文章研究了在包鋼銅管公司 60 mm PQF 連軋機(jī)組生產(chǎn)的 20 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼無縫鋼管,針對軋態(tài)無縫 管屈服強(qiáng)度偏低的情況.從材料的規(guī)格 化學(xué)成分、力學(xué)位能以及它們的相關(guān)性分析了屈服強(qiáng)度偏低的原因,并提 出改進(jìn)錨施,保證鋼管的質(zhì)量 關(guān).詞 :20#鋼; 屈服強(qiáng)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(chuàng); yield strength mless steel tube
20 鋼屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,該鋼的強(qiáng)度低 性、塑性和焊接性均好,不經(jīng)過熱處理,軋態(tài)使用,被 廣泛運用于 般的機(jī)械制造業(yè)中不太重要的零部件 以及建筑結(jié)構(gòu)中,具有穩(wěn)定的市場份額[門,但包鋼 mm 機(jī)組在生產(chǎn)過程中 發(fā)現(xiàn)多個批次多種 格出現(xiàn)屈服強(qiáng)度低于 8163 ,<輸送流體 用無縫鋼管 標(biāo)準(zhǔn)下限的要求 ,導(dǎo)致部分產(chǎn)品需 經(jīng)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(guī) 學(xué)成分、 組織等多個方面和材料性能影響關(guān)系進(jìn)行檢驗分 析,并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施和建議 1 技術(shù)要求 1. 1 GB/T 8163 20 銅成分要求(見表 ( 2)
2 無縫鋼管屈服強(qiáng)度偏低原因分析 GB/ T 8163 20 銅性能要求(見表 (2)
化學(xué)成分統(tǒng)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(jī)組 產(chǎn)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(qiáng)化元素 Mn 成分進(jìn)行 統(tǒng)計分析,共計 536 個樣本數(shù)據(jù),結(jié)果見圖 2
從成分統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)要求,出于成本考慮 ω[M 鋼控制偏標(biāo)準(zhǔn)要求的下限
3. 性能和壁厚影響關(guān)系統(tǒng)計
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可知 對于不同的壁厚,標(biāo)準(zhǔn)對材 料屈服強(qiáng)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(jī)組冬天(1 月份)和夏天 (8 月份)生產(chǎn) 20 分壁厚運 16 mm , 16 mm <壁厚運 30 mm >30 mm 的屈服強(qiáng)度進(jìn)行了統(tǒng)計見圖 、圖 、圖 (圖中方形表示國標(biāo)數(shù)值 菱形表示實際檢測數(shù) 值) φ460 mm 機(jī)組生產(chǎn)的 20 所有的抗拉強(qiáng)度 和延伸率都滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,在這里不做統(tǒng)計。
從冬天 φ460 mm 機(jī)組 20 鋼屈服強(qiáng)度統(tǒng)計 可以看出,壁厚 <30 mm 材料屈服強(qiáng)度有極個別低 于標(biāo)準(zhǔn)下限要求的現(xiàn)象出現(xiàn),概率約為 2%o( 樣本數(shù) 1 185 個) 但壁厚蘭 30 mm 材料的屈服強(qiáng)度低 下限要求的現(xiàn)象明顯增多,檢驗不合的概率約為 17% (樣本數(shù)相對少共計 25 個樣本數(shù)據(jù)) ;從夏 生產(chǎn) 鋼屈服強(qiáng)度統(tǒng)計可以看出,壁厚 <30 mm 料屈服強(qiáng)度有極個別低于標(biāo)準(zhǔn)要求下限的現(xiàn)象出 現(xiàn),概率約為 4%咽(樣本數(shù) 648) 但壁厚蘭30 mm 料的屈服強(qiáng)度低于下限要求的現(xiàn)象明顯增多,檢驗 不合的概率約為 2.5% (樣本數(shù)相對少共計 26 樣本數(shù)據(jù)) 總的來說制60 mm 機(jī)組生產(chǎn) 鋼夏天和冬天 情況基本 致,隨著壁厚的增加,屈服強(qiáng)度不合現(xiàn)象 明顯增多,壁厚 <30 mm ,屈服強(qiáng)度偏低的情況非常 少見,屬于個別現(xiàn)象,但也應(yīng)當(dāng)看到,材料的屈服強(qiáng) 度都偏標(biāo)準(zhǔn)要求的下限 但壁厚蘭30 mm 20 鋼, 屈服強(qiáng)度偏下限的現(xiàn)象增多,屈服強(qiáng)度不合概率達(dá) 到了約 59
4.組織檢驗
包鋼鋼管公司 59 mm 機(jī)組生產(chǎn)銅管以小規(guī) 格薄壁為主,φ460 mm 機(jī)組生產(chǎn)的鋼管以大規(guī)格厚 壁為主,從現(xiàn)場抽取化學(xué)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(jī)組和 φ460 mm 機(jī)組取規(guī)格為 76 mm x4 mm φ406mm x40 mm 對比樣進(jìn)行了 組織性能檢驗對比 兩個規(guī)格組織相片見圖5，圖6， 圖7.
不同規(guī)格下 20 鋼的性能和組織對比見表 ,從材料性能可知, 159 mm 機(jī)組生產(chǎn)小規(guī)格 φ76 mmx4 mm 20 屈服強(qiáng)度比 φ460 mm 機(jī)組 生產(chǎn)的大規(guī)格 φ406 mm x40 mm 20 鋼屈服強(qiáng)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(guī)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(fā)生動態(tài)再結(jié) ,兩者導(dǎo)致 76 mm x4 mm 鋼管比 φ406 mm x 40 mm 鋼管組織要細(xì)的多 ,從而使 φ159 mm 組軋 制的 20 鋼比 φ460 mm 機(jī)組軋制的 鋼屈服強(qiáng)度 高得多 同類比較 φ406 mm x40 mm 銅管合格與 不合格的力學(xué)性能及金相組織,也可以看出在這種 由于晶粒細(xì)化提高屈服強(qiáng)度的規(guī)律。
5 結(jié)論
( 1 )由于 φ460 mm 機(jī)組壁 <3 mm 20 出現(xiàn)屈服強(qiáng)度偏低的情況少,但也是偏標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度
(2) φ460 mm 組生產(chǎn)壁厚蘭 mm 20 鋼, C] 范圍改為 0.19 -0. 23% Mn 范圍調(diào)整為 O. 45% - O. 65% ,按標(biāo)準(zhǔn)成分要求的上限控制,利用 強(qiáng)化元素提高鋼管的屈服強(qiáng)度
(3) 加熱爐不同區(qū)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(fēng)機(jī)全開,提高軋制后的 冷速,細(xì)化晶粒提高強(qiáng)度。
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[3] 楊建平,李雪潔. Q345B 銅板拉伸性能不合格 原因分析 1] .理化檢驗, 2014 38( 1) :26- 29.
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