316不銹鋼厚壁管

　　興澄特鋼的126t/h步進梁式加熱爐具有對鋼坯進行四面加熱的優點，在對大多數鋼種進行加熱時可以體現出高的加熱效率，標準加熱時間只有160min。但對316不銹鋼厚壁管而言，則嫌爐長太短，給在連續生產中兼顧合適的加熱速度和足夠的擴散時間帶來一定的難度。316不銹鋼厚壁管加熱中的主要問題：

　　1.與其它鋼種相比，316不銹鋼厚壁管加熱有其特殊性。

　　(1)由于316不銹鋼厚壁管的碳含量很高，因此對加熱速度非常敏感，冷坯加熱極易產生“鳥巢裂口”。在加熱過程中，熱量的傳導總是由表及里的，從鋼坯的表面到中心存在著溫度梯度，相應地，在鋼坯內部也會產生熱應力。熱應力作用的結果，體現為鋼坯的表層受到壓應力，而鋼坯中心及周圍一定范圍的區域內會受到拉應力。當應力超過鋼坯的極限強度時，就會發生開裂。熱應力的大小取決于升溫速度、鋼坯的導熱系數、比熱、密度以及成分等因素，一般來說，鋼坯的含碳量越高，升溫速度越快，加熱時產生的熱應力越大。通常情況下，材料耐壓強度要大于抗拉強度，因此一旦發生破壞，總是先在鋼坯中心產生裂紋，再逐漸向外擴展，嚴重時伸展到表面造成斷裂。這種情況對連鑄坯更加明顯，因為連鑄坯中心部位是低熔點組分和雜質富集的地方，強度最低，甚至還存在拉澆時形成的間斷性縮孔，所有這些都使連鑄坯對加熱速度比鋼錠更加敏感。大斷面的鋼坯(錠)更容易產生這種缺陷。因為這種裂縫有其特殊的形貌，人們形象地稱之為“鳥巢裂口”。

　　(2)高碳鉻316不銹鋼厚壁管對成分均勻性有很高的要求，對碳化物液析、帶狀、中心碳偏等成分偏析級別有嚴格的規定。這些缺陷在連鑄坯上總是或多或少地存在著，在冶金環節除了通過對成分、過熱度、拉速和配水量等方面采取措施進行控制以外，在加熱爐(或均熱爐)中通過擴散退火也可以降低液析和帶狀級別。對步進梁式加熱爐來說，要在連續生產中確保足夠的擴散時間，有相當的難度。

　　2防止產生“鳥巢裂口"的措施

　　2.1發揮工藝流程優勢。實行熱送熱裝

　　有研究認為，在550℃~--600℃以下，可以近似地將鋼坯看成剛性體，用材料的彈性極限來校核溫度應力和升溫速度；超過這個溫度后，由于材料塑性得到改善，可以通過自身的塑性變形來消除溫度應力，開裂的危險將不復存在。興澄特鋼的優勢之一就是工藝流程和平面布置在設計時就考慮了連鑄坯直接熱送。正常情況下，熱送坯人爐時表面溫度可達650℃～7o0℃，中心溫度還遠高于這個數值。也就是說，316不銹鋼厚壁管如果熱送，就可以基本不受加熱速度的限制。幾年來，316不銹鋼厚壁管的熱裝比穩定在9O左右，既防止了熱應力裂紋的產生，又大幅度地降低了燃料消耗。

　　2.2制定合理的冷坯加熱工藝。

　　分批消化316不銹鋼厚壁管冷坯生產316不銹鋼厚壁管時，由于加熱能力小于連鑄能力，并且有些情況下連鑄坯必須下線緩冷，所以有大約1O的316不銹鋼厚壁管坯要冷態裝入加熱爐。在熱送貫通以前的一段時間，316不銹鋼厚壁管以冷裝居多，興澄特鋼摸索出一套冷裝316不銹鋼厚壁管的加熱工藝，雖然加熱效率較低，但作為正常生產的一種補充，在確保產品質量和維持生產平衡方面發揮了重要作用。

　　2.3發揮保溫爐的冷坯預熱功能。提高加熱爐的加熱效率

　　興澄特鋼的多功能保溫爐的功能之一，就是可以將冷坯按規定速度預熱至800℃左右。做法是：先在保溫爐中以合適的速度將口300inIn2316不銹鋼厚壁管連鑄坯預熱到800℃，使之脫離熱裂敏感區，再以熱送的方式進入加熱爐中進行進一步加熱和擴散退火，這樣加熱爐的產量可以達到90t/h，較之直接在加熱爐中加熱冷坯，加熱效率有明顯的提高。并且在保溫爐中進行預熱是完全離線的過程，期間加熱爐和整條生產線都可以按自己的節奏組織正常生產。

　　3積極進行設備改造和工藝優化

　　3.1把握連鑄坯與模鑄鋼錠的不同

　　確定合理的擴散時間鑄坯(錠)組織中枝晶偏析可以在加熱過程中通過高溫擴散來緩解或消除，碳化物液析和帶狀是鑄造時的枝晶偏析在軋材中的表現形式。傳統的模鑄一開坯的生產方式，通常要在均熱爐或加熱爐中進行3～4h以上的擴散退火。

　　可見，枝晶間距對擴散時間有顯著影響。連鑄坯在組織上與鋼錠有很大的區別。模鑄是自然冷卻的澆鑄過程，形成的枝晶比較發達；而連鑄坯的結晶過程不但采用通水強制冷卻的結晶器和汽霧噴淋等措施來增大過冷度，還有結晶器振動、結晶器電磁攪拌和末端電磁攪拌等細化晶粒的手段，因此，最終組織的枝晶間距遠小于模鑄組織。基于以上的分析，在確定316不銹鋼厚壁管加熱工藝時遵循一個原則：在達到普通鋼種加熱條件后，再在高溫(1190℃)環境中停留約2h。幾年來的實踐證明，現行工藝可以保證液析基本穩定在0級，帶狀也控制在1.5～2.0級范圍內。

　　3.2針對316不銹鋼厚壁管熱送的加熱特點

　　進行加熱爐設備改造興澄特鋼得天獨厚的熱送條件，在確保316不銹鋼厚壁管質量上發揮了重要作用。由于不必受加熱速度的限制，在20m的有效爐長內，設法提高加熱段乃至預熱段的溫度，讓鋼坯的補熱升溫過程在加熱爐的一半多一點的行程內完成，盡量提高擴散退火時間在總加熱時間里的份額。為此，進行了多項設備改造：

　　(1)在預熱段增設6支預熱段燒嘴，強化供熱，提高預熱段溫度。鑒于爐子寬而短，燒嘴又只能布置在側墻上，故開發了專門的燃燒裝置，此裝置有較大的供熱能力(250kg/h)，火焰細長，適應了爐型特點和工藝要求，同時還可對這組燒嘴進行獨立的自動控制。投用后，預熱段重油流量控制在1100kg/h，溫度比原來提高120℃～2OO℃。

　　(2)原來的爐尾部端墻和高溫煙道采用的是輕質澆注料，使用溫度不能適應新的溫度要求。2000年9月，利用年修的機會，用浙江省德清耐火纖維噴涂有限公司提供的高鋁一含鋯纖維復合噴涂結構進行了更換，不但滿足了工藝要求，還使爐子外壁溫度由8O℃下降到5O℃。

　　(3)預熱段溫度提高后，爐子排煙溫度也相應提高(超過900℃)，為保護換熱器，又對換熱器進行改造，將保護管組面積增加了5O。在上述工藝實施后，用數學模型對316不銹鋼厚壁管坯在爐內的加熱過程進行了實時測算，結果表明，每支鋼坯在1100℃以上的擴散時間在90~100min。

　　連鑄的過熱度、拉速、振幅和振頻、電磁攪拌強度和位置，甚至煉鋼的成分控制也都對加熱有顯著的影響。另外，熱送人溫度是對加熱質量舉足輕重卻常常被忽略的問題，人爐溫度越高，在同樣加熱時間和溫度制度下，擴散時間就越長，對降低碳化物液析和帶狀的級別就越有利。

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