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奥氏体manbetx998在线固溶处理实验研究分析

来源:至德钢业 日期:2020-10-15 11:31:17 人气:29

 奥氏体manbetx998轧后要进行固溶热处理,如果是在传统的离线固溶炉中进行处理,不仅成本高,而且工人劳动强度大,生产效率低,节奏慢。浙江至德钢业有限公司结合manbetx998高速线材生产线的实际情况,通过在实验室和现场的取样和研究分析,提出了利用轧后余热实现奥氏体manbetx998在线固溶处理的可行性方案,该方案的实施将大大降低固溶热处理的成本,为manbetx998创造更大的经济效益。


一、引言


304系列manbetx998作为一种质优价廉的奥氏体manbetx998,在石油、化工、能源等方面得到了广泛的应用。根据其后续加工的特点,需要轧后固溶处理,不能在热轧状态直接交货。对奥氏体manbetx998线材的固溶处理方法,可以分为三类:


  1. 离线固溶处理,即线材轧后冷却成卷,再进入专用的固溶热处理炉,此工艺能源损失大,速度慢。


  2. 半离线固溶处理,即在线材生产车间斯太尔摩线另一侧,设单独的固溶处理炉和水淬生产线。线材在吐丝后,快速通过斯太尔摩线,高温集卷后快速送往固溶处理炉,然后成卷水淬。此工艺要求两个工序衔接好,原有车间内要有足够的场地。


  3. 在线固溶处理,即在原斯太尔摩冷却线上设置加热或者保温炉,利用吐丝后的高温余热,使线圈边前进边保温(或加热),达到固溶处理的目的。加热炉由于可实现线圈在线升温或保温,灵活性较大,生产成本低,但设备改动较多,与其它钢种共线生产的适应性较差。


二、轧后余热利用的改造方案


 浙江至德钢业有限公司高速线材厂是合金钢专业生产厂,目前manbetx998的产量已经占到其年产量的一半,固溶处理的方法为离线处理。由于固溶处理的速度跟不上生产节奏,影响了产品的正常交货,同时其固溶成本也高,约200元吨,工人劳动强度大。根据在线固溶的思想,在现有设备上,利用轧后余热,实现在线固溶处理有几个关键点:


  1. 吐丝温度:304系列manbetx998的固溶温度在1010~1150℃,这个温度要高于目前生产时的实际吐丝温度。吐丝机组能提供的最高吐丝温度在1150℃。


  2. 固溶时间:根据斯太尔摩线辊道速度,可以提供3~6分钟的固溶时间。


 辅助设备的改进:现有的辊道材质为耐热铸铁,设计最高温度承受为950℃,不能长期在1100℃左右的高温工作,需要改用陶瓷辊辊道并改进两边的耐热隔板。提高吐丝温度对吐丝管寿命也产生严重影响,通过对吐丝机内部采用强制冷却措施可以抵消这种影响。


 结合manbetx998实际情况,能否实现在线固溶的关键在于固溶温度和固溶时间的合理匹配,为此,结合现场实际,我们在实验室和生产线上分别进行了研究。


三、实验室研究


 1. 试验材料和试验条件


 试验材料为SUS304HC热轧冷却后的盘条,直径8mm和5.5mm,化学成分见表。将试样剪成长度300mm,放入加热炉内。


  2. 试验结果


 表给出了部分试样处理后的力学性能检测结果。


  3. 结果分析


  比较试样a、c、e可见,在1000℃、1050℃、1100℃,保温3min,空冷条件下,可以看到,随着固溶温度的提高,其中的碳化物组织逐渐减少(a中的黑点为碳化物),晶粒也随着温度的升高而长大。温度达到1100℃以上时,可以达到固溶要求。由各组试样对比可见,在相同的温度和固溶时间条件下,水冷的晶粒度小于空冷。


  在1100℃固溶处理温度下,保温3分钟,然后空冷、风冷以及水冷,可以看出:在空气中冷却,奥氏体组织中含有一定量较大的碳化物,经吹风冷却,其组织中碳化物含量相比有一定程度的减少且细化,水冷处理后,钢的组织中的碳化物的含量明显减少,且更加细化。说明冷却方式影响固溶效果,水冷能有效的抑制碳化物的析出。a、b、c、d对比也同样说明此问题。


  由图可见,在1150℃温度下保温,随着保温时间的增长,奥氏体晶粒长大明显。由j和m,以及d和1的比较,二者晶粒度相当,可见温度的影响比保温时间的要大。因此在线固溶处理应尽可能提高吐丝温度。力学性能分析表明,5.5mm的304系列manbetx998线材经1100℃保温3分钟、水冷或风冷的固溶处理后,晶粒度为4~5级,抗拉强度在560~580√mm2之间。可以满足用户要求。


四、现场研究


 实验室研究证明在线固溶处理具有可操作性,但所采用的试样是在冷却后重新加热到固溶处理温度,与轧后直接进行保温的在线固溶过程有所不同。为真实模拟在线固溶,我们又在现场吐丝后直接高温取样后,放置在火焰枪下进行保温处理3~5分钟,然后快速冷却,观察微观组织并进行拉伸实验。试验材料为304HC,结果见图和表。


 根据图和表的结果,可以看出,轧后立即进行固溶处理的现场实验结果与在实验室进行的再加热固溶相比,效果明显要好。表现在组织中没有看到碳化物的析出颗粒,其晶粒尺寸和强度指标也在合理范围内,这是因为碳化物没有经历析出然后再加热到高温回溶的热履历过程,可以大大缩短固溶所需时间,同时,加工变形能的大量聚集,在高温下更能促进晶粒的长大的结果。说明在1100℃固溶温度下,经过简单的设备改造,完全可以实现在线固溶。


五、结论


  1. 在现有设备不做较大改动的基础上,实现奥氏体manbetx998在线固溶投资少,见效快。


  2. 实验室的研究表明,随固溶温度的升高,碳化物固溶的速度加快,效果更好。但考虑到现场生产实际,吐丝温度不宜过高,因此,1100~1150℃认为是合适的。


  3. 轧后保持3~5分钟,可以满足生产所要求的两个主要指标,即=520~600MPa,晶粒度5~7级。


  4. 现场取样实验结果表明,轧后立即利用余热实现在线固溶,容易达到生产指标的要求。


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