使鋼的晶粒之間的邊界上開始熔化,并且有氧滲入,形成晶粒間氧化,鋼坯失去了晶粒之間的結(jié)合力,因而失去了正常的強(qiáng)度和可塑性。在軋制或出爐受到震動時(shí),就會碎裂或者表面形成粗大的裂紋,這種現(xiàn)象叫鋼的過燒。
過熱的不銹鋼管可以通過熱處理方法來消除,而過燒的鋼管無法補(bǔ)救,只能報(bào)廢。過燒實(shí)質(zhì)上是過熱的進(jìn)一步發(fā)展,因此防止過熱即可防止過燒。
不銹鋼管的過熱主要是加熱溫度和在高溫區(qū)的加熱時(shí)間;鋼的過燒主要是加熱溫度、在高溫區(qū)的加熱時(shí)間和爐內(nèi)氣氛。加熱過程中可以采取以下措施防止鋼的過熱與過燒:
1. 減少管坯在高溫區(qū)的停留時(shí)間;
2. 控制加熱溫度不能過高;
3. 認(rèn)真執(zhí)行待軋降溫、升溫制度;
4. 控制爐內(nèi)氣氛,減少冷空氣吸入,均熱段減少助燃空氣量,形成還原性氣氛,抑制氧化鐵皮的形成(主要針對鋼的過燒)。
四、表面燒化
由于操作不慎,鋼的表面溫度過高,可以使氧化鐵皮熔化,這就是鋼的表面燒化。影響鋼的表面燒化的因素有加熱溫度、在高溫區(qū)的加熱時(shí)間和爐內(nèi)氣氛。防止表面燒化的主要措施:
1. 減少管坯在高溫區(qū)的停留時(shí)間;
2. 控制加熱溫度不能過高;
3. 控制爐內(nèi)氣氛,減少冷空氣吸入,均熱段減少助燃空氣量,形成還原性氣氛,抑制氧化鐵皮的形成;
4. 火焰不能直接燒到鋼管上。
五、加熱溫度不均勻
不銹鋼管坯加熱溫度不均勻會給軋制帶來調(diào)整和操作上的困難,對產(chǎn)品質(zhì)量影響也很大,實(shí)際生產(chǎn)中,通常允許存在一定的溫差,但不能過大。目前從熱軋管反映出的加熱缺陷主要是加熱溫度不均。加熱溫度不均勻的表現(xiàn)形式有上下溫度不均勻、內(nèi)外溫度不均勻、長度方向溫度不均勻、管坯底面的黑印。
影響鋼的加熱溫度不均勻的因素有加熱溫度、加熱時(shí)間、爐底情況和爐壓。
防止加熱溫度不均勻的主要措施:
1. 按加熱制度合理控制加熱溫度,加熱溫度不能過高或過低,短時(shí)間內(nèi)溫變不能過大;
2. 合理的控制裝出料節(jié)奏,保證坯料在爐內(nèi)的加熱時(shí)間;
3. 認(rèn)真執(zhí)行待軋降溫升溫制度,以免坯料溫度過高;
4. 減少爐底的氧化鐵皮,確保加熱爐底與鋼管接觸部位的加熱溫度。
六、加熱裂紋
加熱裂紋的表現(xiàn)形式分為表面裂紋和內(nèi)部裂紋兩種,產(chǎn)生加熱裂紋的主要因素有原料材質(zhì)、過熱、加熱速度過快和裝爐溫度過高。防止加熱裂紋的主要措施有以下三個方面:
1. 認(rèn)真檢查裝爐前的坯料外表面質(zhì)量,如有皮下氣泡夾雜裂紋等要徹底清除;
2. 合理控制加熱溫度,防止坯料過熱;
3. 嚴(yán)格按加熱規(guī)定控制加熱爐的預(yù)熱段溫度,防止坯料裝爐溫度過高。