Innanzitutto, gli standard di produzione dei tubi in acciaio senza saldatura:
1. Requisiti di qualità dei tubi in acciaio senza saldatura.
① Composizione chimica dell'acciaio: la composizione chimica dell'acciaio è il fattore più importante che influenza le prestazioni dei tubi in acciaio senza saldatura. Costituisce inoltre la base principale per la formulazione dei parametri di processo per la laminazione dei tubi e il trattamento termico dei tubi in acciaio. Nella norma sui tubi in acciaio senza saldatura, in base ai diversi utilizzi dei tubi in acciaio, vengono stabiliti requisiti corrispondenti per la fusione dell'acciaio e i metodi di produzione dei tubi grezzi, e vengono stabilite norme rigorose sulla composizione chimica. In particolare, vengono stabiliti requisiti per il contenuto di alcuni elementi chimici nocivi (arsenico, stagno, antimonio, piombo, bismuto) e gas (azoto, idrogeno, ossigeno, ecc.). Per migliorare l'uniformità della composizione chimica dell'acciaio e la purezza dell'acciaio, ridurre le inclusioni non metalliche nei tubi grezzi e migliorarne la morfologia di distribuzione, vengono spesso utilizzate apparecchiature di raffinazione esterne al forno per raffinare l'acciaio fuso, e persino forni elettroscoria vengono utilizzati per rifondere e raffinare i tubi grezzi.
② Precisione delle dimensioni geometriche e diametro esterno del tubo in acciaio: precisione del diametro esterno del tubo in acciaio, spessore della parete, ovalità, lunghezza, curvatura del tubo in acciaio, pendenza di taglio della faccia terminale del tubo in acciaio, angolo della scanalatura della faccia terminale del tubo in acciaio e bordo smussato, dimensioni della sezione trasversale di tubi in acciaio di forma speciale
A. Precisione del diametro esterno dei tubi in acciaio: la precisione del diametro esterno dei tubi in acciaio senza saldatura dipende dal metodo di dimensionamento (riduzione) del diametro (inclusa la riduzione della tensione), dal funzionamento dell'apparecchiatura, dal sistema di processo, ecc. La precisione del diametro esterno è anche correlata alla precisione di lavorazione del foro della macchina di dimensionamento (riduzione) e alla distribuzione e regolazione della deformazione di ciascun telaio. La precisione del diametro esterno dei tubi in acciaio senza saldatura laminati a freddo (laminati) è correlata alla precisione della matrice o del foro di laminazione.
B. Spessore della parete: la precisione dello spessore della parete dei tubi in acciaio senza saldatura è correlata alla qualità del riscaldamento del tubo grezzo, ai parametri di progettazione del processo e ai parametri di regolazione di ciascun processo di deformazione, alla qualità dell'utensile e alla sua qualità di lubrificazione. La distribuzione non uniforme dello spessore della parete del tubo in acciaio si manifesta con uno spessore trasversale e uno longitudinale non uniformi.
3. Qualità superficiale dei tubi in acciaio: la norma stabilisce i requisiti di "finitura superficiale" dei tubi in acciaio. Tuttavia, esistono fino a 10 tipi di difetti superficiali nei tubi in acciaio dovuti a vari motivi durante il processo di produzione. Tra questi, crepe superficiali (crepe), linee sottili, pieghe interne, pieghe esterne, forature, rettilineità interna, rettilineità esterna, delaminazione, cicatrici, cavità, convessi, vaiolature (pitting), abrasioni (graffi), spirale interna, spirale esterna, linea blu, raddrizzamento, segni di rullatura, ecc. Le cause principali di questi difetti sono causate da difetti superficiali o difetti interni del tubo grezzo. D'altra parte, si generano durante il processo di produzione, ovvero se i parametri del processo di laminazione non sono progettati ragionevolmente, la superficie dell'utensile (stampo) non è liscia, le condizioni di lubrificazione non sono buone, la progettazione e la regolazione del foro sono irragionevoli, ecc., possono causare problemi di qualità superficiale del tubo in acciaio; oppure se il tubo grezzo (tubo in acciaio) viene riscaldato, laminato, trattato termicamente e raddrizzato, se la temperatura di riscaldamento non è controllata correttamente, la deformazione non è uniforme, la velocità di riscaldamento e raffreddamento è irragionevole o la deformazione di raddrizzamento è troppo grande, ciò potrebbe anche causare crepe superficiali nel tubo in acciaio.
④ Proprietà fisiche e chimiche dei tubi in acciaio: le proprietà fisiche e chimiche dei tubi in acciaio includono proprietà meccaniche a temperatura ambiente, proprietà meccaniche a una determinata temperatura (resistenza termica o prestazioni a bassa temperatura) e resistenza alla corrosione (antiossidazione, antierosione idrica, resistenza agli acidi e agli alcali, ecc.). In generale, le proprietà fisiche e chimiche dei tubi in acciaio dipendono principalmente dalla composizione chimica, dalla struttura organizzativa, dalla purezza dell'acciaio e dal metodo di trattamento termico dei tubi in acciaio. Naturalmente, in alcuni casi, anche la temperatura di laminazione e il sistema di deformazione dei tubi in acciaio influiscono sulle prestazioni dei tubi in acciaio.
⑤ Prestazioni del processo dei tubi in acciaio: le prestazioni del processo dei tubi in acciaio includono la spianatura, la svasatura, l'arricciatura, la piegatura, la trazione dell'anello e la saldatura dei tubi in acciaio.
⑥ Struttura metallografica dei tubi in acciaio: la struttura metallografica dei tubi in acciaio comprende strutture a basso e alto ingrandimento dei tubi in acciaio.
⑦ Requisiti speciali per tubi in acciaio: condizioni speciali richieste dai clienti.
In secondo luogo, problemi di qualità nel processo di produzione di tubi in acciaio senza saldatura: difetti di qualità delle billette di tubi e loro prevenzione.
1. Difetti di qualità delle billette tubolari e loro prevenzione: le billette tubolari utilizzate nella produzione di tubi in acciaio senza saldatura possono essere billette tubolari tonde ottenute tramite colata continua, billette tubolari tonde laminate (forgiate), billette tubolari tonde cave ottenute tramite colata centrifuga oppure lingotti di acciaio possono essere utilizzati direttamente. Nel processo di produzione vero e proprio, le billette tubolari tonde ottenute tramite colata continua vengono utilizzate principalmente per il loro basso costo e la buona qualità superficiale.
1.1 Difetti di aspetto, forma e qualità superficiale delle billette di tubi
1.1.1 Difetti di forma estetica: per le billette di tubi rotondi, i difetti di forma estetica delle billette di tubi includono principalmente il diametro e l'ovalizzazione delle billette di tubi, la tolleranza dello smusso di taglio della superficie terminale, ecc. Per i lingotti di acciaio, i difetti di forma estetica delle billette di tubi includono principalmente la forma errata del lingotto di acciaio dovuta all'usura dello stampo per lingotti di acciaio, ecc.
① Diametro e ovalità della billetta tonda sono fuori tolleranza: in pratica, si ritiene generalmente che quando la billetta tonda viene forata, l'entità della riduzione di pressione prima della testa di foratura sia proporzionale all'entità della piegatura verso l'interno del tubo grezzo forato. Maggiore è la riduzione di pressione della testa, maggiore è la probabilità che la cavità della billetta tonda si formi prematuramente e che il tubo grezzo sia soggetto a cricche sulla superficie interna. Nella normale produzione, i parametri del tipo di foro della macchina foratrice sono determinati in base al diametro nominale della billetta tonda e al diametro esterno e allo spessore della parete del tubo grezzo. Quando il tipo di foro viene regolato, se il diametro esterno della billetta tonda supera la tolleranza positiva, la riduzione di pressione prima della testa aumenta e il tubo grezzo forato produce un difetto di piegatura verso l'interno; se il diametro esterno della billetta tonda è eccessivamente negativo, la riduzione di pressione prima della testa diminuisce e il primo punto di presa della billetta tonda si sposta verso la gola, il che rende difficile il processo di foratura. Ovalizzazione fuori tolleranza: quando l'ovalizzazione della billetta del tubo non è uniforme, la billetta del tubo ruota in modo instabile dopo essere entrata nella zona di deformazione della perforazione e il rullo graffierà la superficie della billetta del tubo, causando difetti superficiali del tubo grezzo.
2. La smussatura della superficie terminale della billetta tonda è fuori tolleranza: lo spessore della parete dell'estremità anteriore del tubo grezzo forato della billetta non è uniforme. Il motivo principale è che quando la billetta non ha un foro di centraggio, il tappo incontra la superficie terminale della billetta durante il processo di foratura. A causa dell'ampia pendenza della superficie terminale della billetta, la punta del tappo non è facile da centrare rispetto al centro della billetta, con conseguente spessore della parete non uniforme della superficie terminale del tubo grezzo.
1.1.2 Difetti di qualità superficiale (billetta di tubo tondo ottenuta da colata continua): Cricche superficiali della billetta: cricche longitudinali, cricche trasversali e cricche a maglia. Cause delle cricche longitudinali:
A. Il flusso disassato causato dal disallineamento dell'ugello e del cristallizzatore erode il guscio solidificato della billetta del tubo;
B. La proprietà di fusione della scoria protettiva è scarsa e lo strato di scoria liquida è troppo spesso o troppo sottile, con conseguente spessore non uniforme della pellicola di scoria, rendendo troppo sottile il guscio solidificato locale della billetta del tubo.
C. Fluttuazione del livello del liquido di cristallizzazione (quando la fluttuazione del livello del liquido è ﹥±10 mm, il tasso di comparsa delle crepe è di circa il 30%);
D. Contenuto di P e S nell'acciaio. (P﹥0,017%, S﹥0,027%, le crepe longitudinali tendono ad aumentare);
E. Quando il C nell'acciaio è compreso tra 0,12% e 0,17%, le crepe longitudinali tendono ad aumentare.
Misure preventive: A. Assicurarsi che l'ugello e il cristallizzatore siano allineati; B. La fluttuazione del livello del liquido di cristallizzazione deve essere stabile; C. Utilizzare un cono di cristallizzazione adatto; D. Selezionare scorie protettive con prestazioni eccellenti; E. Utilizzare un cristallizzatore a superficie calda.
Cause di cricche trasversali: A. Segni di vibrazione troppo profondi sono la causa principale delle cricche trasversali; B. L'aumento del contenuto di (niobio e alluminio) nell'acciaio è la causa scatenante. C. La billetta del tubo viene raddrizzata a una temperatura di 900-700 °C. D. L'intensità del raffreddamento secondario è troppo elevata.
Misure preventive:
A. Il cristallizzatore adotta un'alta frequenza e una piccola ampiezza per ridurre la profondità dei segni di vibrazione sulla superficie dell'arco interno della billetta;
B. La zona di raffreddamento secondaria adotta un sistema di raffreddamento debole e stabile per garantire che la temperatura superficiale sia superiore a 900 gradi durante la raddrizzatura.
C. Mantenere stabile il livello del liquido di cristallizzazione;
D. Utilizzare scorie protettive con buone prestazioni di lubrificazione e bassa viscosità.
Cause delle crepe nella rete superficiale:
A. Il lingotto ad alta temperatura assorbe il rame del cristallizzatore, il rame diventa liquido e poi fuoriesce lungo il confine del grano austenitico;
B. Gli elementi residui nell'acciaio (come rame, stagno, ecc.) rimangono sulla superficie del tubo e fuoriescono lungo il bordo del grano;
Misure preventive:
A. Cromatura sulla superficie del cristallizzatore per aumentare la durezza superficiale;
B. Utilizzare un volume appropriato di acqua di raffreddamento secondaria;
C. Controllare gli elementi residui nell'acciaio.
D. Controllare il valore Mn/S per garantire che Mn/S>40. Si ritiene generalmente che quando la profondità della cricca superficiale del tubo non supera 0,5 mm, la cricca si ossida durante il processo di riscaldamento e non provoca cricche sulla superficie del tubo in acciaio. Poiché le cricche superficiali del tubo si ossidano gravemente durante il processo di riscaldamento, le cricche sono spesso accompagnate da particelle di ossidazione e decarburazione dopo la laminazione.
Cicatrici e pellicola spessa sul tubo: la temperatura dell'acciaio fuso è troppo bassa, l'acciaio fuso è troppo appiccicoso, l'ugello è bloccato, il flusso di iniezione devia, ecc. A causa delle cicatrici e della pellicola spessa sulla superficie della billetta del tubo, la piegatura del tubo in acciaio è diversa dai difetti di cicatrici e piegature del tubo grezzo prodotti durante la laminazione. Presenta caratteristiche di ossidazione molto evidenti, accompagnate da particelle di ossidazione e grave decarburazione, e in corrispondenza dei difetti è presente ossido ferroso.
Pori della billetta: in genere, sulla superficie della billetta si formano piccoli pori dovuti alla rottura di bolle sottocutanee durante la colata dell'acciaio fuso. Dopo la laminazione della billetta, sulla superficie del tubo d'acciaio si formerà una piccola pellicola.
Cause di cavità e scanalature nella billetta: da un lato, possono essere generate durante il processo di cristallizzazione della billetta, che è correlato alla grande conicità del cristallizzatore o al raffreddamento non uniforme della zona di raffreddamento secondaria; dall'altro, possono essere causate da ammaccature meccaniche o graffi sulla superficie della billetta prima che questa sia completamente raffreddata. Pieghe o cicatrici (cave) e grandi pieghe (scanalature) si formano sulla superficie del tubo grezzo dopo la perforazione.
"Orecchie" nelle billette tubolari: principalmente perché la fessura tra i cilindri (il cilindro di raddrizzatura della colata continua e il cilindro di laminazione del laminatoio) non è chiusa. Quando la billetta tubolare viene raddrizzata o laminata, il cilindro di raddrizzatura o il cilindro di laminazione esercitano una pressione eccessiva o la fessura tra i cilindri è troppo piccola. Ciò causa l'ingresso di una quantità eccessiva di metallo nella fessura tra i cilindri. Dopo la perforazione, la superficie rugosa del tubo produce una piega a spirale. Indipendentemente dal tipo di difetto superficiale della billetta tubolare, è possibile che si formino difetti sulla superficie del tubo in acciaio durante il processo di laminazione. Nei casi più gravi, il tubo in acciaio laminato verrà scartato. Pertanto, è necessario rafforzare il controllo della qualità superficiale della billetta tubolare e la rimozione dei difetti superficiali. Solo le billette tubolari che soddisfano i requisiti standard possono essere avviate alla produzione di laminazione tubi.
1.2 Difetti strutturali di bassa potenza delle billette di tubi:
Bolle sottocutanee visibili nelle billette di tubi: le cause di questo fenomeno sono l'insufficiente deossidazione dell'acciaio fuso e il contenuto di gas (in particolare idrogeno) nell'acciaio fuso, che è anche una causa importante della formazione di bolle sottocutanee nelle billette di tubi. Questo difetto forma una pellicola (senza righe) sulla superficie esterna del tubo di acciaio dopo la perforazione o la laminazione. La forma è simile a quella di un'unghia. Nei casi più gravi, può ricoprire la superficie esterna del tubo di acciaio. Questo tipo di difetto è piccolo e superficiale e può essere rimosso mediante rettifica.
La causa principale delle cricche sottocutanee nella billetta tubolare è che la temperatura dello strato superficiale della billetta tubolare tonda prodotta tramite colata continua varia ripetutamente, generando molteplici cambiamenti di fase. Generalmente, non si verificano difetti e, se presenti, si tratta di leggere pieghe.
Cricche centrali e cricche centrali nelle billette di tubi: le cricche centrali e cricche centrali nelle billette di tubi tondi da colata continua sono le principali cause della curvatura verso l'interno dei tubi in acciaio senza saldatura. Le cause delle cricche sono molto complesse e coinvolgono gli effetti del trasferimento di calore durante la solidificazione, la penetrazione e lo stress della billetta, ma in generale sono controllate dal processo di solidificazione della billetta nella zona di raffreddamento secondario.
Allentamento e restringimento delle billette di tubi: principalmente a causa dell'effetto di grana avanzata della billetta durante il processo di solidificazione, il movimento del metallo liquido si forma in base alla resistenza al restringimento causata dal raffreddamento nella direzione di solidificazione. Se la billetta di tubi tondi da colata continua presenta allentamento e restringimento, ciò non avrà un impatto significativo sulla qualità del tubo grezzo con laminazione obliqua e perforazione.
1.3 Difetti microstrutturali dei billette di tubi: microscopio ad alto ingrandimento o elettronico.
Quando la composizione e l'organizzazione della billetta tubolare sono irregolari e si verifica una forte segregazione, il tubo in acciaio laminato presenterà una forte organizzazione a bande, che ne comprometterà le proprietà meccaniche e le proprietà anticorrosive, compromettendone le prestazioni. Un contenuto di inclusioni eccessivo nella billetta tubolare non solo comprometterà le prestazioni del tubo in acciaio, ma potrebbe anche causare crepe nel tubo in acciaio durante il processo di produzione.
Fattori: elementi nocivi nell'acciaio, composizione e organizzazione della segregazione delle billette di tubi e inclusioni non metalliche nelle billette di tubi.
2. Difetti di riscaldamento delle billette di tubi.
Nella produzione di tubi in acciaio senza saldatura laminati a caldo, sono generalmente richiesti due processi di riscaldamento, dalle billette ai tubi in acciaio finiti: il riscaldamento delle billette prima della perforazione e il riscaldo dei tubi grezzi dopo la laminazione prima della calibratura. Nella produzione di tubi in acciaio laminati a freddo, è necessaria una ricottura intermedia per eliminare le tensioni residue dei tubi in acciaio. Sebbene lo scopo di ogni riscaldamento sia diverso e il forno di riscaldamento possa essere diverso, se i parametri di processo e il controllo del riscaldamento di ogni riscaldamento non sono adeguati, le billette (tubi in acciaio) produrranno difetti di riscaldamento e influenzeranno la qualità dei tubi in acciaio. Lo scopo del riscaldamento delle billette prima della perforazione è quello di migliorare la plasticità dell'acciaio, ridurne la resistenza alla deformazione e fornire una buona struttura metallografica per la laminazione dei tubi. I forni di riscaldamento utilizzati sono forni anulari, forni di riscaldamento a trave mobile, forni di riscaldamento a fondo inclinato e forni di riscaldamento a fondo mobile. Lo scopo del riscaldo dei tubi grezzi prima della calibratura è quello di aumentare e uniformare la temperatura dei tubi grezzi, migliorarne la plasticità, controllare la struttura metallografica e garantire le proprietà meccaniche dei tubi in acciaio. I forni di riscaldo includono principalmente forni di riscaldo a trave mobile, forni di riscaldo a rulli continui, forni di riscaldo a fondo inclinato e forni di riscaldo a induzione elettrica. Lo scopo del trattamento termico di ricottura dei tubi in acciaio durante la laminazione a freddo è quello di eliminare il fenomeno di incrudimento causato dalla lavorazione a freddo dei tubi in acciaio, ridurre la resistenza alla deformazione dell'acciaio e creare le condizioni per la continua lavorazione dei tubi in acciaio. I forni di riscaldo utilizzati per il trattamento termico di ricottura includono principalmente forni di riscaldo a trave mobile, forni di riscaldo a rulli continui e forni di riscaldo a fondo mobile.
① I difetti comuni del riscaldamento delle billette di tubi includono: riscaldamento non uniforme della billetta di tubi (tubi in acciaio) (comunemente noto come superficie yin e yang), ossidazione, decarburazione, crepe da riscaldamento, surriscaldamento e sovracottura.
② I principali fattori che influenzano la qualità del riscaldamento della billetta tubolare sono la temperatura di riscaldamento, la velocità di riscaldamento, il tempo di riscaldamento e di mantenimento e l'atmosfera del forno.
3. Temperatura di riscaldamento della billetta tubolare: si manifesta principalmente come temperatura troppo bassa o troppo alta o come temperatura di riscaldamento non uniforme. Se la temperatura è troppo bassa, aumenterà la resistenza alla deformazione dell'acciaio e ne ridurrà la plasticità. Soprattutto quando la temperatura di riscaldamento non può garantire che la struttura metallografica dell'acciaio sia completamente trasformata in grani di austenite, la tendenza alla formazione di cricche nella billetta tubolare durante la laminazione a caldo aumenterà. Quando la temperatura è troppo alta, la superficie della billetta tubolare subirà una grave ossidazione, decarburazione e persino surriscaldamento o sovracottura.
④ Velocità di riscaldamento della billetta: la velocità di riscaldamento della billetta è strettamente correlata alla generazione di cricche da riscaldamento. Quando la velocità di riscaldamento è troppo elevata, la billetta è soggetta a cricche da riscaldamento. Il motivo principale è che, quando la temperatura della superficie della billetta aumenta, il metallo all'interno della billetta e il metallo sulla superficie subiscono una differenza di temperatura, con conseguente dilatazione termica e stress termico non uniformi. Quando questo stress termico supera lo stress di frattura del materiale, si verificano delle cricche; le cricche da riscaldamento della billetta possono essere presenti sulla superficie della billetta o al suo interno. Quando la billetta con cricche da riscaldamento viene perforata, è facile che si formino cricche o pieghe sulle superfici interna ed esterna del tubo grezzo. Prevenzione: quando la billetta è ancora a bassa temperatura dopo essere entrata nel forno di riscaldamento, viene utilizzata una velocità di riscaldamento inferiore. All'aumentare della temperatura della billetta, la velocità di riscaldamento può essere aumentata di conseguenza.
Tempo di riscaldamento e tempo di mantenimento della billetta tubolare: la durata del tempo di riscaldamento e del tempo di mantenimento della billetta tubolare è correlata a difetti di riscaldamento (ossidazione superficiale, decarburazione, granulometria grossolana, surriscaldamento o addirittura sovracottura, ecc.). In generale, più a lungo la billetta tubolare viene riscaldata ad alte temperature, maggiore è la probabilità che si verifichi una grave ossidazione superficiale, decarburazione, surriscaldamento o addirittura sovracottura, che nei casi più gravi può portare alla rottamazione del tubo in acciaio. Misure preventive: A. Assicurarsi che la billetta tubolare venga riscaldata in modo uniforme e completamente trasformata in una struttura austenitica; B. I carburi devono essere disciolti nei grani di austenite; C. I grani di austenite non devono essere grossolani e non devono formarsi cristalli misti; D. La billetta tubolare non può essere surriscaldata o sovracottura dopo il riscaldamento.
In breve, per migliorare la qualità del riscaldamento della billetta tubolare e prevenire difetti di riscaldamento, i seguenti requisiti vengono generalmente seguiti quando si formulano i parametri del processo di riscaldamento della billetta tubolare: A. Temperatura di riscaldamento accurata per garantire che il processo di perforazione venga eseguito entro l'intervallo di temperatura con la migliore permeabilità della billetta tubolare; B. Temperatura di riscaldamento uniforme, cercare di fare in modo che la differenza di temperatura di riscaldamento della billetta tubolare lungo le direzioni longitudinale e trasversale non sia maggiore di ±10°C; C. Minore combustione del metallo, durante il processo di riscaldamento, la billetta tubolare deve essere impedita da sovraossidazione, crepe superficiali, adesione, ecc. D. Sistema di riscaldamento ragionevole, la temperatura di riscaldamento, la velocità di riscaldamento e il tempo di riscaldamento (tempo di mantenimento) devono essere ragionevolmente coordinati per evitare che la billetta tubolare si surriscaldi o addirittura bruci eccessivamente.
Data di pubblicazione: 17-01-2025