文章研究了在包鋼銅管公司 60 mm PQF 連軋機組生產的 20 優質碳素結構鋼無縫鋼管,針對軋態無縫 管屈服強度偏低的情況.從材料的規格 化學成分、力學位能以及它們的相關性分析了屈服強度偏低的原因,并提 出改進錨施,保證鋼管的質量 關.詞 :20#鋼; 屈服強度;無縫鋼管
Abstract: In the seaml slee tuhe of No. 20 higb ality carbon ur slee] whic.h uced byφ4ωmm PQF conlinuous rolling mill in Baolou Sleel is studied. Aiming al lhe situalion Ihat the yield strength o( rolled seaml tube is low. Ihe aωes of the low yield 陽.ngt are a.nalyv,ed from the material ific81 t chemical pos llon. mechanical proper1ies and their correlalion. And Ihe improvemenl me8Sures are pUI forward 10 ensure the quaJity of the 81ecl lube. Key words: No. 20 sl創; yield strength mless steel tube
20 鋼屬于優質碳素結構鋼,該鋼的強度低 性、塑性和焊接性均好,不經過熱處理,軋態使用,被 廣泛運用于 般的機械制造業中不太重要的零部件 以及建筑結構中,具有穩定的市場份額[門,但包鋼 mm 機組在生產過程中 發現多個批次多種 格出現屈服強度低于 8163 ,<輸送流體 用無縫鋼管 標準下限的要求 ,導致部分產品需 經過正火后性能才能滿足要求,造成了該鋼的制造成本偏離,針對這種情況 從材料的規 學成分、 組織等多個方面和材料性能影響關系進行檢驗分 析,并提出了相應的改進措施和建議 1 技術要求 1. 1 GB/T 8163 20 銅成分要求(見表 ( 2)
2 無縫鋼管屈服強度偏低原因分析 GB/ T 8163 20 銅性能要求(見表 (2)
化學成分統計 按照 8163 輸送流體用無縫鋼管 20 鋼成分要求,包鋼鋼管公司 φ46 mm 機組 產的 20 鋼的主要元素為 Si Mn ,不含 Cr Ni Cu 等合 金元素 因此,對其主要強化元素 Mn 成分進行 統計分析,共計 536 個樣本數據,結果見圖 2
從成分統計中 可以看出, 集中分布在 0.18% - 0.21 %之間, Mn 集中分布在 0.45 以下,全部滿足標準要求,出于成本考慮 ω[M 鋼控制偏標準要求的下限
3. 性能和壁厚影響關系統計
根據標準可知 對于不同的壁厚,標準對材 料屈服強度要求不一樣,而且北方冬天和夏天溫 較大,冬天軋制和夏天軋制后的銅管冷速存在 別, 可能會對材料性能有一定的影響,因此 分別對 ωm 機組冬天(1 月份)和夏天 (8 月份)生產 20 分壁厚運 16 mm , 16 mm <壁厚運 30 mm >30 mm 的屈服強度進行了統計見圖 、圖 、圖 (圖中方形表示國標數值 菱形表示實際檢測數 值) φ460 mm 機組生產的 20 所有的抗拉強度 和延伸率都滿足標準要求,在這里不做統計。
從冬天 φ460 mm 機組 20 鋼屈服強度統計 可以看出,壁厚 <30 mm 材料屈服強度有極個別低 于標準下限要求的現象出現,概率約為 2%o( 樣本數 1 185 個) 但壁厚蘭 30 mm 材料的屈服強度低 下限要求的現象明顯增多,檢驗不合的概率約為 17% (樣本數相對少共計 25 個樣本數據) ;從夏 生產 鋼屈服強度統計可以看出,壁厚 <30 mm 料屈服強度有極個別低于標準要求下限的現象出 現,概率約為 4%咽(樣本數 648) 但壁厚蘭30 mm 料的屈服強度低于下限要求的現象明顯增多,檢驗 不合的概率約為 2.5% (樣本數相對少共計 26 樣本數據) 總的來說制60 mm 機組生產 鋼夏天和冬天 情況基本 致,隨著壁厚的增加,屈服強度不合現象 明顯增多,壁厚 <30 mm ,屈服強度偏低的情況非常 少見,屬于個別現象,但也應當看到,材料的屈服強 度都偏標準要求的下限 但壁厚蘭30 mm 20 鋼, 屈服強度偏下限的現象增多,屈服強度不合概率達 到了約 59
4.組織檢驗
包鋼鋼管公司 59 mm 機組生產銅管以小規 格薄壁為主,φ460 mm 機組生產的鋼管以大規格厚 壁為主,從現場抽取化學成分 ω[C] 0.18% - 0.21% 之間, Mn 含量在 0.45% 以下的爐號,分別從 φ159 mm 機組和 φ460 mm 機組取規格為 76 mm x4 mm φ406mm x40 mm 對比樣進行了 組織性能檢驗對比 兩個規格組織相片見圖5，圖6， 圖7.
不同規格下 20 鋼的性能和組織對比見表 ,從材料性能可知, 159 mm 機組生產小規格 φ76 mmx4 mm 20 屈服強度比 φ460 mm 機組 生產的大規格 φ406 mm x40 mm 20 鋼屈服強度 高約 70 MPa 組織都為 + φ76mm x4mm 鋼管 晶粒度為 10. 級, φ406 mm x40 mm 鋼管品位度為 4.5 級,兩者相 級,這是因為鋼管規格小,壁厚 薄,軋制過程中鋼管的降溫快,終軋溫度低,同時 76 mm x4mm 鋼管用 φ180 mm 型軋制 壓縮比 28 φ406 mm x40 mm 鋼管用 φ460 mm 型軋 制,壓縮比為 3.6 ,因此軋制 φ76 mm x4 mm 鋼管的 壓縮比軋制 06 mm x40 mm 鋼管壓縮比大的多, 單道次軋制過程中壓下量大使銅管發生動態再結 ,兩者導致 76 mm x4 mm 鋼管比 φ406 mm x 40 mm 鋼管組織要細的多 ,從而使 φ159 mm 組軋 制的 20 鋼比 φ460 mm 機組軋制的 鋼屈服強度 高得多 同類比較 φ406 mm x40 mm 銅管合格與 不合格的力學性能及金相組織,也可以看出在這種 由于晶粒細化提高屈服強度的規律。
5 結論
( 1 )由于 φ460 mm 機組壁 <3 mm 20 出現屈服強度偏低的情況少,但也是偏標準要求的 下限居多 從成本考慮起見,只將 C] 的范圍改成 0. 19% .23% 按標準要求上限控制, Mn 的成分不 變,成本無需增加還能提高鋼的強度
(2) φ460 mm 組生產壁厚蘭 mm 20 鋼, C] 范圍改為 0.19 -0. 23% Mn 范圍調整為 O. 45% - O. 65% ,按標準成分要求的上限控制,利用 強化元素提高鋼管的屈服強度
(3) 加熱爐不同區域加熱溫度盡可能控制在1 230 'c以下,降低鋼管的終軋溫度;軋制過程中, 定徑后水冷巷道全開 ,床上風機全開,提高軋制后的 冷速,細化晶粒提高強度。
參考文獻
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