离心坯锻造制造大口径厚壁管件生产工艺可行性试验研究

摘要

厚壁钢管的传统生产工艺主要分为三种:离心铸造生产工艺简便,成本消耗低,材料利用率高,但对生产高温高压用的大口径厚壁管件时,其性能不能满足要求,铸件内表面尺寸不易控制;常规锻造(冲孔—拉伸法)生产大口径厚壁管件,其性能组织能得到保证,但锻造成形火次多,消耗大量资源,且生产周期长,因此锻造法生产大口径厚壁管件生产效率低,生产成本高;卷制厚壁管成形法生产管件工艺极为简单,材料利用率较高,但是缺点是不能生产无缝钢管而只能生产有缝钢管,因此承受高温高压的管件一般不用此法生产。本文采用离心铸造+锻造的复合工艺生产试制大口径厚壁铸管模及及锅炉管。对采用复合工艺试制的铸管模铸态坯、锻态坯进行了解剖试验,并对其低倍组织、显微组织、化学成分和力学性能进行了对比分析;对采用复合工艺试制的锅炉管锻态坯进行了解剖试验,并对其低倍组织、力学性能进行了分析。铸管模解剖试验分析表明,铸管模铸态坯的化学成分基本均匀一致,铸态坯及锻态坯的低倍组织良好,锻态坯力学性能中塑性异常,通过原因分析发现,铸态坯内渣层未去除,在锻造时渣层内夹杂物进入锻坯内部,是导致锻态坯力学性能异常的重要原因,去除内外表层加工余量后,锻态坯力学性能明显回升，基本达到产品技术标准要求;锅炉管锻态坯的解剖试验分析表明,锅炉管锻态坯低倍组织良好,尽管冲击韧性分散性大,但力学性能基本上符合技术标准的要求。上述分析试验结果表明,严格控制钢水冶炼质量,提高钢水纯洁度,采用离心坯锻造大口径厚壁管件的生产工艺是可行的。

目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 问题的提出及研究意义

1.1.1 问题的提出

1.1.2 研究的意义

1.2 大口径厚壁管件生产的现状

1.2.1 铸管模产品的市场调研

1.2.2 锅炉管产品的市场调研

1.2.3 传统工艺分析

1.3 本文研究的目的和研究内容

1.3.1 本文研究的目的

1.3.2 本文研究的主要内容

2 两种典型产品试制件研究方案

2.1 铸管模

2.1.1 试验用材料

2.1.2 试验件规格

2.1.3 主要试验内容

2.2 锅炉管

2.2.1 试验用材料

2.2.2 试验件规格

2.2.3 主要试验内容

3 试制件生产制造工艺试验

3.1 离心铸造工艺试验

3.1.1 离心铸造工艺性分析

3.1.2 离心铸造设备

3.1.3 生产工艺流程

3.1.4 离心力场

3.1.5 铸型规格及铸型装配

3.1.6 冶炼

3.1.7 浇注

3.1.8 顺序凝固控制

3.1.9 离心铸造工艺

3.1.10 离心铸造质量

3.2 锻造工艺试验

3.2.1 工艺要求

3.2.2 工艺方法

3.2.3 工艺实施情况

3.2.4 锻造质量

4 复合工艺试制的铸管模解剖试验

4.1 复合工艺试制的铸管模离心铸态坯解剖试验

4.1.1 试验方法

4.1.2 试验结果

4.2 复合工艺试制的铸管模锻态坯解剖试验

4.2.1 试验方法

4.2.2 试验结果

4.3 复合工艺试制的铸管模铸态坯和锻态坯热处理试验及性能对比试验

4.3.1 取样方法

4.3.2 热处理工艺

4.3.3 试验结果

5 复合工艺试制的铸管模锻态坯塑性异常原因分析

5.1 试验方法

5.2 试验结果

5.2.1 锻态坯内表层拉伸试样(δ=3.2)分析结果

5.2.2 补充力学性能测试结果

5.3 铸管模锻态坯塑性异常原因分析

5.4 铸管模铸态坯性能分析

6 复合工艺试制的锅炉管锻态坯解剖试验

6.1 试验方法

6.2 试验结果

6.2.1 低倍试验结果

6.2.2 性能测试试验结果

7 复合工艺制造大口径厚壁管件可行性分析

8 结论及今后研究工作的建议

8.1 结论

8.2 今后研究工作的建议

致谢

参考文献

附录: 作者在攻读工程硕士期间获奖情况