첫째, 이음매 없는 강관의 생산 표준은 다음과 같습니다.
1. 이음매 없는 강관의 품질 요구사항.
① 강철의 화학 조성: 강철의 화학 조성은 이음매 없는 강관의 성능에 영향을 미치는 가장 중요한 요소입니다. 또한 강관 압연 및 열처리 공정 매개변수를 설정하는 주요 기반이기도 합니다. 이음매 없는 강관 표준에서는 강관의 용도에 따라 강철 제련 및 튜브 블랭크 제조 방법에 대한 요구 사항을 제시하고 화학 조성에 대해 엄격한 규정을 두고 있습니다. 특히, 특정 유해 화학 원소(비소, 주석, 안티몬, 납, 비스무트) 및 가스(질소, 수소, 산소 등) 함량에 대한 요구 사항이 명시되어 있습니다. 강철의 화학 조성 균일성과 순도를 향상시키고, 튜브 블랭크의 비금속 개재물을 줄이고 분포 형태를 개선하기 위해 용광로 외부의 정련 설비를 사용하여 용융강을 정련하는 경우가 많으며, 심지어 전해 슬래그로를 사용하여 튜브 블랭크를 재용융 및 정련하기도 합니다.
② 강관의 기하학적 치수 정밀도 및 외경: 강관 외경 정밀도, 벽 두께, 타원도, 길이, 강관 곡률, 강관 단면 절삭 경사, 강관 단면 홈 각도 및 뭉툭한 모서리, 특수 형상 강관의 단면 치수
A. 강관 외경 정밀도: 이음매 없는 강관의 외경 정밀도는 직경 축소(인장 축소 포함) 방법, 장비 작동, 공정 시스템 등에 따라 달라집니다. 또한, 외경 정밀도는 직경 축소 기계의 구멍 가공 정밀도와 각 프레임의 변형 분포 및 조정과도 관련이 있습니다. 냉간 압연(압연) 이음매 없는 강관의 외경 정밀도는 금형 또는 압연 구멍의 정밀도와 관련이 있습니다.
B. 벽 두께: 이음매 없는 강관의 벽 두께 정밀도는 튜브 블랭크의 가열 품질, 각 성형 공정의 설계 매개변수 및 조정 매개변수, 금형의 품질 및 윤활 품질과 관련이 있습니다. 강관 벽 두께의 불균일 분포는 횡방향 벽 두께 불균일과 종방향 벽 두께 불균일을 의미합니다.
③ 강관의 표면 품질: 표준에서는 강관의 "표면 마감" 요구 사항을 규정하고 있습니다. 그러나 생산 공정 중 다양한 원인으로 인해 강관에는 표면 결함이 10가지 이상 발생할 수 있습니다. 여기에는 표면 균열, 미세 균열, 내측 주름, 외측 주름, 천공, 내측 직선, 외측 직선, 박리, 흠집, 구멍, 볼록, 피팅, 마모, 내측 나선형, 외측 나선형, 청색선, 교정, 롤러 자국 등이 포함됩니다. 이러한 결함의 주된 원인은 튜브 블랭크의 표면 결함 또는 내부 결함입니다. 또한, 생산 공정 중에도 발생할 수 있는데, 즉 압연 공정 매개변수가 합리적으로 설계되지 않았거나, 금형 표면이 매끄럽지 않거나, 윤활 조건이 좋지 않거나, 구멍 설계 및 조정이 부적절한 경우 등이 강관의 표면 품질 문제를 야기할 수 있습니다. 또는 튜브 블랭크(강관)를 가열, 압연, 열처리 및 교정할 때 가열 온도가 제대로 제어되지 않거나, 변형이 고르지 않거나, 가열 및 냉각 속도가 부적절하거나, 교정 변형이 너무 크면 강관 표면에 균열이 발생할 수 있습니다.
④ 강관의 물리화학적 특성: 강관의 물리화학적 특성에는 상온에서의 기계적 특성, 특정 온도에서의 기계적 특성(열강도 또는 저온 성능), 그리고 내식성(내산화성, 내수침식성, 내산성, 내알칼리성 등)이 포함됩니다. 일반적으로 강관의 물리화학적 특성은 주로 강재의 화학 조성, 조직 구조, 순도 및 열처리 방법에 따라 결정됩니다. 물론 경우에 따라 강관의 압연 온도와 성형 시스템 또한 강관의 성능에 영향을 미칩니다.
⑤ 강관의 가공 성능: 강관의 가공 성능에는 강관의 평탄화, 플레어링, 컬링, 벤딩, 링 풀링 및 용접이 포함됩니다.
⑥ 강관의 금속 조직학적 구조: 강관의 금속 조직학적 구조는 저배율 및 고배율에서 관찰한 강관의 구조를 포함한다.
⑦ 강관에 대한 특별 요구사항: 고객이 요구하는 특별 조건.
둘째, 이음매 없는 강관 생산 공정의 품질 문제, 즉 강재 빌릿의 품질 결함 및 그 예방책입니다.
1. 강관 빌릿의 품질 결함 및 예방: 이음매 없는 강관 생산에 사용되는 강관 빌릿은 연속 주조 원형 강관 빌릿, 압연(단조) 원형 강관 빌릿, 원심 주조 원형 중공 강관 빌릿 또는 강괴를 직접 사용할 수 있습니다. 실제 생산 공정에서는 저렴한 비용과 우수한 표면 품질 때문에 주로 연속 주조 원형 강관 빌릿이 사용됩니다.
1.1 튜브 빌릿의 외관 형상 및 표면 품질 결함
1.1.1 외관 형상 결함: 원형 튜브 빌릿의 경우, 튜브 빌릿의 외관 형상 결함은 주로 튜브 빌릿의 직경 및 타원형도, 단면 절삭 경사 공차 등을 포함합니다. 강괴의 경우, 튜브 빌릿의 외관 형상 결함은 주로 강괴 주형의 마모로 인한 강괴의 부정확한 형상 등을 포함합니다.
① 원형 튜브 빌릿의 직경 및 타원형도가 허용 오차를 벗어난 경우: 실제로 튜브 빌릿을 천공할 때 천공 헤드 전의 압력 감소율은 천공된 원관의 내측 접힘량에 비례한다고 일반적으로 알려져 있습니다. 헤드의 압력 감소율이 클수록 튜브 빌릿에 공동이 조기에 형성될 가능성이 높아지고 원관의 내면 균열이 발생하기 쉽습니다. 정상적인 생산 과정에서 천공기의 홀 유형 매개변수는 튜브 빌릿의 공칭 직경과 원관의 외경 및 벽 두께에 따라 결정됩니다. 홀 유형을 조정할 때 튜브 빌릿의 외경이 허용 오차를 초과하면 헤드 전의 압력 감소율이 증가하여 천공된 원관에 내측 접힘 결함이 발생합니다. 튜브 빌릿의 외경이 과도하게 음의 값을 가질 경우, 헤드 전의 압력 감소율이 감소하고 튜브 빌릿의 첫 번째 접촉점이 목 쪽으로 이동하여 피어싱 공정이 어려워집니다. 타원도 허용 오차 초과: 튜브 빌릿의 타원도가 고르지 않으면 피어싱 변형 영역에 진입한 후 튜브 빌릿이 불안정하게 회전하고 롤러가 튜브 빌릿 표면을 긁어 원관에 표면 결함이 발생합니다.
② 원형 튜브 빌릿의 단면 경사각이 허용 오차를 벗어남: 튜브 빌릿의 천공된 원관 전면부의 벽 두께가 고르지 않음. 주된 원인은 튜브 빌릿에 센터링 홀이 없을 경우, 천공 공정 중 플러그가 튜브 빌릿의 단면에 닿기 때문입니다. 튜브 빌릿 단면의 경사가 크기 때문에 플러그의 끝부분이 튜브 빌릿의 중심에 정확히 위치하기 어려워 거친 튜브 단면의 벽 두께가 고르지 않게 됩니다.
1.1.2 표면 품질 결함(연속 주조 원형 튜브 빌릿): 튜브 빌릿의 표면 균열: 세로 균열, 가로 균열 및 망상 균열. 세로 균열의 원인:
A. 노즐과 결정화기의 정렬 불량으로 인한 불균형 유동은 튜브 빌릿의 응고된 껍질을 침식시킵니다.
B. 보호 슬래그의 용융성이 불량하고, 액체 슬래그 층이 너무 두껍거나 너무 얇아서 슬래그 막의 두께가 고르지 않게 되고, 이로 인해 튜브 빌릿의 국부적인 응고 껍질이 너무 얇아집니다.
C. 결정화액면의 변동 (액면 변동이 ±10mm 이내일 때 균열 발생률은 약 30%임)
강철의 D. P 및 S 함량. (P ≤ 0.017%, S ≤ 0.027%, 세로 방향 균열이 증가하는 경향이 있음)
E. 강철의 탄소 함량이 0.12%~0.17%일 때, 세로 방향 균열이 증가하는 경향이 있습니다.
예방 조치: A. 노즐과 결정화기의 정렬 상태를 확인하십시오. B. 결정화액면의 변동이 안정적이어야 합니다. C. 적절한 결정화 경사도를 사용하십시오. D. 성능이 우수한 보호 슬래그를 선택하십시오. E. 고온상 결정화기를 사용하십시오.
횡균열 발생 원인: A. 진동 자국이 너무 깊으면 횡균열이 발생하는 주된 원인이다. B. 강재 내 니오븀 및 알루미늄 함량 증가가 유발 요인이다. C. 튜브 빌릿을 900~700℃ 온도에서 교정한다. D. 2차 냉각 강도가 너무 높다.
예방 조치:
A. 결정화기는 고주파와 저진폭을 이용하여 빌릿의 내부 아크 표면에 생기는 진동 자국의 깊이를 줄입니다.
B. 2차 냉각 구역은 안정적인 약냉각 시스템을 채택하여 교정 과정 중 표면 온도가 900도 이상을 유지하도록 합니다.
C. 결정화액의 수위를 안정적으로 유지하십시오.
D. 윤활 성능이 우수하고 점도가 낮은 보호 슬래그를 사용하십시오.
표면 네트워크 균열의 원인:
A. 고온의 주괴는 결정화 장치의 구리를 흡수하고, 구리는 액체 상태가 된 후 오스테나이트 결정립계를 따라 스며 나옵니다.
B. 강철에 남아 있는 잔류 원소(구리, 주석 등)가 튜브 표면에 남아 결정립계를 따라 스며 나옵니다.
예방 조치:
A. 결정화기의 표면 경도를 높이기 위해 표면에 크롬 도금을 합니다.
B. 적절한 2차 냉각수량을 사용하십시오.
C. 강철 내 잔류 원소를 관리합니다.
D. Mn/S 값이 40 이상이 되도록 Mn/S 값을 조절하십시오. 일반적으로 튜브 표면 균열 깊이가 0.5mm를 넘지 않으면 가열 과정에서 균열이 산화되어 강관 표면에 균열이 발생하지 않는다고 알려져 있습니다. 그러나 튜브 표면의 균열은 가열 과정에서 심하게 산화되므로 압연 후 산화 입자와 탈탄 현상이 동반되는 경우가 많습니다.
튜브 표면의 긁힘 및 두꺼운 피복층: 용강 온도가 너무 낮거나, 용강의 점성이 너무 높거나, 노즐이 막히거나, 주입 흐름이 편향되는 등의 원인으로 발생합니다. 튜브 빌릿 표면에 긁힘 및 두꺼운 피복층이 생기면 강관 접힘이 튜브 압연 과정에서 발생하는 조강의 긁힘 및 접힘 결함과는 다르게 나타납니다. 또한, 산화 현상이 뚜렷하게 나타나고, 산화 입자가 생성되며, 심한 탈탄이 발생하고, 결함 부위에 산화철이 존재합니다.
용강 빌릿 기공: 일반적으로 용강 빌릿 표면에는 용융강 주조 과정에서 표면 기포가 파열되어 작은 기공들이 형성됩니다. 용강 빌릿을 압연한 후에는 강관 표면에 작은 비산막이 생길 수 있습니다.
튜브 빌릿에 피트와 홈이 생기는 원인: 첫째, 빌릿의 결정화 과정 중 결정화기의 큰 테이퍼 또는 2차 냉각 영역의 불균일한 냉각으로 인해 발생할 수 있습니다. 둘째, 빌릿이 완전히 냉각되기 전에 빌릿 표면에 기계적 흠집이나 긁힘이 발생할 수 있습니다. 이러한 주름이나 흉터(피트) 및 큰 주름(홈)은 천공 후 거친 튜브 표면에 형성됩니다.
강관 빌릿의 "귀" 현상은 주로 롤 갭(연속 주조기의 교정 롤과 압연기의 압연 롤 사이의 간격)이 제대로 닫히지 않아서 발생합니다. 강관 빌릿을 교정하거나 압연할 때, 교정 롤이나 압연 롤에 과도한 압력이 가해지거나 롤 갭이 너무 작으면 넓은 금속 조각이 롤 갭으로 과도하게 유입됩니다. 이로 인해 거친 강관 표면에 나선형 주름이 생깁니다. 강관 빌릿의 표면 결함 종류와 관계없이, 강관 압연 공정 중에 강관 표면에 결함이 발생할 수 있습니다. 심한 경우에는 압연된 강관이 폐기될 수도 있습니다. 따라서 강관 빌릿의 표면 품질 관리를 강화하고 표면 결함을 제거하는 것이 필수적입니다. 표준 요구 사항을 충족하는 강관 빌릿만 강관 압연 생산에 투입할 수 있습니다.
1.2 튜브 빌릿의 저전력 구조적 결함:
강관 빌릿의 피하 기포 현상: 이러한 현상은 용강의 불충분한 탈산과 용강 내 가스 함량(특히 수소) 때문에 발생하며, 이는 강관 빌릿에 피하 기포가 생기는 중요한 원인 중 하나입니다. 이 결함은 천공 또는 압연 후 강관의 외면에 불규칙한 형태의 비산막을 형성합니다. 그 모양은 마치 손톱과 같습니다. 심한 경우에는 강관의 외면 전체를 덮기도 합니다. 이러한 결함은 크기가 작고 얕기 때문에 연삭으로 제거할 수 있습니다.
튜브 빌릿에 피하 균열이 발생하는 주된 이유는 연속 주조 원형 튜브 빌릿의 표면층 온도가 반복적으로 변화하면서 여러 상변화가 일어나기 때문입니다. 일반적으로 결함은 발생하지 않으며, 발생하더라도 경미한 주름 정도입니다.
연속 주조 원형 튜브 빌릿의 중간 균열 및 중심 균열: 연속 주조 원형 튜브 빌릿의 중간 균열 및 중심 균열은 이음매 없는 강관의 내측 굽힘의 주요 원인입니다. 균열 발생 원인은 응고 열전달, 침투, 빌릿 응력 등 여러 요인이 복합적으로 작용하여 매우 복잡하지만, 일반적으로 2차 냉각 영역에서의 빌릿 응고 과정에 의해 좌우됩니다.
튜브 빌릿의 이완 및 수축: 주로 응고 과정에서 빌릿의 결정립 성장 효과로 인해 발생하며, 용융 금속의 이동은 응고 방향으로의 냉각에 의한 수축 저항에 따라 형성됩니다. 연속 주조 원형 튜브 빌릿에 이완 및 수축이 발생하더라도 경사 압연 및 천공을 거친 조강의 품질에는 큰 영향을 미치지 않습니다.
1.3 튜브 빌릿의 미세구조적 결함: 고배율 현미경 또는 전자 현미경.
강관 빌릿의 조성 및 조직이 고르지 않고 심한 편석이 발생하면, 압연 강관은 심한 띠 모양 조직을 나타내어 강관의 기계적 특성 및 내식성에 영향을 미치고 요구 성능을 충족하지 못하게 됩니다. 강관 빌릿의 개재물 함량이 과도할 경우, 강관의 성능 저하뿐만 아니라 생산 과정에서 강관에 균열이 발생할 수도 있습니다.
요인: 강철 내 유해 원소, 튜브 빌릿의 구성 및 조직 편석, 튜브 빌릿 내 비금속 개재물.
2. 튜브 빌릿의 가열 결함.
열연 이음매 없는 강관 생산에는 일반적으로 튜브 빌릿에서 완제품 강관에 이르기까지 두 번의 가열 공정이 필요합니다. 즉, 천공 전 튜브 빌릿 가열과 압연 후 사이징 전 조강 재가열입니다. 냉연 강관 생산 시에는 강관의 잔류 응력을 제거하기 위해 중간 어닐링이 필요합니다. 각 가열 공정의 목적과 사용되는 가열로가 다를 수 있지만, 각 공정의 매개변수 및 가열 제어가 부적절하면 튜브 빌릿(강관)에 가열 결함이 발생하여 강관 품질에 영향을 미칩니다. 천공 전 튜브 빌릿 가열의 목적은 강재의 가소성을 향상시키고, 강재의 변형 저항을 감소시키며, 압연에 적합한 금속 조직을 제공하는 것입니다. 사용되는 가열로는 환형 가열로, 워킹 빔 가열로, 경사 바닥 가열로, 카 바닥 가열로 등이 있습니다. 강관 성형 전 조강을 재가열하는 목적은 조강의 온도를 높이고 균일하게 하여 가소성을 향상시키고 금속 조직을 제어하며 강관의 기계적 특성을 확보하는 것입니다. 재가열로에는 주로 워킹빔 재가열로, 연속 롤러 바닥 재가열로, 경사 바닥 재가열로, 전기 유도 재가열로 등이 있습니다. 냉간 압연 중 강관의 어닐링 열처리는 강관의 냉간 가공으로 인한 가공 경화 현상을 제거하고 강재의 변형 저항을 감소시켜 강관의 연속 가공을 위한 조건을 조성하는 것입니다. 어닐링 열처리에 사용되는 가열로는 주로 워킹빔 가열로, 연속 롤러 바닥 가열로, 카 바닥 가열로 등이 있습니다.
① 강관 빌릿 가열의 일반적인 결함에는 강관 빌릿(강관)의 불균일 가열(일반적으로 음양면이라고 함), 산화, 탈탄, 가열 균열, 과열 및 과연소가 포함됩니다.
② 튜브 빌릿의 가열 품질에 영향을 미치는 주요 요인은 가열 온도, 가열 속도, 가열 및 유지 시간, 그리고 용광로 분위기입니다.
③ 튜브 빌릿 가열 온도: 주로 온도가 너무 낮거나 너무 높거나 또는 가열 온도가 고르지 않은 경우로 나타납니다. 온도가 너무 낮으면 강재의 변형 저항이 증가하고 소성이 감소합니다. 특히 가열 온도가 강재의 금속 조직이 오스테나이트 결정립으로 완전히 변태되도록 보장하지 못할 경우, 열간 압연 중 튜브 빌릿에 균열이 발생할 가능성이 높아집니다. 온도가 너무 높으면 튜브 빌릿 표면에서 심각한 산화, 탈탄이 발생하고 심지어 과열 또는 과연소가 발생할 수 있습니다.
④ 튜브 빌릿 가열 속도: 튜브 빌릿 가열 속도는 튜브 빌릿 가열 균열 발생과 밀접한 관련이 있습니다. 가열 속도가 너무 빠르면 튜브 빌릿에 가열 균열이 발생하기 쉽습니다. 주된 이유는 튜브 빌릿 표면 온도가 상승함에 따라 튜브 빌릿 내부 금속과 표면 금속의 온도 차이가 발생하여 금속의 불균일한 열팽창과 열응력이 발생하기 때문입니다. 이 열응력이 재료의 파괴 응력을 초과하면 균열이 발생하며, 튜브 빌릿의 표면 또는 내부에 가열 균열이 생길 수 있습니다. 가열 균열이 있는 튜브 빌릿에 구멍을 뚫으면 가공된 튜브의 내외부에 균열이나 주름이 쉽게 발생할 수 있습니다. 예방 방법: 튜브 빌릿이 가열로에 들어간 후 온도가 낮을 때는 낮은 가열 속도를 사용합니다. 튜브 빌릿의 온도가 상승함에 따라 가열 속도를 적절히 높일 수 있습니다.
강관 빌릿의 가열 시간 및 유지 시간: 강관 빌릿의 가열 시간과 유지 시간은 가열 결함(표면 산화, 탈탄, 조대 결정립, 과열 또는 과소성 등)과 관련이 있습니다. 일반적으로 강관 빌릿을 고온에서 가열하는 시간이 길수록 표면 산화, 탈탄, 과열 또는 과소성이 심해질 가능성이 높아지며, 심한 경우 강관을 폐기해야 할 수도 있습니다. 예방 조치: A. 강관 빌릿이 고르게 가열되어 오스테나이트 구조로 완전히 변태되도록 합니다. B. 탄화물이 오스테나이트 결정립에 용해되도록 합니다. C. 오스테나이트 결정립이 조대해지거나 혼재 결정이 나타나지 않도록 합니다. D. 가열 후 강관 빌릿이 과열되거나 과소성되지 않도록 합니다.
요약하자면, 튜브 빌릿의 가열 품질을 향상시키고 가열 결함을 방지하기 위해 튜브 빌릿 가열 공정 매개변수를 설정할 때 일반적으로 다음과 같은 요구 사항을 준수해야 합니다. A. 정확한 가열 온도 설정: 튜브 빌릿의 투과성이 가장 좋은 온도 범위 내에서 천공 공정이 진행되도록 합니다. B. 균일한 가열 온도 유지: 튜브 빌릿의 길이 방향과 횡방향 가열 온도 차이가 ±10°C를 넘지 않도록 합니다. C. 금속 연소 최소화: 가열 과정에서 튜브 빌릿의 과산화, 표면 균열, 접착 등을 방지합니다. D. 합리적인 가열 시스템: 가열 온도, 가열 속도 및 가열 시간(유지 시간)을 적절히 조절하여 튜브 빌릿의 과열 또는 과소각을 방지합니다.
게시 시간: 2025년 1월 17일