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不锈钢管表面机械涂层的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-06-10  浏览次数:21 选择视力保护色:

[摘要]中华不锈钢网获悉当年:经过试验,决定厚壁钢管厂炉料继续使用喷油,并从1965年起进一步在所有锅炉上用喷油,其油量大约40公斤/

中华不锈钢网获悉当年:经过试验,决定厚壁钢管厂炉料继续使用喷油,并从1965年起进一步在所有锅炉上用喷油,其油量大约40公斤/吨铁水。
  
  在其后几年中,力图进一步提高喷油在厚壁管锅里使用量。这些试验再次证明这样的假设,即在喷油量在40~80公斤/吨铁水的范围内,降低焦比是合理的,但比开始的40公斤油/吨铁水来说要少得多。
  
  但是厚壁不锈钢管厂通过增加喷油量,我们发现喷油对炉腹的砖衬有不好的影响,冷却板和风口烧坏。
  
  那时炉腹是用含40 %的310S不锈钢耐火材料。由于以上原因,从1967年以来,操作上限制喷油量为大约40-50公斤/吨钢水。如果温州不锈钢炉腹损坏严重或冷却板和风口烧损太多的话,则停止喷吹4~8周。
  
  在此期间,温州不锈钢炉腹砖衬几乎得到恢复,从而使另一段时期的喷吹成为可能。5号高炉在1967~1970年得到的试验结果对此作了说明。
  
  在1966~1969年期间,西欧市场的焦炭价格适度而且正在下跌,大量喷油在经济上的迫切性变小了。在这个时期,无论从经济观点来说或是从其他厚壁钢管厂的竞争结果来说,都没有理由把很大的注意力放在大力发展喷油方面。
  
  况且有上述310S不锈钢厚壁管炉衬损坏问题,所以决定延缓增加喷油,直到新型的炉腹炉衬和冷却器适应时为止。
  
  现在的发展
  
  可是在1970年情况就很快完全变化了,厚壁管燃料-焦炭购买的价格大大上涨。我们高炉用的焦炭有一部分是外购的。这种大口径厚壁钢管厂锅炉原料焦炭和油的价格变动使得喷吹更多的油的作法具有非常大的吸引力。
  
  中华不锈钢网获悉当年:同样,在别的厚壁不锈钢管工厂大喷油量似乎也获得成功。而且由于氧的减价,导致油氧联合喷吹,这就有更大的吸引力。而且正如上所述,炉衬和冷却系统的改进是一个重要因素。
  
  三座高炉在1970年和1971年进行了大修。1970年3号高炉大修时采用炭质炉腹,并在炉腹采用汽化冷却。
  
  1971年初,5号高炉扩建,炉缸直径由8,5米增为9.0米,并采用了炭质炉腹以及改进了的冷却板系统。
  
  现在6号高炉也用上了炭质炉腹和汽化冷却系统。从1970年10月起,3号高炉喷油量从40公斤/吨铁水进一步增加到大约80~90公斤/吨铁水。
  
  从1971年5月起,5号高炉喷油量也逐步增加到大约80~90公斤/吨铁水。当喷油量增加伴随着产量降低时,鼓风中氧含量在22~24%之间变动。
  
  厚壁不锈钢管厂为了对喷油和喷氧作出适当的决定,有必要对下列问题进行试验并得出答案:
  
  1.为了保持厚壁钢管锅炉在喷油80公斤/吨铁水,100公斤/吨铁水或者120公斤/吨铁水的水平上产量不减,而且炉况顺行,最小的喷氧量究竟是多少?
  
  2.在上述喷吹水平上,焦比能够降低多少?
  
  3.当喷吹的氧量比提到的最小量再高时,对焦比、炉子工作、炉衬侵蚀以及风口烧损有无影响?
  
  迄今为止,厚壁钢管厂家从实验中已得出这样的印象:即喷油80—90公斤/吨铁水,相应在鼓风中提高氧含量大约2%,其产量完全可以保持喷油40公斤/吨铁水时的水平。由3号和5号高炉的情况得到了说明。
  
  这里表明了在喷油80—90公斤/吨铁水时,喷氧对产量的影响。我们还不十分肯定,究竟能否不用加氧而可喷吹大量的油。在一段短时间内,我们发现当氧气中断时,高炉的透气性恶化。
  
  喷油量大于40公斤/吨铁水时节约焦炭的情况。举出了炉缸直径为5.8米的3号高炉的结果。从这些数字可以看出,存增氧的情况下,降低焦比大约50公斤干焦/吨铁水,可以通过将喷油量由40公斤/吨铁水增到90公斤/吨铁水来达到。这意味着节约焦炭为l公斤千焦/公斤油。举出了炉缸直径为9米的5号高炉的结果。这些数据表明,厚壁不锈钢管锅炉在增氧情况下,喷油量由40公斤/吨铁水增至90公斤/吨铁水,焦比降低60公斤千焦/吨铁水。
  
  中华不锈钢网获悉当年:这表明总节焦数为1.2公斤干焦/公斤油。小炉子降低焦比较少,可能是由于这些炉子的炉身容积相对过小,而且风温较低。3号厚壁钢管炉风温约为880℃,而4号厚壁钢管炉约为1020℃。在短期的试验中,高炉产量指标多半表现大范围变动,而且高炉的焦比和产量还必须根据各种因素校正,例如热风温度、si%、炉顶压力、风压等等。这表明要精确地估价试验结果例如置换系数和对厚壁不锈钢管产量的影响,往往是非常困难的。因此,用一些理论计算来辅助试验结果是很有帮助的。在这里用了一个计算模型,它是建立在高炉上部和下部分区热平衡的基础上的。为了这些计算作了一系列的假设:nH2 =40%;每小时冷却和辐射的热损失是常数;在900℃时炉料和煤气的温度相同;透气性在Fe0-水平J二仅仅与炉料性质有关,在喷油50~100公斤/吨铁水的范围内不受喷油量的影响。这些理论结果与实际结果十分一致。
  
  厚壁不锈钢管厂根据这些初步结果,胡哥温斯决定建设一座新的厚壁钢管厂,其氧气能力为1000~1200吨/日。这个厂将在1973年末开始生产。这个厂具有双重目的,生产99.5%的氧气,为了也能在其他氧气厂检修期间向炼钢厂供应氧气,以及供给高炉富氧鼓风。
  
  今后的一年,计划在高炉上试验更高的喷油量。胡哥温斯希望用这个办法来降低焦比至400公斤/吨铁水以下,作为将来年平均值。
  
  厚壁不锈钢管厂锅炉原料的喷油系统
  
  油从贮油罐用泵打到高炉环管,再从钢管按需要的油最以大约4个表大气压送到各风口,其温度为100℃。剩余的油流回贮油罐。
  
  喷油的总量进行了测量,而每个风口的喷油量保持常数,在喷吹时可以达到80~90公斤/吨铁水。
  
  可调节喷油的总体积,近而经常与鼓风量成一定比例。如果厚壁不锈钢管锅炉风量降到低于预先规定的水平,喷油就停止,因为这时鼓风没有足够的雾化能力。
  
  如果某个特殊的风口经过鼓风弯管的压降低于某个数值,则该风口停止喷油。在不喷油时,喷入空气以冷却喷吹管。在开始喷油时,在油喷入前先喷吹40秒钟的蒸气。
  
  机械涂层可能在几个方面影响厚壁不锈钢管的疲劳性能:
  
  1.一种涂层材料对厚壁钢管表面提供理想的固有性能,例如硬度,则钢管表面能耐机械磨损。且不说磨损情况,由于它的固有的疲劳抗力,特别在低应变长寿命的范围内,硬的表面可能是理想的;
  
  2.涂层对于厚壁不锈钢管的冶金作用,在于与不锈管表面形成一种新的化合物或合金,这种表面具有超过涂层本身的理想的疲劳性能;
  
  3.有利的残余应力的引入。在某些情况下,厚壁不锈钢管涂层的有益影响明显地起着这一作用或那一作用;而在另一些情况下,两个或更多的作用可以同时发生。疲劳性能改善的情况,这主要是由于隔绝了有害的环境的缘故。镁基体上的不锈管涂层,如同在真空环境中一样,产生了同样的疲劳性能。厚壁不锈钢管不同涂层对钛合金(T1-6Al-4V)疲劳强度的影响;在那里纯粹的影响可能有几个因素。一种氮化物涂层在106循环级的疲劳极限超过60%,而扩散铬涂层和酸蚀一起其疲劳性能的改进超过200%。众所周知,氮化是与引入的残余压应力有关,这在以后将讨论。铬产生了硬的抗疲劳表面;它还可以与不锈钢管合金化并可能引入一些残余压应力。
  
  可以得到大量的专利的铬基涂层,例如,不锈钢管据称有利于疲劳抗力。对铝及合金钢的有益影响。然而,重要的是要认识到这类涂层的硬度会带来脆性。如果将范性应变导入厚壁不锈钢管,则涂层可能开裂并失去作用。事实上,应力集中与表面裂纹一起可能使不锈管厚壁管材料更不耐疲劳。对不锈钢管涂层的研究结果。可以看到,在接近50千磅/时2以下的应力,能使不锈钢管疲劳寿命显着增加,可是,超过这个应力级,无涂层的不锈钢材料和有涂层的不锈管材料却一样好。其原因可能是不锈钢管在与较高应力有关的较高应变下发生开裂。
  
  中华不锈钢网获悉当年:在不锈钢管领域内一个非常有趣的新发展就是渗金属。在这个工艺中,把欲加不锈钢管加工的零件浸在一个高温融槽中,不锈钢材料以等于它扩散到基体材料的速率而沉积。由于高温和扩散、表面成为一种包含基体和沉积材料的不锈钢管。按照这种工艺规范特殊的涂层是能涂上去的,而按常规的不锈钢规范则是不可能的。数据虽不多,但其印象是深刻的,使用这项技术来改善疲劳抗力是可能的。由于这项技术的发展,降低了成本,并这种设备能处理大尺寸的不锈钢管加工后零件故这项技术将可能获得不少有价值的应用。然而,必须强调指出,涂层对不锈钢疲劳性能不会总是有益的。在高应变范围已经提到了不锈钢脆性涂层开裂可能产生的有害影响。对基体有害的冶金反应,或者作为沉积物和温度循环的结果而导入的拉伸残余应力,也可能对疲劳性能产生有害的结果。最后,不锈钢涂镀工艺规范的附带影响可能是不理想的,例如,将在后面讨论的镀镍,通常会降低疲劳寿命,其原因是由于在镀镍过程中氢扩散到不锈钢管材料中去而产生氢脆的缘故。
  
  因此,机械涂层对不锈钢管可好可坏,故在选择不锈钢管涂层应到改善疲劳性能之前,必须细心考虑基体和不锈钢材料的性质。

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