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第33卷第6期2011年12月四川冶金SICHUANMETALLURGYVO133NO6DEC2011文章编号100151082011060O46O3防止中厚壁管淬火开裂的热处理工艺研究及实践邹友富黄英江健欧洋黄云攀钢集团成都钢钒有限责任公司,四川成都610303【摘要】针对中厚壁在水淬过程中出现淬火内裂纹的质量问题,对淬火热处理工艺进行研究并指导生产实践,阐述了淬火内裂纹的产生机理,提出了切实有效的“外淋轴流”和“浸淬轴流”优化淬火工艺,取得了显著效果,并创造性地将防止管材淬火开裂的原理、方法和技术用于部分易裂钢种的全水淬工艺开发,获得了成功。【关键词】中厚壁管易裂钢淬火裂纹热处理工艺优化【中图分类号】TG161【文献标识码】BRESEARCHANDPRACTICEONHEATTREATMENTPROCESSAIMINGATPREVENTINGQUENCHINGCRACK0FMEDIUMANDHEAVYWALLTHICKNESSTUBEZOUYOUFUHUANGYINGJIANGJIANOUYANGHUANGYUNPANGANGGROUPCHENGDUSTEELVANADIUMCO,LTD,CHENGDU,SICHUAN610303。CHINAABSTRACTRESEARCHANDPRODUCTIONPRACTICEWASCARRIEDOUTONQUENCHINGPROCESS,AIMINGATTHEQUALITYPROBLEMOFINTERNALQUENCHINGCRACKOCCURREDDURINGQUENCHINGPROCESSOFMEDIUMANDLARGEWALLTHICKNESSTUBEMECHANISMOFINTERNALQUENCHINGCRACKISELABORATED,ANDAPRACTICALANDEFFECTIVEOPTIMIZEDQUENCHINGPROCESSEXTERNALSPRAYAXIALFLOWANDSOAKQUENCHINGAXIALFLOWISBROUGHTFORWARDWITHNOTABLEEFFECTACHIEVEDPRINCIPLE,METHODANDTECHNIQUEOFPREVENTINGTUBEQUENCHINGCRACKWERESUCCESSFULLYAPPLIEDONTHEDEVELOPMENTOFFULLWATERQUENCHINGPROCESSFORCERTAINCRACKSENSITIVESTEELSKEYWORDSMEDIUMANDHEAVYWALLTHICKNESSTUBE,CRACKSENSITIVESTEEL,QUENCHINGCRACK,HEATTREATMENT,PROCESSOPTIMIZATION1前言淬火裂纹是指在淬火过程中或在淬火后的室温放置过程中产生的裂纹。在淬火过程中,当淬火产生的巨大应力大于材料本身的强度并超过塑性变形极限时,便会导致裂纹产生。淬火裂纹往往是在马氏体转变开始进行后不久产生的,裂纹的分布则收稿日期20101020作者简介邹友富,工程师,技术质量部轧钢工艺室副主任。没有一定的规律,但一般容易在工件的尖角、截面突变处形成。在无缝钢管调质热处理生产实践中,当壁厚与外径的比值达到一定的数值时,出现淬火裂纹的趋势明显加大,控制不当则会造成批量报废,经济损失严重。22010年攀成钢公司生产19826MMPL10钢级套管接箍时出现了淬火内裂纹,导致产品合格率低。四川冶金第33卷时淬火装置轴流开启较快且水量较大,浸淬池内的转管器损坏未用,外表面无搅动水;出现问题的管材是在新的生产线上进行,淬火时钢管旋转速度较快,外表面有搅动水来加强钢管外壁的冷却,生产时淬火装置轴流水开启延后且水量较小。数据分析表明在浸淬过程中,受管体旋转、外表面搅动水和内轴流延迟因素的影响,在开始阶段外表面冷却速度明显比内表面快,使钢管外表面先发生马氏体转变,钢管内表面受拉应力作用,产生了内裂。4防止淬火裂纹的热处理工艺实践根据理论分析,对该品种而言防止淬火内裂有以下两种方法一是加大内表面冷却速度,使内表面先到达马氏体转点急剧膨胀,内表形成压应力;二是通过提前开启内轴流来减少管材从入水到轴流形成的时间差。本文制定了两种试验方案来进行验证。第一种试验方案是不开动转管器,使钢管浸淬不旋转,将内轴流开启加快并将流量调到较高水平;降低管材入水前浸淬池的水位,适当提前启动压管器并加快压下速度,将内轴流调至管材入水后3秒内打通。试验结果表明按照此方案调整,可使管材入水后轴流在2426S打通,轴流压力可达到069MPA,入水水花与出水水花几乎同时出现,使管材内表面很快形成了较高速度的均匀水流。热处理后探伤合格且波形效果较好,没有产生内裂纹的倾向。第二种试验方案是调节淬火装置的零位,达到小水常开状态,转管器正常转动;轴流大水开启时间维持在原来的水平。试验结果表明管材入水后约1秒即被小水轴流打通,压管器压上后三通阀开启到高位,在入水约6265S时大水轴流打出水花。由于下水即遇到轴流,保证了内表面的冷却效果,也没有形成淬火裂纹,热处理后探伤合格且波形效果良好。两种试验方案均证明,只要在淬火过程的前几秒内优先保证管材内表面冷却效果,就能有效防止淬火裂纹的产生。5防止中厚壁管淬火开裂新工艺研究在开发易裂钢42CRMO新产品的过程中,创造性地将防止管材淬火开裂的机理、方法和工艺应用于17824、17829和19428等中厚壁管的全水淬工艺开发实践中。在工艺与操作上充分考虑淬透性及外壁与内壁冷却速度的关系,以轴流形成时间比外淋提前约2秒来防止内裂产生,以控制内轴流提前关闭的时间来平衡组织应力,防止淬火外裂纹的产生。这些按常规应当“水淬油冷”或用专门淬火液进行调质的钢管品种,以“外淋轴流”和“浸淬轴流”全水冷方式进行淬火试验均取得了成功,并形成了批量生产。这是工艺上的进步,并为其它易裂钢种的全水淬工艺开发积累了宝贵的经验,形成了攀成钢公司专用管热处理的核心技术。6结论1对易产生淬火内裂的中厚壁管材,只要在淬火过程的前几秒内优先保证管材内表面冷却效果,就能有效防止淬火内裂纹的产生。2实践证明,攀成钢公司在“外淋轴流”和“浸淬轴流”淬火方式中完全掌握了防止淬火开裂的方法与技巧,并成功应用于中厚壁管淬火工艺。3实践证明,将防止中厚壁管材淬火开裂的机理、方法

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