范文一:稳定化热处理
碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度有很大影响。奥氏体不锈钢在经400?,850?的温度范围内(敏化温度区域)时,会有高铬碳化物(Cr23C6)析出,当铬含量降至耐腐蚀性界限之下,此时存在晶界贫铬,会产生晶间腐蚀,严重时能变成粉末。所以有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈钢应进行固溶热处理或稳定化处理。
固溶热处理:将奥氏体不锈钢加热到1100?左右,使碳化物相全部或基本溶解,碳固溶于奥氏体中,然后快速冷却至室温,使碳达到过饱和状态(碳已经稳定了,没有能力和机会与铬形成高铬碳化物)。这种热处理方法为固溶热处理。
固溶热处理中的快速冷却似乎象普通钢的淬火,但此时的‘淬火’与普通钢的淬火是不同的,前者是软化处理,后者是淬硬(形成马氏体)。后者为获得不同的硬度所采取的加热温度也不一样,但没到1100?。
稳定化处理:为避免碳与铬形成高铬碳化物,在奥氏体钢中加入稳定化元素(如Ti和Nb),在加热到875?以上温度时,能形成稳定的碳化物(由于Ti和Nb能优先与碳结合,形成TiC或NbC),大大降低了奥氏体中固溶碳的浓度(含量),从而起到了牺Ti和Nb保Cr的目的。
经稳定化处理比进行固溶热处理的奥氏体不锈钢,具有更好的综合机械性能 1.稳定化处理(stabilizing treatment )
稳定化处理:为使工件在长期服役的条件下形状和尺寸变化能够保持在规定范围内的热处理。对于预应力钢材,稳定化处理的作用是将钢丝中的大部分残余应力消除,使绞线结构稳定,切断时不松散,弹性极限提高,在长期保持张力下服役时应力损失(松弛)较低。 编辑本段2.稳定化处理(steadiness treatment)
根据《安全工程大辞典》,含钛或含铌的奥氏体不锈钢的一种提高抗晶间腐蚀能力的热处理方法。在奥氏体不锈钢冶炼时加入数倍于含碳量的钛或铌元素,可在形成Cr23C6之前优先形成钛或铌的碳化物,这些碳化物几乎不固溶于奥氏体中。在焊接从高温冷却时,即使经过易析出Cr23C6的敏化温度区间(850,450?)时也不会沿晶界大量析出Cr23C6,从而大大提高了抗晶间腐蚀的能力。为了使钢达到最大的稳定度,还应作稳定化处理,即将构件加热至900?使Cr23C6充分溶解到奥氏体中,而此时让钛和铌充分形成非常稳定的碳化钛和碳化铌。然后在空气中冷却,即使经过敏化温度时,也无Cr23C6在晶界析出。经稳定化处理后的奥氏体不锈钢便大大降低了晶间腐蚀的可能性。
范文二:不锈钢热处理
由于含有较高的镍且在室温下呈奥氏体单相组织,所以它与Cr13不锈钢相北具有高的耐蚀性,在低温、室温及高温下均有较高的塑归和韧性,以及较好的冷作成型和焊接性。但室温下的强度较低,晶间腐蚀及应力腐蚀倾向较大,切削加工性较差。
奥氏体在加热时无相变,因此不能通过热处理强化。只能以提高钢的耐腐蚀性能进行热处理:
1)固溶处理;其目的是使碳化物充分溶解并在常温下保留在奥氏体中,从而在常温下获单相奥氏体组织,使钢具有最高的耐腐蚀性能。
固溶处理的加热温度一般均较高,在1050-1100C之间,并按含碳量的高低作适当调整。由于18-8不锈钢导热性很差,不仅要通过预热后再进行淬火加热,而且在固溶处理(淬火加热)时的保温时间要长。固溶处理时,要特别注意防止增碳。因为增碳将会增加18-8钢的晶间腐蚀倾向。冷却介质,一般采用清水。固溶处理后的组织一般是单相奥氏体,但对含有钛、铌、钼的不锈钢,尤其当是铸件时,还含有少量的铁素体。固溶处理后的硬度一般在135HBS左右。
2)除应力退火;为了消除冷加工后的残余应力,处理在较低的温度下进行。一般加热至250-425C,经常采用的是300-350C。对于不含钛或铌的钢不应超过450C,以免析出碳化铬而引起晶间腐蚀。
为了消除焊接后的残余应力,消除钢对应力腐蚀的敏感性,处理一般在较高的温度下进行。加热温度一般不低于850C。冷却方式,对于含有钛或铌的钢可直接在空气中冷却;对于不含有钛或铌的钢应水冷至500C以后再在空气中冷却。
3)稳定化处理;为了防止钛和铌的奥氏体不锈钢在焊接或固溶处理时,由于TiC和NbC减少而引起耐晶间腐蚀性能降低,需将这种不锈钢加热到一定温度后(该温度使铬的碳化物完圣溶于奥氏体,而TiC和NbC只部分溶解)再缓冷。在冷却过程中,使钢中的碳充分地与钛和铌化合,析出稳定的TiC和NbC,而不析出铬的碳化物,从而消除18-8奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向,这种处理过程称之为稳定化处理。
18-8不锈钢稳定化退火,一般是加热到850-880C,保温2-6h,随后进行空冷或炉冷。
范文三:不锈钢热处理
不锈钢热处理
第8卷第12期
V01.8No.12
读与写杂志
ReadandWritePeriodical
2011年l2月
December2011
不锈钢热处理
杜秋铨
f广州市轻工职业学校广东广卅l510650)
摘要:随着我国装备制造业的进步和国民经济建设的飞跃发展,在国防,石油,化工,发电,海洋开发,原子能等领域中,不锈钢得到了
越来越广泛的应用.对不锈钢耐腐蚀等各项性能提出了更高的要求.尽管台金行业可以为我们提供优质的不锈钢,但是;还必须通过
正确的热处理手段才能更充分地发挥不锈钢的功能.
关键词:不锈钢热处理应用
中图分类号:G718文献标识码:C文章编号:1672—1578(2011)12-0208一O2
对不锈钢进行热处理,是改善不锈钢的使用和加工性能的
一
种重要的工艺方法.在不少情况下,有必要对不锈钢进行热处
理.其热处理工艺有些会安排在产品加工之前进行,有些则安排
在产品加工后进行,更有些安排在两次加工之间进行.对不锈钢
进行热处理主要从以下几方面来考虑:
(1)便于对产品进行加工.
(2)提高产品强度,硬度等各项的机械性能.
(3)使产品获得较好的耐腐蚀能力.
不锈钢的热处理工艺与普通金属的热处理工艺一样,都是
在一定介质中加热,保温和冷却;以改变其组织,从而获得所需
性能的一种工艺方法.由于对不锈钢性能要求不同,其热处理的
类型也是多样的.在此主要按不锈钢类型来分析热处理的工艺.
1马氏体不锈钢热处理
马氏体型不锈钢有良好的热处理性能,通过热处理可获得
各种所需的强度硬度等机械性能,可调整范围极大.主要采用退
火.淬火和回火等热处理工艺.
1.1退火
退火目的是为了软化组织,便于加工和成形.在进行退火处
理时.为了防止变形,加热速度不宜太快,通常的加热速度为
150,200%/小时.保温时间按材料的厚度或直径计算(约每
25mm保温1小时).有完全退火和低温退火二种.
完全退火时.加热温度为800,9O0?,冷却速度应尽量小,
一
般要低于20%/d~时.低温退火时,加热温度为75O?左右,一
般进行连续的空冷.
1.2淬火
淬火目的是提高强度和硬度等.是将不锈钢加热到相变温
度以上,一般为1000~1100~C.通常加热速度为150—200摄氏度/
小时.保温时间按材料的厚度或直径计算,约每25mm保温1小
时.然后在淬火剂中速冷.
1.3回火
回火目的是为了提高韧性,消除内应力.是将不锈钢加热
到相变温度以下,加热速度通常为150,200%/dx时,保温时间按
材料的厚度或直径计算(约25mm保温1小时),然后采用空冷.
表1国产马氏体不锈钢的淬火和回火规范
【钢号淬火回火典型用途举例淬火温度(?)冷却方式回火温度(?)冷却方式
1Gr1310001050油,水650790油,水,空气汽轮机叶片
2Crl310001050油,水650770油,水,空气和水压机阀
3Cr1310001050油淬200300油,水,空气熟压机阀门
4Cr1310501100油淬200300油,水,空气手术刀片
1Crl7NiZ9501050油淬275350空气要求高强度和
耐硝酸的工件9Cr189501050油淬150300油
,
空气
9Cr180V10501075油淬100200空气高耐磨工件
实际上马氏体不锈钢的热处理与结构钢相同.例如:用在高
强结构零件时需进行调质处理;用在弹簧元件要进行淬火和中
温回火等处理.
2铁素体不锈钢热处理
铁素体不锈钢最主要钢种是Crl7钢,由于含铬量增加到
17%左右,加热时没有d一转变,而始终保持铁素体单相状态,
这类不锈钢不能利用马氏体相变来强化,即不能进行淬火——
回火处理.因此强度低,塑性比较好.有时为了消除加工应力,软
化组织和消除晶间的腐蚀倾向,亦可进行适当的退火处理.一般
加热温度为750800~C,保温时间为1—2小时,或按厚度1.5分
钟/毫米计算保温时间,冷却方式为空冷.
表2常用铁素体不锈钢退火规范
钢号加热温度(?)冷却方式典型用途举例
0Cr13l000,1050油,水
抗水蒸气设备,
1Cr1775O,800空气
食品厂设备
Cr17Ti.1Cr17Ti750,800空气
1Cr28,Cr25700,800空气硝酸设备
1Cr27MO2TiCr28700,800空气硝酸浓缩设备
0Crl3由于含有部分马氏体组织.因此可进行部分淬火强
化处理,一般采用淬火后高温回火,其处理工艺与1Crl3相同.
3奥氏体不锈钢热处理
奥氏体不锈钢最基本的钢种是含18%cr与9%Ni的铬一镍
不锈钢(常称为18—8不锈钢).钢中加入9%Ni后,一方面可使
钢组织转变为单相奥氏体组织.另一方面增加钢的钝化能力,使
钢的耐腐蚀性进一步提高,一般利用冷塑性变形进行强化.主要
有固溶热处理,稳定化热处理和消除应力热处理等三种.
3.1固溶热处理
固溶热处理是奥氏体不锈钢的基本热处理.进行固溶处理
的目的是使碳化物溶于奥氏体中,并将此状态保留到室温.这样
钢的腐蚀性会有很大的改善,消除加工硬化,降低硬度等.
主要处理工艺为将钢加热到l050—1150?,保温时间按材
料厚度或直径计算(约每25mm保温1小时),冷却多采用水
淬.
一
208一
表3常用国产奥氏体不锈钢的固溶热处理工艺规范
I钢号加热温度(?)冷却方式用途举例
l00Cr18Ni101050,1100水耐蚀性好,化工设备
1Cr18Ni9,2Cr18Ni91050,1150水耐硝酸等设备
0Cr18Ni9Ti950,1050水抗磁仪表,医疗器
1Cr18Ni9Ti1100,1150水械,耐酸容器设备
(下转214页)
第8卷第12期
V01.8No.12
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ReadandW订【ePeriodical
2011年12月
December2011
中图分类号:G718
让爱绽放
浅谈爱在教育中的重要性
刘桂如
(河南省林州市机电工业学校河南林州456592)
文献标识码:C文章编号:1672—1578(2O11)12-0214-01
教师.作为一个太阳底下最光辉的职业,是因为他们的无私
奉献.更是因为他们对每一位学生如太阳般的关爱和谆谆教导.
我们常常这样责备学生:为什么不好好学习,家长挣钱供你上学
容易吗?别人的作业都能写完.你的作业为什么写不完?你怎么
又迟到了?别人能考好,你怎么就考不好?现在不好好学习,明天
怎么生存?
我以前以为这就是爱.这里面包含了老师们的含辛茹苦和
谆谆教诲.但透过调查,我们不难发现和感受到学生内心的痛
苦,爱往往成了控制的理由,愿望很好,结果却不一定好,甚至会
适得其反.
我们需要爱心,更需要教育的智慧.我们要善于换位思考理
解学生,多从学生的角度看问题,处理问题;要尊重学生,小心呵
护青春期学生敏感而又傲气的心灵,对学生要多一点耐心,少一
点急躁,多一份宽容,少一份斥责.应坚信不管他是什么样的苗,
都会在暖暖的”春风”吹拂下茁壮成长.爱绝对不是表现在你的
头脑中.爱不是你想到这样爱学生就可以这样爱学生.爱表现在
你的每个眼神,每个动作,每个姿态,每个想法,每个意识中,它
表现在点点滴滴的生活中.
我们应针对学生的个性和实际情况,做好个性化指导,不能
用单一标准来衡量学生,应尊重学生的差异化.尤其是我们的职
高生,文化底子本来就比较薄弱,如果简单的用分数来评价好坏
与优劣的话,对他们来说是不公正的,更是教育的悲剧.
人的能力是有极限的,理解能理解的东西.尊重不能理解的
东西,这对我们来说很重要.不要把每位学生都逼成先进,很多
学生对当先进根本就不感兴趣,因为属于他们自己的幸福其实
是平常,是做个凡人.笔者觉得让每个学生都获得各得其所的幸
福才是教育的根本目的.教育不能倡导胜负心,而应倡导自豪感
(超越自己而实现);人一旦有了胜负,就一定是输的.
教育就是尊重.我们要做学生精神上的仆人.而不是主人.
让学生按照精神胚胎的内在规律自然发展.学生不是加工和塑
造,而是生长和成熟.加工和塑造强调的是外在的力量.生长和
成熟重视的则是内在的可能和自为.
爱你,只是因为你是你,不因为你做得好或不好,没有条件,
不因为任何原因.我不因为你故事讲得好,不因为你考试考了
100分,不因为你今天做了什么事情,因为你本身,就足以让我
来爱你了.这就是生命的至尊状态.
每一个学生都是有价值的,都是值得爱的,每一个生命都是
值得敬畏的,都有着无限的可能,只要教育者给予他们真正的爱
和自由.这才是教育的真谛.
让我们放弃控制,给学生自由,理解学生,真正的爱学生.因
为爱是土壤,爱是阳光,爱是学生的一切.
让爱绽放.让每一段青春都激情绽放,让每一个生命都绚丽
多彩
(上接208页)
3.2稳定化热处理
稳定化热处理一般安排在固溶处理后进行,常用于含钛,铌
的18—8钢.含钛,铌的奥氏体不锈钢进行稳定化热处理,其目
的是为了最大限度地发挥抗晶间腐蚀的效能.由于铬的碳化物
完全溶解.而钛等的碳化物不完全溶解,且在冷却过程中充分析
出.使碳不可能形成铬的碳化物,因此有效地消除晶间腐蚀的产
生.
主要处理工艺一般安排在固溶处理后.将钢加热到850—
950~C,进行充分的保温,保温时间按厚度或直径(约每25mm保
温2小时),保温后采用空冷或炉冷.
不含钛或铌的钢号不能进行稳定化处理,否则其效果适得
其反.
3-3消除应力热处理
奥氏体型不锈钢进行消除应力热处理的目的是:?在不改
变材料塑性的前提下,提高材料的层服强度和疲劳强度.?消除
内应力可能引起的应力腐蚀倾向.
主要处理工艺为:对于目的?,可在较低温度下,(300-
350~C)]JU热保温1—2小时后空冷.对于目的?,加热温度必须
缓慢冷却.
表4各类不锈钢按工作要求选择热处理方法
乏,强化软化提高耐一般的最后
等,\腐蚀热处理
马氏体不锈钢淬火退火淬火淬火+回火
铁素体不锈钢退火退火退火
奥氏体含Ti或Nb固溶稳定化稳定化
不锈钢不含Ti或Nb固溶固溶固溶
可以说,不锈钢的热处理是多种多样的,只要合理采用热处
理方法是提高不锈钢质量和使用可靠性的重要保证,从而更好
地发挥不锈钢在各个制造业领域中的功效.
参考文献:
…1汪庆华.热处理工程师指南[M】.北京.机械工业出版社,2011.8
[2】张文华.不锈钢及其热处理[M】.辽宁科学技术出版社,2010.2.
【3】许天已.钢铁热处理实用技术.北京.化学工业出版社,
2008.4.
在800%~2~,保温后快冷.而含钛或铌的钢种则在保温后采用
一
,’1A一
范文四:不锈钢热处理
不锈钢热处理
摘要:随着我国装备制造业的进步和国民经济建设的飞跃发展,在国防、石油、化工、发电、海洋开发、原子能等领域中,不锈钢得到了越来越广泛的应用,对不锈钢耐腐蚀等各项性能提出了更高的要求。尽管冶金行业可以为我们提供优质的不锈钢,但是;还必须通过正确的热处理手段才能更充分地发挥不锈钢的功能。
关键词:不锈钢 热处理 应用
对不锈钢进行热处理,是改善不锈钢的使用和加工性能的一种重要的工艺方法。在不少情况下,有必要对不锈钢进行热处理。其热处理工艺有些会安排在产品加工之前进行,有些则安排在产品加工后进行,更有些安排在两次加工之间进行。对不锈钢进行热处理,主要从以下几方面来考虑:
(1) 便于对产品进行加工。
(2) 提高产品强度,硬度等各项的机械性能。
(3) 使产品获得较好的耐腐蚀能力。
不锈钢的热处理工艺与普通金属的热处理工艺一样,都是在一定介质中加热、保温和冷却;以改变其组织,从而获得所需性能的一种工艺方法。由于对不锈钢性能要求不同,其热处理的类型也是多样的。在此主要按不锈钢类型来分析热处理的工艺。
1 马氏体不锈钢热处理
马氏体型不锈钢有良好的热处理性能,通过热处理可获得各种所需的强度硬度等机械性能,可调整范围极大。主要采用退火,淬火和回火等热处理工艺。
1.1退火
退火目的是为了软化组织,便于加工和成形。在进行退火处理时,为了防止变形,加热速度不宜太快,通常的加热速度为150~200℃/小时,保温时间按材料的厚度或直径计算(约每25mm保温1小时)。有完全退火和低温退火二种。
完全退火时,加热温度为800~900℃,冷却速度应尽量小,一般要低于20℃/小时。低温退火时,加热温度为750℃左右,一般进行连续的空冷。
1.2淬火
范文五:不锈钢热处理
第三节不锈钢机组连续热处理炉
一、 不锈钢带的热处理工艺
在大气中能抵抗腐蚀的钢称为不锈钢。不锈钢按其金相组织结构可以分成三大类,即奥氏体不锈钢,铁素体不锈钢及马氏体不锈钢。
1. 奥氏体不锈钢的热处理工艺
奥氏体不锈钢是一种铬镍合金钢,其主要合金元素的含量,镍大于6%,铬16~26%,为了使钢获得特殊性能某些加有钼、钛、铌等其它元素。
这类钢的热处理工艺是退火处理,其目的一方面使加工以后的金属组织再结晶,以使其充分软化,便于再加工,另一方面是将碳化物固熔在奥氏体组织中,以增强抗腐蚀性。奥氏体不锈钢的退火温度范围一般为1000~11500C,然后在此温度急速冷却,依靠快冷,能把碳呈固熔状态的奥氏体保持到常温(若冷却速度慢,则析出碳化物)。冷却方式视带钢材质及厚度而异,可以水冷、喷雾冷却、保护气体喷吹冷却及空冷等。
2. 铁素体不锈钢的热处理工艺
铁素体不锈钢是以铬元素为主(含铬占11~28%)的合金钢,大都是低碳的,镍含量很少。
这类钢的热处理也只是进行退火,其目的是消除应力,软化,增加延展性。这类钢的退火温度范围为650~8500C,在空气、水或保护气体中冷却。对于高铬钢要注意在400~5000C范围内徐冷时会产生脆化,因此应该尽量避免在这一范围中停留。
3. 马氏体不锈钢的热处理工艺
此类不锈钢亦以铬为主要合金元素(含铬10~18%),碳在0.08~1.2%范围内,大多数不含镍,个别含少量镍(2. 5%)。
马氏体不锈钢的热处理一般有下列几种工艺:
退火——热轧以后由于冷却较快而发生硬化,为了软化处理,增加延展性,需要进行退火。退火温度为850~9200C,炉冷到6000C,然后空冷的称为完全退火,一般在罩式炉中进行。退火温度为620~7800C,然后空冷的称为过程退火,一般在连续式炉内进行。
淬火——马氏体不锈钢经过高温急冷可以得到很高的硬度,其淬火温度为
925~10650C,油淬或空冷。为了消除淬火以后的内部应力,一般还需要进行消除应力退火和回火。但是这种处理一般都是用于棒材和机械零件,带钢和钢板很少进行这样的处理。
4. 按一定比例控制奥氏体和铁素体的比例的双相不锈钢是为改善耐蚀性和获得较高的强度而发展的。双相不锈钢的镍含量为5%左右,同时含有较高的铬(25%左右)。
双相不锈钢具有较高的机械性能,良好的韧性和焊接性。但冷热加工性能较差。双相不锈钢由于含铬较高,如在600~8000C温度范围内长时间保温,易出现σ相,使钢的韧性和耐蚀性下降。
二、 不锈钢带连续处理炉
直到五十年代中期,各国生产的不锈钢带绝大部分都是在退火酸洗作业线上进行热处理的。在不锈钢带连续处理炉中,钢带在直通式火焰炉中加热,然后通过机械方法或化学方法去除氧化铁皮。用于这种作业线上的退火炉主要有两种类型,即辊底式牵引炉及悬索式炉。前者与硅钢脱碳炉相类似,这种炉子的主要缺点是由于炉内托带的辊子在高温下与钢带接触而划伤钢带表面,特别是炉辊结瘤时,这种现象就更加严重。对此虽然采取了一些措施,例如采用石棉辊、石墨辊、陶瓷辊及严格控制机组同步等等,但均不理想。因此目前很少采用这种炉型处理不锈钢。下面仅就悬索式炉做简单阐述。
(一) 悬索式炉的结构(见图6-18)
炉子分成加热室和冷却室两部分。钢带在加热室加热到规定温度并将这一温度保持一段时间,然后进入冷却室,用喷水、蒸汽、水雾、空气等冷却方式使钢带冷却,冷却介质根据钢材材质和厚度选择。
炉子加热可以采用气体燃料或液体燃料,烧嘴布置在两侧墙上。烧嘴的形式和布置力求能使炉宽方向温度均匀。炉长方向可分段控制温度。为了快速加热,在进料段供热能力应较强,一般在钢带上下都布置有烧嘴,以后各段供热能力依次递减。
一般在加热段前设置预热段,利用加热段的高温烟气,预热带钢。一方面是节约燃料,另一方面因为不锈钢低温时,导热系数小,快速加热容易断裂,特别是内应力大的冷轧不锈钢带。
加热不锈钢要求精确控制燃烧产物中的氧含量,根据品种和处理工艺不同,氧含量一般为2~6%。这样可以保证带钢生成高价、相对疏松的氧化物,有利于氧化物的清除和酸洗。因而,燃料的成分和发热值要稳定,这是确保准确控制含氧量的前提。
由于混合煤气的成分和热值极易波动,不锈钢带连续处理炉应尽量避免采用,最好使用天然气等热值稳定的燃料。
图6-18 不锈钢连续退火炉酸洗机组退火炉
图6-19 圆盘辊(Carousel roll)
悬索式炉的主要特点是炉辊之间距离大,钢带在炉内呈悬索状态通过。炉内的辊子一般设在炉子控制段的分割处,例如预热段与加热段之间,加热段与均热段之间等。在同一处设两个炉辊交替使用。有两种辊子方式,一是并列设置两个
辊子,靠手动卷扬升降交替使用辊子,还有一种方式是用圆盘辊(Carousel rool)(图6-19)。在一个大圆盘辊上带有两个炉底辊,上方的炉辊在运行中使用,下方的一个炉辊可实现在线不停炉更换。圆盘辊的上部有一部分在炉内承受高温,圆盘辊与炉底和炉墙交接处采用机械密封或机械密封加喷气密封。辊面材料有石棉和青铜喷涂两种。石棉辊较软,不划伤钢带,钢带表面质量好,但是辊寿命太短,一般为一个月左右。青铜辊寿命长,可使用一年以上,辊面结瘤和辊面线速度与钢带不同步时,都会伤害钢带表面,影响钢带表面质量。
炉子发生断带时,钢带需要从炉子两端拉出,重新穿带。在炉子两侧内墙上的砖槽内放置的是专门用于穿带的一根厚2毫米,宽50毫米的耐热窄带钢。断带时,将窄带从砖槽内拉入炉内,然后将已经拉至炉外的断带同导带相连,再拉过炉子。
炉子顶部还设有辊子,以便在钢带不需要通过炉子而仅要求酸洗时从顶部通过。还有另一种操作方法,仅需要酸洗时,钢带通过炉子,但炉子不供热,或仅保持炉温在7000C以下。改变品种,钢带需要退火时,炉子升温时间短,又不需要重新穿带,从而提高了作业率。
(二) 炉内钢带悬垂度的计算和控制
钢带在炉内的悬垂度与钢带在炉内的张力及两支点(即两支撑辊)间的距离有关。
钢带在炉内张力的确定与钢带的材质及工作温度有关。下式为两支点间钢带的最大张力与钢带的极限抗拉强度的关系
Pmax=σbF/A公斤力
(6-3) 式中Pmax——钢带的最大张力,公斤力; σb——钢带的极限抗拉强度,公斤力/毫米2; F——钢带的断面积,毫米2;
A——安全系数。
图6-20~22为低碳钢、硅钢及不锈钢抗拉强度与工作温度的关系。 安全系数要考虑启动时和变速时的不正常应力,一般选用A=10~15。对于不锈钢钢带推荐采用张力为35公斤力/厘米2,即0.35公斤力/毫米2。
钢带的最大张力与悬垂度的关系为: Pmax=
其中0.16S2与l2比相对甚小时可略去不计,上式变为:
S=wl2/8Pmax (6-4)
式中S——钢带悬垂度,米;
l——两支点间的距离,米; w——每米钢带的重量,公斤/米。 根据上式可以求出钢带的悬垂度,同时也可以预先确定悬垂度再计算钢带张力是否在允许范围内。
两支点间钢带实际长度与垂度的关系为: L=l+8S2/3l (6-5)
式中L——钢带实际长度(近似值),米。
由于连续热处理炉通过钢带的比张力(单位钢带截面的张力)来控制垂度,为此,将上述公式变换成:
S=0.1ρl2/8P (6-6) S——钢带的悬垂度,米; ρ——钢带的重度,吨/米3; l——两支点间的距离,米; P——钢带比张力,公斤/厘米2。
例:一悬索式炉长18米,炉外两石棉辊间距20米,钢带尺寸为4×1000毫米,低碳钢带处理温度为7200C,奥氏体不锈钢带处理温度为11500C,求钢带在炉内的悬垂度。
解:
1. 低碳钢带
从图6-20曲线中可查得7200C时碳钢的极限抗拉强度σb 7公斤力/毫米2,取安全系数A=15,代入公式(6-3)中
Pmax=σbF/A=7×4×1000/15=1870公斤力
代入公式(6-4)中求悬垂度
S=Wl2/8Pmax=7850×0.004×1.0×202/8×1870=0.84米
2. 奥氏体不锈钢带
取张力为0.35公斤力/毫米2,则Pmax=0.35×4×1000=1400公斤力
代入公式(6-4)中求悬垂度
S=Wρl2/8Pmax=7900×0.004×1.0×202/8×1400=1.13米 从计算看出,炉长18米时,处理不锈钢带的悬垂度为1.13米是可行的,目前国内外都有18米长辊距的实践经验。
分析垂度公式可知,当跨度确定后,钢带垂度仅是钢带重度和单位张力的函数,钢带垂度与重度成正比,与张力成反比。
图6-20低碳钢抗拉强度与温度的关系 图6-21含3%Si未处理冷轧硅钢的抗拉强度与温度的关系
图6-22不锈钢的抗拉强度极限与温度的关系1-1Cr18Ni9;2-Cr18Ni9Ti
当两支撑辊之间的钢带均质时,垂度和张力有一个简单的对应关系,传送钢带的电气设计,可以通过控制张力自动控制垂度,使垂度稳定不变。当两支撑棍之间的钢带非均质时,有两种不同材质或者不同规格的钢带悬垂,即钢带焊缝在两支撑辊之间时,垂度与张力就不是简单的对应关系,随着焊缝的移动,两辊之间钢带重量不断变化,垂度也随着不断演变。这时如何控制垂度,就产生了垂度控制技术。
垂度控制技术有两大类:
a. 应用垂度仪。在悬垂钢带的上方安装垂度仪,设定垂度值,通过控制张力维持垂度。当垂度变大时,提高张力;垂度变小时,降低张力,从而维持设定的垂度值。
b. 在操作制度上加以限制,允许垂度在一定范围内波动。例如,某机组规定钢带焊接时,其截面比不允许大于20%,还规定两钢带中以小截面积的钢带张力进行控制。这样就确定了垂度的最大变化范围。
(三) 冷却室设计
加热到规定温度的钢带在冷却室以一定速度冷却到800C左右。冷却室壳体一般是钢板焊接结构。在钢带上下方各布置若干冷却装置,将冷却介质喷向钢带表面,使钢带冷却。
通常采用的冷却介质有水、水雾(用压缩空气雾化水)、蒸汽、空气等,按照钢带材质和厚度选用。钢带的冷却速度主要由其热处理工艺要求来确定。为了满足同一材质钢带的冷却速度,厚度不同需要采用不同的冷却介质。例如对于奥氏体不锈钢(1Cr18Ni9Ti)当厚度小于2毫米时,在空气中自然冷却就能满足要求,而当厚度较大时,则需要喷水冷却。对于2Cr18Ni9即使是厚度小于2毫米也需要喷水冷却,才能满足要求。不同介质的冷却速度由高到低大体上顺序如下:空冷(自然冷却)、喷蒸汽冷却、喷空气冷却、喷雾冷却和喷水冷却。当然,冷却速度还与喷嘴形式及布置、喷吹速度、喷吹介质温度及耗量有关。
在冷却过程中,沿板宽方向保持冷却的均匀性比冷却速度更重要和更难实现。它直接关系到组织均匀性和钢带板型。控制板宽方向冷却均匀性的通常方法是将喷嘴沿板宽方向布置成3个或5个冷却区,分别控制各部分的介质流量。
不锈钢热处理炉冷却室在结构上还有3个特点:
1. 在钢带的上下方向各设若干非传动的保护辊,防止断带和钢带跳动
时破坏喷嘴和划伤钢带。
2. 冷却室下部有收集氧化铁皮的装置,方便地清除在冷却室脱落的氧
化铁皮
3. 冷却室上部有排气管道,收集冷却室含有水汽等杂质的气体,通过
烟管、排烟风机和烟囱排出厂外。有的还在烟道中安装过滤器,收
集氧化铁粉。
三、 不锈钢带光亮热处理炉
不锈钢带的光亮热处理与退火酸洗相比有下列一些优点:
1. 提高了钢带的表面质量和物理性能。不锈钢在氧化性火焰中加热,铬的氧化速度比铁快,因此钢带表面的铬损失比铁多,结果表层的含铬量低于基体的含铬量,甚至酸洗以后,这个贫铬层仍不能消除,这样就会降低不锈钢的抗蚀性。同时光亮退火后的钢带表面光洁度也远较酸洗后的表面为高。
2. 提高金属收得率。不锈钢在氧化性火焰中加热,再经过酸洗,金属损耗率大。对于薄钢带其损耗甚至高达10%以上,光亮处理则没有这种损耗。
3. 降低生产成本。采用光亮处理不仅取消了酸洗设备,而且也不需要磨光抛光工序,因而降低了成本。
4. 能精确控制尺寸。因为没有氧化损失,故可由轧制来控制最终尺寸,这对供给制造精密仪表零件的材料有重要意义。
不锈钢带光亮热处理炉主要有以下两种:
(一) 有马弗立式炉
最早的光亮热处理炉是带金属马弗的卧式炉,钢带在马弗内通过,马弗外采用火焰加热或电加热,马弗内通氢或氨。卧式马弗炉存在种种缺点,为此,发展了马弗立式炉。
马弗立式炉有下列一些优点:
1. 可以用价格比电便宜的煤气加热,从而降低加热成本。
2. 操作中容易使保护气体露点保持在低限,提高产品表面质量。
3. 在定期修理中,炉内保护气体放出,开炉后,要恢复炉内露点和升温,对砖
砌炉来说,因为炉内耐火材料本身吸湿,所以需要2~3天时间。而马弗炉不吸湿,因而在短时间内就能达到所定的露点,可提高实际作业率。
4. 砌砖炉由于运转中的震动和炉体的热膨胀,使耐火材料的微小颗粒落下,带到炉子入口密封处往往使钢带表面造成压痕和划伤。而马弗炉可避免这种事故发生,保持稳定的表面质量。
5. 砌砖炉中耐火材料的微小颗粒以赤热状态落下,容易使密封处着火。而马弗炉不存在这种可能性,提高了安全性能。
与砖炉相比,马弗炉也有以下不足:
1. 由于受到马弗罩高温强度的限制,炉温最高只能达到11500C左右,不能达到砖炉那样高的炉温。
2. 由于马弗罩的蠕变延伸和氧化损失,一般寿命只有3~5年,必须定期更换。
3. 必须对马弗罩过热引起的异常蠕变延伸和热应变等进行监视。
图6-23马弗光亮退火立式炉
(二) 无马弗立式炉的特点
1. 加热室内衬采用陶瓷纤维或高纯度氧化铝砖。由于不锈钢中的合金元素极易氧化,为了达到光亮表面,要求在纯度极高的干氢或分解氨保护气氛中处理。同时,气体在炉内高温下不得受到污染。这要求炉内砌体在加热过程中不析出任何有害气体,同时,也不与氢气发生作用。
陶瓷纤维和轻质砖的绝热性能好,衬层较薄,散热损失少,蓄热损失少且热响应速度快。加热室总重量减轻,可相应的节省钢结构材料。
陶瓷纤维拆叠块或层铺陶瓷纤维制品,用锚固钉固定在炉壳上,下部材料不承受上部材料压力。立式炉砌砖,必须考虑稳定性问题,沿炉墙高度分段砌筑,每2米左右设金属托梁和金属拉钩,将砌砖重量分散拉在炉子钢结构上。
由于取消了金属马弗,因此处理的钢带宽度不受限制,现在的炉子处理不锈钢带的宽度可达1.5米。同时由于没有金属马弗,有可能实现高温快速加热;并且高纯度氧化铝砖砌体的寿命也较金属马弗为高,在正确操作情况下,砌体寿命达10年以上。
图6-24不锈钢光亮处理立式炉1-穿带装置;2-转向辊;3-石墨辊;4-加热室;5-清扫段;6-辐射冷却
段;7-喷吹冷却段;8-密封辊
2. 采用快速加热
不锈钢带采用快速加热不仅能够提高产量,而且较易得到光亮的表面。一般带马弗的炉子的炉温与钢带加热温度之差不超过500C,而在无马弗立式炉中,温度差可达200~3000C,即把炉温提高到1350~14000C。采用这样的加热制度,钢带的单位加热时间可接近1分/毫米,而在一般马弗炉内的单位加热时间为
2.5~3.5分/毫米。但炉温过高将造成加热室靠近出口附近砖的剥落,其碎片掉到下密封口引起钢带表面划伤,同时赤热的碎砖粒还容易引起着火事故,因此一般推荐的最高温度为12500C,这样钢带的单位加热时间为1.5分/毫米,仍较在马弗炉中的加热要快的多。
由于炉温高,一般多采用钼丝或钼带做电热体,钼电热体在氢保护气氛中能在16500C下很好的工作。
3. 采用快速冷却系统
不锈钢带加热以后的快速冷却不仅是工艺的需要,而且可以大大缩短炉子长度(高度)。无马弗立式炉采用向钢带表面高速喷吹保护气体的冷却系统。钢带从加热室出来以后,先经过一个很短的辐射冷却段(钢板水箱),然后进入喷吹冷却段,冷却到1000C以下经由密封辊出炉。由于采用了喷吹冷却系统,冷却室的长度可比加热室还要短些,同时喷吹冷却能按厚度和材质调节冷却速度,因而改善了处理质量。
4. 防止了钢带表面擦伤
在立式炉中,钢带在一个单程中完成了加热与冷却,其中,钢带只与保护气体接触,因此能够很好地保护钢带的表面质量。
(三) 炉内气氛
不锈钢的光亮处理可以在真空中、纯氢或分解氨气气氛中进行。由于不锈钢光亮处理要求很高的真空度(低于10-4毫米汞柱),而钢带连续处理炉的密封结构很难给予保证,因此在工业生产中还很少采用。目前广泛采用纯氢和分解氨保护气氛。不锈钢中的一些合金元素,例如铬、钛、铝与氧的亲和力极强,光亮处理时,必须严格控制保护气体的成分。
1. 含氧量
对于大型立式炉,要求保护气体的含氧量不大于百万分之十(即10ppm),
对于小型实验设备,由于钢带可能擦拭得很干净以及炉内容积小易于吹扫,含氧量小于20ppm也能得到光亮表面。但对于间断处理的罩式炉等,由于钢带在炉内时间长,即使含氧量10ppm也难于保证光亮。
2. 露点
纯铬在11000C时,露点为-290C即可不氧化,而不锈钢Cr17和1Cr18Ni9的光亮处理露点必须低于-350C。钛、铝等元素需要达到-740C以下的露点才能不氧化,这样低的露点在工业性生产中几乎是不能达到的,实际上确定保护气体的露点,必须综合考虑多方面的因素。
(1) 加热温度。加热温度越高,保护气体露点也允许高些;温度较低则要露点
也较低。在相同露点下,已经氧化的试样在高于10000C加热时被完全还原,而用光亮试样在高于9800C加热时仍保持光亮,在低于9800C加热时便产生了氧化。图6-25表示Cr17、Cr18-Ni9和金属铬在不同加热温度、不同露点下氧化和还原的平衡曲线。
(2) 当高温下停留的时间很短时,氧化反应的时间不足,即使在较高的露点下
也能得到光亮的表面。含铬的不锈钢所以能够在远高于平衡曲线所要求的露点下达到不氧化,主要是快速加热实现的。因此采用高温快速加热有利于不锈钢的光亮处理。
考虑到各种因素的影响,在工业性生产的大型无马弗立式炉中处理奥氏体不锈钢,炉内露点控制在-400C~-500C可以保证表面光亮,净化后的气体露点相应要求达到-550C~-700C。
图6-25不锈钢及纯铬在不同温度
及露点下的氧化还原平衡曲线
1-Cr17及Cr18Ni9在纯氢中;2-金属铬在纯氧中;3-金属铬爱分解氨中
3. 其它有害杂质
(1) 碳对于不锈钢的耐蚀性有很坏的影响。用氢做保护气体时,为了避免渗碳发生,不允许含有碳系不纯物(如CO、CH4等),对于长时间周期处理的炉子尤为重要。渗碳现象与气体露点有关,露点越低,越易渗碳,这与不氧化的要求相矛盾,对于某种钢有其不氧化的最高露点和不渗碳的最低露点,因此处理这种钢就应当在这两者之间的露点范围中进行。只要严格控制气体成分保证入炉钢带的洁净(不带油迹)便不会渗碳。
(2) 采用分解氨时还应注意残余氨的存在。残余氨与高温钢带接触时就会分解出氮而使钢带表面氮化,因此要尽量降低残余氨含量。图6-26为防止不锈钢氮化在不同温度下所允许的残余氨的含量。一般氨分解装置是在低于不锈钢处理温度下工作的,分解气中含有相当多的残余氨,因此在入炉前需要通过吸附装置(分子筛)使残余氨降低到5ppm左右。
图6-26不锈钢光亮处理所允许的残余氨含量