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(yōu)點，在對大多數(shù)鋼種進行加熱時可以體現(xiàn)出高的加熱效率，標(biāo)準(zhǔn)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(xù)生產(chǎn)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(chǎn)生“鳥巢裂口”。在加熱過程中，熱量的傳導(dǎo)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(yīng)地，在鋼坯內(nèi)部也會產(chǎn)生熱應(yīng)力。熱應(yīng)力作用的結(jié)果，體現(xiàn)為鋼坯的表層受到壓應(yīng)力，而鋼坯中心及周圍一定范圍的區(qū)域內(nèi)會受到拉應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超過鋼坯的極限強度時，就會發(fā)生開裂。熱應(yīng)力的大小取決于升溫速度、鋼坯的導(dǎo)熱系數(shù)、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(chǎn)生的熱應(yīng)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(fā)生破壞，總是先在鋼坯中心產(chǎn)生裂紋，再逐漸向外擴展，嚴(yán)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(zhì)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(chǎn)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(yán)格的規(guī)定。這些缺陷在連鑄坯上總是或多或少地存在著，在冶金環(huán)節(jié)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(xù)生產(chǎn)中確保足夠的擴散時間，有相當(dāng)?shù)碾y度。

　　2防止產(chǎn)生“鳥巢裂口"的措施

　　2.1發(fā)揮工藝流程優(yōu)勢。實行熱送熱裝

　　有研究認(rèn)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(yīng)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(yīng)力，開裂的危險將不復(fù)存在。興澄特鋼的優(yōu)勢之一就是工藝流程和平面布置在設(shè)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(yuǎn)高于這個數(shù)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(wěn)定在9O左右，既防止了熱應(yīng)力裂紋的產(chǎn)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(chǎn)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(tài)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(chǎn)的一種補充，在確保產(chǎn)品質(zhì)量和維持生產(chǎn)平衡方面發(fā)揮了重要作用。

　　2.3發(fā)揮保溫爐的冷坯預(yù)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(guī)定速度預(yù)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(yù)熱到800℃，使之脫離熱裂敏感區(qū)，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(chǎn)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(yù)熱是完全離線的過程，期間加熱爐和整條生產(chǎn)線都可以按自己的節(jié)奏組織正常生產(chǎn)。

　　3積極進行設(shè)備改造和工藝優(yōu)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(xiàn)形式。傳統(tǒng)的模鑄一開坯的生產(chǎn)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(qū)別。模鑄是自然冷卻的澆鑄過程，形成的枝晶比較發(fā)達；而連鑄坯的結(jié)晶過程不但采用通水強制冷卻的結(jié)晶器和汽霧噴淋等措施來增大過冷度，還有結(jié)晶器振動、結(jié)晶器電磁攪拌和末端電磁攪拌等細(xì)化晶粒的手段，因此，最終組織的枝晶間距遠(yuǎn)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(huán)境中停留約2h。幾年來的實踐證明，現(xiàn)行工藝可以保證液析基本穩(wěn)定在0級，帶狀也控制在1.5～2.0級范圍內(nèi)。

　　3.2針對316不銹鋼厚壁管熱送的加熱特點

　　進行加熱爐設(shè)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(zhì)量上發(fā)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(nèi)，設(shè)法提高加熱段乃至預(yù)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(nèi)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(shè)備改造：

　　(1)在預(yù)熱段增設(shè)6支預(yù)熱段燒嘴，強化供熱，提高預(yù)熱段溫度。鑒于爐子寬而短，燒嘴又只能布置在側(cè)墻上，故開發(fā)了專門的燃燒裝置，此裝置有較大的供熱能力(250kg/h)，火焰細(xì)長，適應(yīng)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(yù)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?zé)煹啦捎玫氖禽p質(zhì)澆注料，使用溫度不能適應(yīng)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(fù)合噴涂結(jié)構(gòu)進行了更換，不但滿足了工藝要求，還使?fàn)t子外壁溫度由8O℃下降到5O℃。

　　(3)預(yù)熱段溫度提高后，爐子排煙溫度也相應(yīng)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(shù)學(xué)模型對316不銹鋼厚壁管坯在爐內(nèi)的加熱過程進行了實時測算，結(jié)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(zhì)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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