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利用加氢筒节性能余料重熔电渣锭工艺研究

更新时间:2016-07-05

为了提高加氢小件材料收得率,降低生产成本,使我公司能够在此类产品中盈利,将加氢筒节性能余料气割成矩形坯,根据坯料规格尺寸两两配对焊接成矩形坯电极。我公司拥有120 t三相双极串联电渣炉和10 t双臂交替电渣炉。根据10 t电渣炉的炉型参数、生产能力及矩形电极坯规格与化学成分,将电极进行分组重熔。用合理的电渣重熔工艺来保证重熔过程的稳定性,以保证产品质量为前提,最终取得良好的技术经济指标。

由于受加氢筒节性能余料本身规格尺寸的限制,两两拼焊后的矩形电极坯横截面非常小,电极长度比较短。填充比过小会改变熔池的形状,熔池过深易造成低倍偏析等缺陷[1],并且渣池表面与大气接触面积变大,渣池吸气,电极表面氧化严重,对钢锭质量产生影响。针对此问题,通过优化电渣重熔工艺参数、调整脱氧制度、采用气体保护及合理的冷却制度来保证电渣锭的质量。

辫状分流河道:位于扇三角洲平原上部,主要是砾岩和含砾砂岩,成熟度低,分选差至中等;呈下粗上细的正韵律,因此相应的SP曲线呈现微齿化的钟形或者小锯齿的低幅度箱状。

1 技术要求

1.1 化学成分

加氢反应器12Cr2Mo1V主体材料的化学成分按GB/T 223规定的方法进行熔炼分析和成品分析。化学成分要求如表1所示。

2014年12月,国务院批准了财政部制定的改革方案,确立了政府会计改革的指导思想、基本原则、主要任务、具体内容、配套措施、实施步骤和组织保障。明确提出了此次改革任务:建立健全政府会计核算体系、报告体系。为以后建成我国特色的政府会计准则体系奠定坚实基础。

对侨民的赞美和爱戴在节庆时刻得到集中展示,也是对他们贡献的回报形式。在节庆中,侨民收获的无形权力体现为人气和声誉——作为“皇后”“公主”的人气和作为海外侨民作出贡献的声誉,来自四面八方的艳羡和敬重在节庆时刻达到极致。侨民的皇后加冕已经形成一种乡村礼仪规范,维系着侨民与本地留守人员之间的关系。参与其中的侨民和本地留守人员默认维护着这一套乡村礼仪规范,成为节庆大群体的成员。不认同该“规则”的人也有权选择不参与这一套礼仪规范。

1.2 超声检测

由于电渣锭的重熔特性是边熔化边靠水冷凝固,且11t锭型直径较大,脱模后水、冒口温差为400℃左右,心部与表面温差大,在罩冷过程中,热应力可能去除不够;冷却过程组织转变时,产生较大的组织应力,容易出现体积膨胀而导致开裂。

(1)单个缺陷当量直径≤∅4 mm。

(2)密集区缺陷当量直径≤∅2 mm。

1.3 金相组织

按GB/T 10561规定,主体材料中A类(硫化物类)、B类(氧化铝类)、C类(硅酸盐类)、D类(球状氧化物类)、DS类(单颗粒球状类)等非金属夹杂物(包括粗系和细系)均不得大于1.5级,且应满足A+C≤2.0,B+D≤2.0,总和A+B+C+D+DS≤4.5。

表1 12Cr2Mo1V锻件化学成分要求(质量分数,%) Table 1 Chemical compositions of 12Cr2Mo1V forgings(mass fraction, %)

CSiMnPSCrNiMoCuVHONNb成品熔炼0.10~0.170.11~0.15≤0.10≤0.100.27~0.630.30~0.60≤0.008≤0.008≤0.005≤0.0051.95~2.602.00~2.50≤0.25≤0.250.87~1.130.90~1.10≤0.20≤0.200.25~0.350.25~0.35≤0.0002≤0.0002≤0.0020≤0.0030≤0.0080≤0.0080≤0.07≤0.07 注:1)As≤0.012%,Sn≤0.010%,Sb≤0.003%,Ti≤0.03%,B≤0.002%,Ca≤0.015%。2)J系数=(Si+Mn)×(P+Sn)×104≤100;P+Sn≤0.012%。

图1 电制度曲线 Figure 1 Curve of electrical system

2 优化前电渣重熔工艺

2.1 自耗电极制备及要求

(1)将加氢筒节性能余料气割后用45 MN油压机展成矩形坯。

(3)正逢雨季,空气湿度大,并且填充比太小,渣池表面与空气接触面积大,容易增氢。

沥青面层摊铺前必须对下承层清扫或冲洗,表面要保证干净、清洁。然后均匀喷洒粘层油,粘层油喷洒量一定要准确,否则会对面层的油石比造成影响。

因此总部位于巴登符腾堡州施韦比施哈尔的这家国际公司越来越多地使用模拟仿真和可视化技术,这种技术让人们认识到洁净室系统中的气流是关键质量因素(避免悬浮颗粒和杂质)并对其进行了优化,由此最大限度地避免了错误规划的风险,加快了规划和调试过程,最终节约了成本。

2.2 工艺参数

2.2.1 主要参数

重熔钢种材质为12Cr2Mo1V,钢种代号为06673,锭型为11 t,钢锭尺寸为∅905/945 mm×2087 mm,产品名称为顶部人孔大法兰。采用铝粒脱氧,渣子精炼期预脱氧用量为400 g,正常重熔期铝粒用量为70~80 g/5 min。平均熔速控制在600~700 kg/h,化渣期时间为40 min,精炼期时间为30 min,正常重熔期时间为16~18 h,补缩期时间为1.5 h,补缩重量按400 kg控制。

2.2.2 结晶器及自耗电极规格

10 t结晶器规格为∅940/980 mm×2600 mm,自耗电极坯共有5组,其中3组规格为310 mm×420 mm×2600 mm,另外2组规格分别为310 mm×420 mm×2200 mm与310 mm×420 mm×1800 mm,填充比(截面面积比)为0.18。

2.2.3 渣系配比及重量

采用三元渣系,渣系组元CaF2∶Al2O3∶MgO分别为65∶30∶5。渣料总重量为450 kg,其中CaF2为293 kg,Al2O3为135 kg,MgO为22 kg。

2.3 电制度曲线

(1)冶炼期间的电制度曲线原则采用图1所示的工艺曲线规定参数执行,但可根据实际炉况、熔化速度及电压波动情况略微调整。

(2)正常重熔期间以恒熔速控制为原则,采取递减功率控制。

2.4 冷却制度

补缩结束后钢锭模冷180 min,脱模后罩冷144 h,罩冷完毕后出罩空冷至室温。

2.5 工艺要点

(1)采用石墨电极化渣,焦炭引弧剂引弧。

电渣锭脱模后按新制定的加氢电渣锭热处理方案执行,如图4所示。

(3)补缩重量按400 kg控制,补缩时间按图1工艺曲线执行,可采取手动补缩。

(4)重熔过程中电压若有异常波动,工艺人员根据实际炉况调整工艺参数。

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电渣锭罩冷结束10天后锭身中部环裂一圈,裂纹单向延伸至冒口端面,裂纹宽度小于1 mm,如图2所示。将钢锭裂纹处冷压开后邀请金相专业人员查找裂纹源,经仔细观察后无法确定裂纹源。钢锭断面照片如图3所示。

3 重熔后存在的问题与原因分析

3.1 电渣锭裂纹及原因分析

3.1.1 裂纹

(5)电渣锭脱模后罩冷,在距钢锭水口端面50 mm处、冒口端面30 mm处套取∅20 mm×100 mm试料棒各1个,做化学成分及气体含量分析。

3.1.2 原因分析

锻件超声检测按NB/T 47013.3—2015中质量Ⅰ级执行。

表2 12Cr2Mo1V电渣锭化学成分(质量分数,%) Table 2 Chemical compositions of 12Cr2Mo1V electroslag ingot(mass fraction, %)

CSiMnPSCrNiMoCuVNbHON水口冒口水口复验锭身中间冒口复验0.140.140.140.140.140.050.020.050.040.020.500.370.480.460.360.0050.0050.0050.0050.0050.0020.0020.0020.0020.0022.462.322.482.462.340.170.160.170.170.160.980.980.970.970.970.030.040.030.030.040.280.260.280.280.260.040.020.040.040.020.000310.000090.00300.00220.000120.00260.00420.00250.00280.00380.00700.00750.00720.00740.0076

图2 裂纹照片 Figure 2 Picture of cracks

图3 断面照片 Figure 3 Picture of the cross-section

3.2 成分不合格及原因分析

化学成分及气体含量分析结果如表2所示。可以看出,水、冒口H含量超标,冒口O超标,个别元素出现烧损,但没有超出规格要求。

3.2.1 H含量超标原因分析

针对H的来源,主要有以下三个方面:

(1)电极坯料H含量高。

采用氩气保护装置,防止元素烧损及吸气。

(2)用半自动线性切割机平矩形坯两端头,将表面的铁锈、氧化铁皮、结疤及重皮等打磨干净。根据坯料的规格尺寸进行两两配对组焊在假电极端头,焊接时两组坯料四周必须对齐,与假电极务必保证对中,焊肉充足,焊口牢固。

3.2.2 O含量超标原因分析

渣冒颜色为深灰色,从化学成分分析结果看出O含量超标、元素出现轻度烧损,说明重熔中后期脱氧效果不好,脱氧剂加入量不足。

3.3 填充比太小

填充比过小会使渣池发热面积小,炉温低,此时必须依靠提高电压、电流来保证炉温及熔速,输入功率变大,使得熔池变成深“V”字型[2],钢锭局部冷却变慢,结晶方向接近于径向,从而易造成低倍偏析等缺陷;并且渣池表面与大气接触面积变大,渣池吸气,电极表面氧化严重,对钢锭质量产生影响[3]

4 优化后电渣重熔工艺与结果分析

4.1 优化后电渣重熔工艺

针对电渣锭成分不合格及裂纹产生的原因,将电渣重熔工艺参数及脱氧制度进行了优化,并且在气体保护及电渣锭冷却制度方面采取了相应的措施。

4.1.1 工艺参数及脱氧制度

(1)渣料烘烤炉温不低于700℃,烘烤时间不少于12 h,保温温度不低于500℃;渣料吊出后立即引弧化渣。

(2)熔速控制在500~600 kg/h,使熔池变浅,改善电渣锭质量。

(3)未达到平均熔速之前铝粒按0.14%计算加入,正常重熔期每隔两小时取1个渣样,及时调整脱氧制度。

4.1.2 气体保护

(2)渣料烘烤时间及温度不够,渣料吊出后到化渣引弧之前时间过长,容易增氢。

案例5 假定有一组变量,其中X1,X2,X3,X4是自变量,Y是因变量,自变量对因变量有影响,测得的数据如表14.试求Y对X1,X2,X3,X4的最佳线性模型.

4.1.3 冷却制度

(2)渣料化清后,换入自耗电极前10 min加铝粒400 g。

图4 炉冷工艺 Figure 4 Process of furnace cooling

(1)H含量为中间值时,保持时间用内差法求出。

(2)电渣锭脱模后应及时入炉;炉冷工艺降温到400℃以下可转罩冷。

表3 12Cr2Mo1V电渣锭化学成分(质量分数,%) Table 3 Chemical compositions of 12Cr2Mo1V electroslag ingot(mass fraction, %)

CSiMnPSCrNiMoCuVNbHON水口冒口0.140.140.050.030.520.480.0050.0050.0020.0022.482.460.170.170.980.980.030.030.280.270.040.040.000050.000070.00220.00260.00700.0073

表4 高低倍分析结果 Table 4 Results of microstructure and macrostructure analysis

试片非金属夹杂物ABCDDS一般疏松中心疏松一般点状偏析边缘点状偏析水口端冒口端000.50.5110.50.5000.50.50.50.5无无0.50.5

(3)根据生产实际情况,钢锭可配入其它产品的锻后热处理工艺(退火或正火+回火)代替炉冷工艺,高温段和回火段不受温度限制,但须考虑钢锭的截面,使钢锭保温时间充分。如仅在回火段配入,需满足上述炉冷工艺。

4.2 结果分析

4.2.1 化学成分

优化工艺后电渣锭化学成分及气体含量均满足技术要求,如表3所示。

从表1可知:平原区地下水可开采水量最大为171.7 mm(单位面积的水深),最小仅为51.4 mm,相差3.34倍;且同抚地区的可开采水量>地下水总量;显然,表1 中的数据有待商榷。

4.2.2 超声检测

锻件按NB/T 47013.3—2015中质量Ⅰ级检测后,未发现缺陷记录,检测合格。

1.3.2 排除标准 ①重症支气管炎与肺炎早期难以鉴别者;②麻疹、百日咳、流行性感冒等急性传染病;③急性上呼吸道感染、支气管哮喘、毛细支气管炎、支气管肺炎等其他呼吸道疾病应排除;④营养不良、免疫缺陷患儿;⑤合并严重心、肝、肾、消化及造血系统等严重原发病;⑥对试验用药物(包括对照药或基础用药)或其成分过敏者;⑦研究者认为不宜入组者。

4.2.3 高低倍分析

高低倍分析结果均满足技术条件要求,如表4所示。

振捣方式采用单一的行列形式,不要与交错式混用,以免漏振。振捣棒移动间距为500 mm,振捣棒距离模板300 mm。在振捣过程中,宜将振动棒上下略有抽动,以便上下振动均匀。对每一插点要掌握好振捣时间,用时过短不易振实,振捣时间过长又可能产生混凝土离析现象,一般每个点的振捣时间为20~30 s,快插慢拔,以混凝土表面不再明显下沉、不再出现气泡、表面泛出灰浆为准。对相邻布料设备的接搓部位,振捣时应超出搭接部位至少500 mm,以免出现漏振。在振捣过程中,应特别注意对成品的保护,严禁振捣棒碰击预埋螺栓、测温探头等,以防其发生变形和移位,振捣棒距离上述物件必须保持在300 mm左右。

5 结论

(1)通过电渣重熔工艺的优化,有效的解决了加氢电渣锭成分不合格及裂纹方面存在的问题,目前已重熔30炉次,全部检测合格,没有出现质量问题。

(2)利用加氢筒节性能余料重熔电渣锭,提高了加氢小件材料收得率,降低了生产成本,使我公司在此类产品中实现盈利。

参考文献

[1] 李正邦.电渣冶金的理论与实践[M].北京:冶金工业出版社,2010.

[2] 姜周华,董艳伍,耿鑫,等.电渣冶金学[M].北京:科学出版社,2015.

[3] 周德光,徐君浩.轴承钢电渣重熔过程中氧的控制及作用研究[J].钢铁,1998,33(3):13-17.

樊应剑,康永斌
《大型铸锻件》 2018年第03期
《大型铸锻件》2018年第03期文献

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