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如何提高低溫區(qū)煙氣利用率

目前,低碳經(jīng)濟(jì)已成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)。鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中,煉鐵工序是CO2的排放大戶,占我國(guó)CO2總排量的10%?,F(xiàn)代高爐冶煉所需能源是以碳素燃燒為基礎(chǔ),需要消耗大量焦炭、煤粉,其中熱風(fēng)提供的熱量占所需能源的19%。熱風(fēng)的能量是由高爐煤氣燃燒獲得的,通過(guò)熱風(fēng)爐將廉價(jià)的能源轉(zhuǎn)換成高溫?zé)犸L(fēng)以此來(lái)替代部分昂貴的冶金焦。高風(fēng)溫成為推動(dòng)煉鐵技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑,其重要性不言而喻。 進(jìn)一步利用好高爐煤氣,大力提高風(fēng)溫,不僅僅是工藝技術(shù)的簡(jiǎn)單問(wèn)題,已成為提升鋼鐵企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要任務(wù)。 要獲得高風(fēng)溫,通常采用附加高熱值煤氣或采用燃燒爐,這都需消耗更多的煤氣,不可避免地排出更多的廢氣。雖然節(jié)約了焦炭,但實(shí)際上是浪費(fèi)了能源,在講究循環(huán)經(jīng)濟(jì)的形勢(shì)下,其實(shí)整體效果是不經(jīng)濟(jì)的。常規(guī)煙氣余熱對(duì)熱風(fēng)爐空氣和煤氣進(jìn)行雙預(yù)熱,一般只可將預(yù)熱對(duì)象預(yù)熱到200℃左右,再進(jìn)一步提高風(fēng)溫的作用有限。要達(dá)到1200℃以上的高風(fēng)溫標(biāo)準(zhǔn),不采用其他技術(shù)手段是不可能實(shí)現(xiàn)的。 實(shí)施高溫空氣燃燒技術(shù)是提高風(fēng)溫的一個(gè)重要措施,在低熱值煤氣條件下,能夠有效實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐的高效率、高風(fēng)溫、與低投入的運(yùn)行。高效回收利用廢煙氣余熱進(jìn)行預(yù)熱,將是我國(guó)今后鋼鐵行業(yè)節(jié)能的主攻方向。 不同預(yù)熱工藝解析 針對(duì)以低熱值高爐煤氣作為燃料,通過(guò)實(shí)施高溫空氣燃燒技術(shù),最大限度回收燃燒產(chǎn)物顯熱,提高助燃空氣和煤氣的物理熱來(lái)獲得高風(fēng)溫。合理的選擇預(yù)熱方法需要從多方因素考慮,以期達(dá)到高效與低成本的目的。 輔助預(yù)熱爐技術(shù)。首鋼京唐5500立方米高爐熱風(fēng)爐預(yù)熱系統(tǒng)是輔助預(yù)熱爐工藝的典型代表。該公司所建的2座小型預(yù)熱爐,燃燒高爐煤氣來(lái)加熱輔助預(yù)熱爐,工作原理同熱風(fēng)爐。助燃空氣經(jīng)換熱器加熱到200℃左右,然后進(jìn)入輔助預(yù)熱爐內(nèi),被加熱到500℃以上,送到熱風(fēng)爐。高爐煤氣經(jīng)換熱器加熱到200℃左右,送到熱風(fēng)爐作燃?xì)?。通過(guò)煤氣一級(jí)預(yù)熱、空氣兩級(jí)預(yù)熱后,送風(fēng)溫度可達(dá)到1300℃以上,能夠很好的實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫。但該技術(shù)前期建設(shè)投資較大,需要額外增設(shè)2座預(yù)熱爐,因此,這種流程適合資金充足的大型聯(lián)合鋼鐵企業(yè)。 附加燃燒爐預(yù)熱技術(shù)。附加燃燒爐預(yù)熱技術(shù)是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究最多、發(fā)展最迅速、應(yīng)用也很普遍的預(yù)熱技術(shù)。在熱風(fēng)爐前增設(shè)一座燃燒爐,采用高爐煤氣作為燃料,燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓?000℃左右)與熱風(fēng)爐煙道廢氣(300℃~350℃)混合?;旌蠠煔猓?00℃~600℃左右)通過(guò)高溫?fù)Q熱器來(lái)預(yù)熱助燃空氣和煤氣,從而提高風(fēng)溫。采用該種雙預(yù)熱技術(shù)可以將助燃空氣預(yù)熱至400℃,將煤氣預(yù)熱到220℃。 附加燃燒爐預(yù)熱系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備是煙氣燃燒爐和板式換熱器。針對(duì)低熱值高爐煤氣燃料燃燒和摻混熱風(fēng)爐廢氣的特點(diǎn),該系統(tǒng)要注重燃燒安全性和穩(wěn)定性。此外,該系統(tǒng)需要設(shè)置一臺(tái)引風(fēng)機(jī)來(lái)混入熱風(fēng)爐廢氣,必須控制煤氣含塵量以減少煙塵對(duì)設(shè)備的影響。 低溫區(qū)煙氣預(yù)熱技術(shù)。國(guó)內(nèi)高爐熱風(fēng)爐還采用了一種高溫旁通煙道預(yù)熱法。該法燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔獯蟛糠滞ㄟ^(guò)熱風(fēng)爐內(nèi)的蓄熱體,排入熱風(fēng)爐煙道,另一部分高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)位于拱頂?shù)母邷嘏酝煹乐苯优湃肟偀煹馈8摺⒌蜏責(zé)煔饣旌铣蔀?00℃左右的煙氣,再經(jīng)過(guò)換熱器換熱后排入大氣,可使送風(fēng)溫度達(dá)到1250℃以上,無(wú)需額外增加燃料和輔助設(shè)備(僅3個(gè)旁通煙道支管閥門(mén))。這種預(yù)熱方式的問(wèn)題在于高溫旁通煙道的分流作用會(huì)破壞燃燒室的旋流流場(chǎng),造成蓄熱室截面上的流量和溫度分布不均勻。此外,蓄熱室上部是整個(gè)系統(tǒng)熱交換最強(qiáng)烈的部位,同時(shí)受到高溫輻射和對(duì)流作用;蓄熱室下部只靠對(duì)流傳熱,相對(duì)而言熱交換較弱,可積蓄的熱量有限。所以,高溫區(qū)的熱量用來(lái)預(yù)熱介質(zhì)或是加強(qiáng)蓄熱,需要從系統(tǒng)整體的熱效率來(lái)考慮。 低溫區(qū)煙氣預(yù)熱技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 在熱風(fēng)爐工作特性研究方面,很多企業(yè)和高校都進(jìn)行了研究,組建了熱態(tài)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行頂燃式熱風(fēng)爐熱態(tài)試驗(yàn),通過(guò)完整的燃燒、送風(fēng)實(shí)驗(yàn),取得了蓄熱室內(nèi)的溫度分布數(shù)據(jù)。 根據(jù)溫度變化規(guī)律,可以從蓄熱室內(nèi)溫度為500℃~600℃范圍的高度設(shè)置旁通煙道,引出一部分煙氣,經(jīng)高溫?fù)Q熱器將助燃空氣預(yù)熱至350℃~400℃。預(yù)熱后的煙氣再與熱風(fēng)爐廢氣混合,通過(guò)低溫?fù)Q熱器將煤氣預(yù)熱至200℃。該工藝同樣能夠取得良好的使用效果。 相比之下,采用蓄熱室低溫區(qū)煙氣進(jìn)行預(yù)熱助燃空氣的方法是可行的,不僅可以提高空氣和煤氣溫度,同時(shí)又可以提高低溫區(qū)煙氣利用率,不需要額外的燃料消耗,完全利用自身煙氣預(yù)熱,符合節(jié)能減排的要求。 在爐箅子結(jié)構(gòu)和材質(zhì)不變的情況下,低溫區(qū)煙氣預(yù)熱技術(shù)的排煙溫度高,空氣和煤氣的預(yù)熱溫度也高,能達(dá)到300℃左右,可輕易實(shí)現(xiàn)高溫雙預(yù)熱。以單一高爐煤氣為燃料,風(fēng)溫可達(dá)1200℃以上。 該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠,除增加的管道切斷閥外,無(wú)需增加設(shè)備,投資費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輔助預(yù)熱爐和附加燃燒爐技術(shù)。而且操作簡(jiǎn)單,與普通熱風(fēng)爐相同,不需要輔助預(yù)熱和附加燃燒爐那樣復(fù)雜的工藝流程。該系統(tǒng)具有一定的獨(dú)立性,風(fēng)溫提升效果顯著,同樣適用于熱風(fēng)爐改造,具有很高的性價(jià)比。 對(duì)熱風(fēng)系統(tǒng)的影響和相應(yīng)措施 低溫區(qū)煙氣預(yù)熱系統(tǒng)一旦其燃燒室流量分布確定后,通過(guò)格子磚各孔道的流量很難再有所變化,這樣會(huì)使用于低溫區(qū)預(yù)熱的煙氣量過(guò)小。面對(duì)這種情況,可以在分流區(qū)域配合使用特制的開(kāi)孔格子磚。煙氣通過(guò)格子磚進(jìn)行水平流通,流量會(huì)重新分布,以此達(dá)到分流、溫度均勻分布的目的。 對(duì)于系統(tǒng)蓄熱室下部煙氣量減少、對(duì)流減弱的情況,可以通過(guò)使用高效格子磚、高輻射納米涂層等手段加強(qiáng)蓄熱體的蓄熱能力。通過(guò)控制送風(fēng)時(shí)間和燒爐時(shí)間之比,確定合理的操作方式。在燃燒室高熱負(fù)荷運(yùn)行下,蓄熱室中氣體標(biāo)態(tài)流速可以選取較大數(shù)值,從而增強(qiáng)蓄熱體與氣流間的傳熱強(qiáng)度,進(jìn)而有效減少單位鼓風(fēng)量的蓄熱體材料重量,有效節(jié)省建設(shè)投資。 采用高效板式預(yù)熱器,能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定工作而不失效,在耐高溫方面和耐低溫腐蝕方面都具有優(yōu)勢(shì)。板式預(yù)熱器的壽命大于10年,無(wú)論是在節(jié)能減排、提高風(fēng)溫方面,還是在長(zhǎng)周期安全運(yùn)行方面,都有較大的實(shí)際意義。 提高熱風(fēng)爐拱頂溫度以后,一方面要采取防腐蝕措施;另一方面是限制燃燒期火焰溫度,一般在1250℃~1300℃高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐的生產(chǎn)中,都建議將拱頂溫度控制在1420℃以內(nèi),以防止晶界應(yīng)力腐蝕和對(duì)環(huán)境的污染。 隨著風(fēng)溫的升高,送風(fēng)管路系統(tǒng)成為制約高爐接受高風(fēng)溫的薄弱環(huán)節(jié),必須糾正系統(tǒng)的不合理設(shè)計(jì),以適應(yīng)高風(fēng)溫的要求。管道結(jié)構(gòu)要滿足低應(yīng)力、定向膨脹的長(zhǎng)壽要求??卓诓捎眯滦徒M合磚結(jié)構(gòu),強(qiáng)化該部位的整體性和穩(wěn)定性。
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發(fā)布時(shí)間:2015-07-02

鋼管壁厚不均的成因及對(duì)策

鋼管壁厚不均主要體現(xiàn)為螺旋狀壁厚不均、直線狀壁厚不均及頭尾部壁厚偏厚、偏薄等現(xiàn)象。連軋工藝調(diào)整的影響是導(dǎo)致成品管壁厚不均的重要因素。具體為: 1、螺旋狀壁厚不均 成因是: 1)穿孔機(jī)軋制中心線不正、兩軋輥的傾角不等或頂頭前壓下量太小等調(diào)整原因造成的壁厚不均,一般沿鋼管的全長(zhǎng)呈螺旋狀分布。 2)在軋制過(guò)程中定心輥打開(kāi)過(guò)早、定心輥調(diào)整不當(dāng)以及頂桿抖動(dòng)等造成的壁厚不均,一般沿鋼管全長(zhǎng)呈螺旋狀分布。 措施: 1)調(diào)整穿孔機(jī)軋制中心線,使兩軋輥的傾角相等,按軋制表給定參數(shù)調(diào)整軋管機(jī)。 2)針對(duì)第二種情況,根據(jù)毛管出口速度調(diào)整定心輥打開(kāi)時(shí)間,軋制過(guò)程中定心輥不要打開(kāi)過(guò)早,以防止頂桿抖動(dòng),造成壁厚不均。定心輥開(kāi)口度需要根據(jù)毛管直徑的變化作適當(dāng)調(diào)整,并考慮毛管跳動(dòng)量的大小。 2、直線狀壁厚不均 成因: 1)芯棒預(yù)穿鞍座高度調(diào)整不合適,芯棒預(yù)穿時(shí)接觸到某一面的毛管,致使毛管在接觸面上溫降過(guò)快,造成壁厚不均甚至拉凹缺陷。 2)連軋軋輥間隙過(guò)小或過(guò)大。 3)軋管機(jī)中心線偏差。 4)單、雙機(jī)架壓下量不均,會(huì)造成鋼管單機(jī)架方向超?。ǔ瘢?、雙機(jī)架方向超厚(超?。┑闹本€型對(duì)稱偏差。 5)安全臼斷裂,內(nèi)外輥縫差大,會(huì)造成鋼管直線型非對(duì)稱偏差。 6)連軋調(diào)整不當(dāng),堆鋼、拉鋼軋制會(huì)造成直線型壁厚不均。 措施: 1)調(diào)整好芯棒預(yù)穿鞍座的高度、保證芯棒與毛管對(duì)中。 2)更換孔型及軋制規(guī)格時(shí)應(yīng)測(cè)量軋輥間隙,使實(shí)際軋輥間隙與軋制表保持一致。 3)用光學(xué)對(duì)中裝置調(diào)整軋制中心線,年度大修時(shí)必須校正軋管機(jī)中心線。 4)及時(shí)更換安全臼斷裂的機(jī)架,實(shí)施測(cè)量連軋輥內(nèi)、外輥縫,出現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)更換。 5)連軋時(shí),要避免拉鋼、堆鋼。 3、頭、尾部壁厚不均 成因: 1)管坯前端切斜度、彎曲度過(guò)大、管坯定心孔不正易造成鋼管頭部壁厚不均。 2)穿孔時(shí)延伸系數(shù)太大、軋輥轉(zhuǎn)速太高、軋制不穩(wěn)定。 3)穿孔機(jī)拋鋼不穩(wěn)定易造成毛管尾部壁厚不均。 措施 1)檢查管坯質(zhì)量,防止管坯前端切斜度、壓下量大,更換孔型或檢修均應(yīng)校正定心孔。 2)采用較低的穿孔速度,以確保軋制的穩(wěn)定性和毛管壁厚的均勻度。當(dāng)軋輥轉(zhuǎn)速調(diào)整后,匹配的導(dǎo)盤(pán)也做相應(yīng)調(diào)整。 3)關(guān)注導(dǎo)盤(pán)使用狀態(tài)并加大對(duì)導(dǎo)盤(pán)螺栓的檢查力度,降低導(dǎo)盤(pán)在軋鋼時(shí)的竄動(dòng)幅度,保證拋鋼穩(wěn)定。
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發(fā)布時(shí)間:2015-07-01

功率變壓器納米晶鐵芯的技術(shù)要點(diǎn)

隨著工業(yè)的發(fā)展,開(kāi)關(guān)電源功率不斷提升,工作頻率20kHz以上、輸出功率超過(guò)30kW的變壓器如選用傳統(tǒng)鐵氧體材料,加工難度加大,批量一致性及溫度穩(wěn)定性都會(huì)存在問(wèn)題,且變壓器體積大,不能滿足電源高頻與小型化的發(fā)展需求??焖倌碳夹g(shù)制備的鐵基納米晶軟磁材料因其高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、高磁導(dǎo)率、低損耗、良好的溫度穩(wěn)定性、加工周期短、加工過(guò)程環(huán)保、產(chǎn)品批量一致性及溫度穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點(diǎn),在大功率高頻功率變壓器上極具應(yīng)用價(jià)值。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,納米晶軟磁材料已經(jīng)在逆變焊機(jī)電源、電流互感器、開(kāi)關(guān)電源、電磁兼容器件等中得到了廣泛的應(yīng)用。 目前市場(chǎng)上普通的鐵基納米晶軟磁材料厚度約30μm,且因納米晶材料呈薄帶狀、材料較脆、易折斷、對(duì)應(yīng)力非常敏感,在加工使用過(guò)程中,一旦受外力影響,磁性能會(huì)大幅惡化,因此在應(yīng)用時(shí)一般將其繞制成環(huán)狀或馬蹄形狀,并裝入護(hù)盒。這種結(jié)構(gòu)形狀單一、鐵芯窗口利用率低、器件的工作溫度受保護(hù)盒材料影響大,散熱差、變壓器漏感大,容易產(chǎn)生噪聲,這些問(wèn)題導(dǎo)致了其應(yīng)用的局限性,不能應(yīng)用于大功率高頻變壓器,也不能用于制造復(fù)雜形狀的變壓器。 新型的納米晶功率變壓器鐵芯采用厚度為24μm的納米晶材料,經(jīng)過(guò)熱處理與固化處理,可以有效解決上述問(wèn)題。固化成型鐵芯相對(duì)于傳統(tǒng)護(hù)盒的變壓器鐵芯,具有明顯優(yōu)勢(shì):(1)納米晶鐵芯整體固化,纏繞絕緣膜后強(qiáng)度能夠達(dá)到繞線的要求,可以直接進(jìn)行變壓器繞制;(2)固化后的納米晶鐵芯釋放了鐵芯內(nèi)徑和外徑因保護(hù)盒增加的部分尺寸,鐵芯整體體積減小,特別是內(nèi)窗口尺寸可以增大3~5mm,散熱空間更大,變壓器工作安全性提高;(3)減少了保護(hù)盒材料對(duì)器件工作安全性的影響,節(jié)省了保護(hù)盒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及開(kāi)模具的周期及輔料的質(zhì)量管控;(4)納米晶變壓器鐵芯設(shè)計(jì)規(guī)格可以更靈活,鐵芯有環(huán)形、矩形、C型多種可選,為變壓器的設(shè)計(jì)及后期線包的繞制提供了更多的選擇方案。中國(guó)鋼研科技公司安泰公司以FeSiBCuNb合金納米晶薄帶軟磁材料為對(duì)象,研究了功率變壓器用的納米晶鐵芯的技術(shù)要點(diǎn)。他們的實(shí)驗(yàn)證明:在相同頻率條件下,24μm的薄帶比常規(guī)30μm的薄帶損耗低,在20kHz、0.5T下,24μm薄帶比普通30μm帶材損耗低40%。固化成型處理后因鐵芯迭片間受到固化劑粘接的影響,鐵芯內(nèi)部產(chǎn)生局部應(yīng)力,會(huì)增加損耗,損耗變化量均值在10%~15%之間。固化劑濃度對(duì)鐵芯損耗和磁導(dǎo)率有影響,應(yīng)選擇最佳固化劑配比。超過(guò)最佳配比后,鐵芯損耗增加較大,這是因?yàn)楣袒瘎舛仍黾雍?鐵芯固化的效果增強(qiáng),鐵芯內(nèi)部迭片間所受應(yīng)力增大,導(dǎo)致?lián)p耗增加。
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發(fā)布時(shí)間:2015-06-30

沖壓件起皺的原因及控制

沖壓生產(chǎn)中的起皺會(huì)造成制件報(bào)廢,不僅提高了制造成本,而且造成了原料浪費(fèi),需要分析,并加以控制。 其成因是: 1、壓邊力不夠,壓料面間隙不合適出現(xiàn)“里松外緊”問(wèn)題。 2、潤(rùn)滑油太多或涂刷次數(shù)太頻,或涂刷位置不當(dāng)。 3、試沖毛坯過(guò)軟,材料強(qiáng)度低,毛坯尺寸太小,壓不住料。 4、毛坯定位不穩(wěn)定,導(dǎo)致局部壓不住料,壓料面形狀不當(dāng),導(dǎo)致走料不均。 5、沖壓方向不當(dāng)。 控制折皺的措施: 1、查看起皺的狀態(tài),當(dāng)皺紋在制件四周均勻產(chǎn)生時(shí),應(yīng)判斷為壓料力不足,逐漸加大壓料力可以消除。當(dāng)拉深錐形件和半球件時(shí),應(yīng)采用增加拉深筋來(lái)增大板內(nèi)徑內(nèi)拉應(yīng)力,以消除皺紋。采用“里緊外松”原則,來(lái)消除“里松外緊”問(wèn)題。 2、對(duì)于潤(rùn)滑油,應(yīng)按照操作規(guī)程制度要求進(jìn)行刷油工作,保證刷油量和刷油位置的正確,避免導(dǎo)致起皺。 3、在不影響整車(chē)要求的情況下更換毛坯過(guò)軟的制件材質(zhì),保證制件的品質(zhì),避免產(chǎn)生起皺。 4、改善定位,必要時(shí)加預(yù)彎工序,保證沖壓制件時(shí)料片不會(huì)出現(xiàn)跑偏問(wèn)題。修改壓料面形狀,保證制件品質(zhì),避免壓料面形狀不動(dòng),導(dǎo)致走料不均。 5、針對(duì)沖壓方向不當(dāng),應(yīng)在設(shè)計(jì)初期使用仿真軟件對(duì)制件工藝進(jìn)行分析,保證制件的沖壓方向,對(duì)制件品質(zhì)要求較高時(shí),需重新開(kāi)發(fā)模具,調(diào)整沖壓方向。
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發(fā)布時(shí)間:2015-06-29

X80管線鋼研究新進(jìn)展

管線運(yùn)輸是長(zhǎng)距離輸送石油天然氣最經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)輸方式,為降低建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本,提高輸送效率,采用高壓、大口徑輸送天然氣已成為長(zhǎng)距離管道建設(shè)的主流趨勢(shì),國(guó)內(nèi)外已普遍將X80列為21世紀(jì)天然氣輸送管線的首選鋼級(jí)。X80管線鋼以低C-Mn-Nb系為主,同時(shí)加入Cr、Mo、Ni、Cu多種微合金元素以強(qiáng)化基體,特別是在厚規(guī)格X80管線鋼中,必須添加一定的Mo、Cr等淬透性元素以保證表面與心部組織的均勻一致,利用這些元素的有效組合以較為經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn),是目前研發(fā)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文研究的是一種厚規(guī)格X80級(jí)管線鋼,在成分上固定其他合金元素,采用4種不同的Mo、Cr比,在工藝上采用2種終軋溫度設(shè)計(jì)試驗(yàn),以確定最佳Mo、Cr含量組合及終軋溫度參數(shù),同時(shí)研究這些因素對(duì)最終組織形態(tài)和力學(xué)性能的影響,為實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)提供依據(jù)。 試驗(yàn)鋼采用真空感應(yīng)爐冶煉,并澆鑄成50kg鋼錠,按照Mo、Cr總量相同但比例不同進(jìn)行設(shè)計(jì),Mo、Cr含量的總和均為0.45%,Mo含量與Cr含量之比分別為2、1.25、0.8、0.5,實(shí)際冶煉成分如表1所示(參見(jiàn)原創(chuàng))。利用Φ500mm軋機(jī)軋制成17mm厚的鋼板,軋制工藝為,鋼錠在爐中加熱至1250℃保溫1h后使其完全奧氏體化,采用兩階段控制軋制,粗軋4道次,精軋5道次,中間坯厚度為50mm,將終軋溫度分別設(shè)計(jì)為790、830℃。 按照不同Cr/Mo成分比和終軋溫度進(jìn)行試驗(yàn),X80管線鋼獲得了優(yōu)異的拉伸性能。析出相均為(Nb,Ti)(C,N)復(fù)合析出相,數(shù)量較少,以零星狀分散在基體上,顆粒直徑多超過(guò)150nm,析出強(qiáng)化效果不大。成分對(duì)Rt0.5有顯著性影響,終軋溫度對(duì)性能影響不顯著。
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發(fā)布時(shí)間:2015-06-26

耐磨鋼絲繩的時(shí)代即將來(lái)臨

2013年我國(guó)鋼絲繩產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到187萬(wàn)噸,生產(chǎn)規(guī)模穩(wěn)居世界第一,買(mǎi)方市場(chǎng)已經(jīng)充分形成,用戶選購(gòu)鋼絲繩時(shí)擁有足夠的挑選空間。值得注意的是,鋼絲繩用戶挑選鋼繩的觀念在悄悄地改變,由以往的主要關(guān)注銷(xiāo)售價(jià)格,逐漸向更加關(guān)注產(chǎn)品質(zhì)量、使用壽命方面轉(zhuǎn)變。 2013年德國(guó)出口到中國(guó)的鋼絲繩均價(jià)為5565美元/噸,即便其零售價(jià)格已經(jīng)達(dá)到國(guó)產(chǎn)鋼絲繩的3倍以上,仍有客戶愿意出高價(jià)購(gòu)買(mǎi)使用,可見(jiàn)國(guó)內(nèi)部分用戶對(duì)高品質(zhì)鋼繩的強(qiáng)烈需求。 鋼絲繩是起重機(jī)械中不可或缺的配件,隨著各類(lèi)起重機(jī)械向高速度、高揚(yáng)程、高負(fù)載方向發(fā)展,對(duì)鋼絲繩的耐疲勞性能的要求越來(lái)越高。為了避免鋼絲繩突然斷裂可能造成的財(cái)產(chǎn)損失,具有較強(qiáng)抗微動(dòng)磨損和微動(dòng)疲勞能力的錳系磷化鋼絲繩因其高質(zhì)量、長(zhǎng)壽命而受到客戶的青睞與歡迎。 微動(dòng)疲勞和磨損是鋼絲繩失效的主要原因 鋼絲繩是起重機(jī)械以及其他傳動(dòng)部位經(jīng)常使用到的重要線材制品。鋼絲繩在使用過(guò)程中逐漸失效的主要原因是磨損、疲勞與腐蝕。使用環(huán)境不同、鋼絲繩種類(lèi)不同,因此,鋼絲繩失效的原因也有明顯的不同。失效鋼絲繩外觀特征包括鋼絲表面發(fā)生氧化,出現(xiàn)棕紅色鐵銹;因外部發(fā)生磨損造成直徑減小;因微動(dòng)磨損和微動(dòng)疲勞導(dǎo)致鋼絲繩內(nèi)部鋼絲出現(xiàn)斷裂等。因此,為了延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命,有必要針對(duì)鋼絲繩失效的形式分析原因,尋找到適當(dāng)?shù)囊种莆?dòng)磨損和微動(dòng)疲勞的有效方法。 多數(shù)品種的鋼絲繩是由優(yōu)質(zhì)碳素鋼絲、纖維芯和潤(rùn)滑脂制造而成,部分品種鋼絲繩是由不銹鋼絲捻制而成。制繩鋼絲以優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋盤(pán)條為原料,制作時(shí)要將其冷拉到指定的直徑,且同時(shí)要達(dá)到一定的物理性能要求。按上述工藝生產(chǎn)的制繩鋼絲即為光面鋼絲,制繩鋼絲冷拉后不再做任何表面處理則直接用于捻制股繩或鋼芯即為光面鋼絲繩。 鋼絲繩磨損包括外表面磨損和內(nèi)部鋼絲表面的磨損。外表面磨損是與滑輪槽等物體摩擦所致;內(nèi)部鋼絲表面的磨損是在使用過(guò)程中相鄰鋼絲之間發(fā)生相對(duì)微動(dòng)而產(chǎn)生。 鋼絲繩在失效過(guò)程中,由于微動(dòng)磨損在鋼絲及股繩表面形成嚴(yán)重的磨損損傷,進(jìn)而發(fā)生鋼絲的疲勞斷裂,也由此證明了鋼絲繩內(nèi)部鋼絲表面微動(dòng)磨損造成的損傷與微動(dòng)疲勞裂紋萌生、斷裂和擴(kuò)展的關(guān)聯(lián)性。而微動(dòng)與交變應(yīng)力的共同作用會(huì)加速疲勞裂紋萌生與擴(kuò)展,將明顯縮短鋼絲繩的使用壽命,因此,微動(dòng)疲勞是造成鋼絲繩最終失效的主要原因。 由于材料表面有一定的粗糙度和波紋度,因此在接觸表面相對(duì)滑動(dòng)時(shí),材料變形、黏著及相對(duì)運(yùn)動(dòng)將黏著點(diǎn)撕裂時(shí)產(chǎn)生的材料轉(zhuǎn)移及脫落所造成的損失就是磨損。正是由于鋼繩內(nèi)部的鋼絲間存在著滑動(dòng)現(xiàn)象才使鋼繩具有如此特性,所以鋼絲繩在使用過(guò)程中,鋼絲間的微動(dòng)是不可避免的。 純錳磷化膜是破解磨損問(wèn)題的有力措施 對(duì)于鋼絲繩產(chǎn)品而言,為了延長(zhǎng)鋼絲繩使用壽命,在鋼絲間微動(dòng)不能消除的情況下,只能采取技術(shù)措施防止微動(dòng)所引起的磨損。 摩擦力是產(chǎn)生微動(dòng)損傷的原因所在,因此,降低鋼絲間摩擦因數(shù)或者使鋼絲表面更耐磨均可減緩、抑制微動(dòng)損傷的發(fā)生。具體措施包括:通過(guò)涂敷潤(rùn)滑脂降低摩擦因數(shù)、提高鋼絲表面耐磨性、通過(guò)涂塑達(dá)到物理性隔離的效果、增加鋼絲間接觸面積降低磨損速率、減緩疲勞裂紋萌生與擴(kuò)展速率、防止腐蝕等。 對(duì)于鋼絲產(chǎn)品而言,最為常見(jiàn)的表面處理方法是磷化處理。它具有成本低、潤(rùn)滑效果好,簡(jiǎn)便易行的特點(diǎn),用于鋼絲表面處理的歷史也很長(zhǎng)久,工藝技術(shù)更加成熟。同時(shí),磷化膜還具有良好的電絕緣性能,能夠阻礙在鋼絲表面形成微電池,減少鋼絲表面發(fā)生腐蝕的可能性,是首選的鋼絲表面耐磨處理工藝。其中,金屬的磷化大體可分為鐵系磷化、鋅系磷化、錳系磷化、鋅鈣系磷化、鋅錳系磷化和非晶相鐵系磷化6類(lèi)。 對(duì)制繩企業(yè)而言,對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行部分調(diào)整改造即可滿足大批量生產(chǎn)制繩用磷化鋼絲的需求。耐磨磷化技術(shù)已經(jīng)非常成熟且成本低廉,磷化涂層鋼絲繩較同結(jié)構(gòu)光面鋼絲繩而言,其生產(chǎn)成本上升幅度大約為10%~15%,而磷化鋼絲繩使用壽命延長(zhǎng)獲得的效益與成本的增加相比要高出許多。出色的耐疲勞性能可以幫助企業(yè)贏得市場(chǎng)并獲得豐厚的利潤(rùn)回報(bào)。磷化鋼絲繩不僅是光面鋼絲繩的理想替代品,而且完全有能力替代進(jìn)口的鋼絲繩。 在鋼絲冷加工過(guò)程中,對(duì)于磷化膜的厚度要求不高,磷化膜重量要求≥3克/平方米便可。由于鋅系磷化膜在皂化后可以形成潤(rùn)滑性很好的硬脂酸鋅層,有利于鋼絲拉拔加工的進(jìn)行。值得注意的是,鋅系磷酸鹽膜的減摩特性不如錳磷酸鹽膜,減摩要求不太高的場(chǎng)合可采用鋅系磷化膜。而采用錳系磷化處理和采用優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑油脂可以顯著提高鋼絲繩的抗微動(dòng)磨損和微動(dòng)疲勞的能力,提高鋼絲繩使用壽命。 錳系磷化膜具有硬度和熱穩(wěn)定性高,減摩潤(rùn)滑效果好的優(yōu)勢(shì),純錳磷化工藝能夠顯著地降低鋼絲摩擦系數(shù)。但是,純錳磷化不同于我們常用的鋅錳系、純鋅系、鋅鈣系、鐵系等磷化,純錳系磷化的結(jié)晶是層疊的半球狀,而其他磷化的結(jié)晶是葉狀或者針狀。所以純錳系磷化膜層具有較大的硬度、承載能力和熱穩(wěn)定性,特別適用于處理滑動(dòng)摩擦件(如齒輪、軸套、汽缸套、活塞環(huán)、凸輪軸、氣門(mén)挺桿、兵器部件等),提高滑動(dòng)摩擦件的耐磨性能和摩擦副的磨合性能,當(dāng)潤(rùn)滑突然中斷時(shí),磷化膜還能夠吸收一定的機(jī)械應(yīng)力,防止零件表面損傷。 在制繩鋼絲的表面,半球狀的層疊磷化膜結(jié)晶能夠極好地儲(chǔ)存潤(rùn)滑油,在經(jīng)受應(yīng)力相互擠壓的過(guò)程中,半球狀不會(huì)象針狀一樣被輕易拉斷,半球內(nèi)的潤(rùn)滑油可以保證工件表面一直處于完全的有油潤(rùn)滑狀態(tài),其功能相當(dāng)于“膜軸承”。在工作狀態(tài)下,如果制繩鋼絲有晶格缺陷的表面有純錳的磷化膜存在,就可以減緩沖擊和受力強(qiáng)度,顯著地延長(zhǎng)缺陷晶格失效的時(shí)間。因此,制繩鋼絲表面的純錳磷化膜是解決鋼絲繩微動(dòng)磨損和微動(dòng)疲勞問(wèn)題的有力措施。
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