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激光熔覆技术在钢铁行业中的应用圆钢成品缺陷

更新时间:2021-11-25 06:26:03点击:


圆钢成品主要缺陷和产生原因一

激光熔覆技术是通过高能密度的激光束所产生的快速熔凝过程,在金属零件表面熔覆上耐磨、耐腐蚀等特殊性能的合金熔覆层的一种工艺方法。随着激光熔覆技术的不断升级,在冶金、石油、化工、电力、铁路、船舶、航空等行业中广泛应用。

在钢铁企业中,炼钢、热轧、冷轧、镀锌等生产线,经常处于高载荷的状态,其零部件的生产工况也容易产生腐蚀、磨损和疲劳损伤等情况,长期以往容易导致失效甚至是报废。激光熔覆表面强化技术的应用,为其设备和零部件的修复开辟了一条新的道路。

1 表面划伤

采用激光熔覆加工技术对钢铁行业零部件进行避免修复,如轧钢生产线上的冷轧辊、热轧辊、输送辊、导向辊等,通过加工修复,其表面使用强度、耐磨损、耐腐蚀以及抗疲劳等性能都优于原辊,因此,激光熔覆技术不仅能提高基体的表面强度,增强使用寿命,同时也可以为企业带来可观的经济效益。

与热喷涂、堆焊、电镀等工艺相比,激光熔覆技术有以下优点:

1、激光熔覆层与基体之间属于冶金焊接结合,致密性高,表面结合强度高,且涂层不容易脱落;

1.1 特征

表面划伤又称擦伤、刮伤、划痕。是圆钢表面轴线方向出现的单条或多条平行的直线形机械损伤。目视或在放大镜下观看可见沟底。由于划伤的温度不同,沟痕会呈现不同的颜色。因此可以用来判断产生划伤缺陷的大概工序位置。

一般高温状态下形成的划伤,(600℃以上)整个沟痕均被氧化;在蓝脆温度区形成的划伤,其沟痕呈蓝色;低温划伤时沟痕现铁基体亮白色。铁皮其深度目视能见几毫米,长度自几毫米至几米以上,宽度也不等,多数的划伤沟痕的都是等宽的,断续地出现于钢材的局部或全长。在显微镜下,划伤的沟槽底部光滑,沟槽边部和底部基本没有脱碳现象。

2、所修复的部分受热影响和热变形小,不会改变工件基体内部的金属性能;

一般车削用圆钢,当划伤的深度不超过国家标准规定的公差之半时,一般不影响使用。

3、在修复工件尺寸的同时,还能进行基体表面强化;

4、修复效率高,工期短,能有效提高生产效率;

明显的划伤对拉拔用圆钢有一定的影响。在冷拉拔过程中,圆钢表面的划伤沟痕,会恶化圆钢和拉拔磨具之间的润滑状态,使拉拔后圆钢(钢丝)表面损坏加剧,严重的可导致拉拔模具的损坏。

5、修复的过程可实现机器的自动控制,更有利于保证涂层的质量。

激光熔覆技术在钢铁行业中的应用

对于冷镦用的圆钢,划伤是不允许出现得缺陷之一。在冷镦过程中,由于划伤造成的表面损坏和应力集中,将直接造成冷镦开裂,出现废品。

1.2 产生原因

在高温区可能产生划伤位置和工序是:由于导卫装置加工不良,安装偏斜,磨损严重,或粘有氧化铁皮而造成的划伤;活套、跑槽等因安装、加工因素形成粗糙表面或突起,使轧件跳套时被划伤;在中温或低温区可能形成的划伤的位置和工序是:钢材在生产运输过程中与粗糙的辊道、地板、冷床等设备接触等。

1.3 消除方法

凡能在形成划伤的地点和工序,常会出现火花或尖利声响,并可找到残留的丝状金属物。据此可找出产生擦伤的位置,再根据具体情况进行处理。

圆钢成品主要缺陷和产生原因二

2 结疤

圆钢的一种表面缺陷。是在原料或轧件表面出现多余金属,在下一道次轧制时又被压入基体所形成的。

2.1 特征

结疤一般出现在圆钢的表面上,较粗大和厚些的结疤,一般用肉眼或低倍的放大镜即可看到。有些薄的细小的要经过酸洗后甚至扭转后才能看到。结疤一般呈舌状或指甲状,厚度往往不一致。尖端较薄,有时可以翘起,宽而厚的一端与钢材基体相连。在表面氧化铁皮较厚的情况下,甚至只能看到一条封闭的曲线,嵌在基体上。由轧制过程中由于轧辊缺陷造成的结疤,会在圆钢的表面的轴线上出现周期性分布。其间距约等于轧辊周长和延伸系数的乘积。

除非沿圆钢的轴线做出剖面,一般对有结疤的圆钢横截面进行金相检验室,不容易看到结疤的根部和基体的连接情况。当横截面只穿过舌体部分时,在显微镜镜下只能看到多余的金属压入基体。基体和多余金属见有氧化层存在。基体下面一般无破坏。如果沿轧制方向将纵剖面穿过舌根部,在显微镜下可观察到多余金属和基体相连的情况。在连接面上有氧化层存在。

结疤是多余金属在基体中的压入。对车削用钢来说,当结疤的深度不超过圆钢国标规定的公差之半时,对车削后的零件影响不大。

拉拔用圆钢表面不允许有结疤缺陷存在,拉拔过程中,特别是舌尖和拉拔方向一致时,多余的金属就会翘起、脱落,堵塞模具,使拉拔后的圆钢表面产生更多的划伤(俗称道子),严重可导致拉拔断裂。

对镦制(冷、热)用圆钢,当变形区内有结疤缺陷时,该缺陷会翘起或脱落。严重的会影响镦制工件的外形,造成废次品量增加。

2.2 结疤产生原因

a.轧制过程中,轧件在成品孔前某一孔型因故损坏或辊环破缺,当轧件通过该孔型后,表面形成凸块,在后面的轧制过程中,凸块被压入基体并随轧件延伸,最终在成品表面上,产生周期性的生根结疤;

b.在轧制过程中,由于外界金属物落在轧件表面上,并被带入孔型内,压入轧件表面,在钢材表面形成结疤。这种结疤是不生根的,无规律性;

c.轧件在孔型内打滑,使金属堆积于变形区周围的表面上,在轧时造成结疤;

d.轧槽刻痕不良,在轧件表面上形成较高的凸块,再轧时,产生周期性的结疤;

e.钢坯表面有较大的冷溅、翻皮、结疤等缺陷,当用钢锭一火轧成材时,则在成品表面上产生结疤;

f.原料表面处理不当,留有尖锐的棱边或深宽比较大的凹坑,经轧制后形成结疤。

注意:由于钢坯因素在圆钢成品表面形成的结疤相对来说比较大或长,其出现的位置无规律,这是判定缺陷是炼钢或轧钢工序产生的基本标志之一。

圆钢成品主要缺陷和产生原因三

3 耳子

3.1 主要特征

在圆钢成品表面的非加工面上出现条状金属凸起。平行于轴线。根据出现的位置和形状,一般有两侧出耳、一侧出耳、全长出耳、局部出耳和周期出耳等多种情况。出现耳子的圆钢,一般都要判为废品。少量可以作为切削加工用原料。

3.2 产生原因及消除方法

a 两侧出耳子

a1 由于孔型设计不当,对宽展估计过小,应修改孔型设计。

a2 由于成品前道孔型磨损严重,无法压下,以致进入成品孔的轧件过大出现耳子。

a3 成品前道辊缝过大,压下量太小,使进入成品孔的轧件过大。

a4 成品道次辊缝过小,压下量过大。

a5 由于终轧温度过低,宽展量增加,造成成品道次出耳子。

a6 原料有严重的缩孔或夹杂,金属的完整性被破坏,金属的延伸减小而宽展增大。

b 一侧出耳一侧椭未充满

b1 由于成品道次进口夹板安装不正。

b2 由于成品架进口夹板尺寸过大,或磨损严重,轧制时造成轧件往一边倒

b3 由于固定夹板顶丝失效,夹板松动;

b4 由于成品架进口横梁不平,应放平横梁。

c 一侧出耳子一侧圆

由于成品道次进口夹板不正,同时来料较大。

d 无规律性断续出耳子

由于轧辊窜动、跳动、轴瓦烧坏、辊脖磨坏,进口夹板加工不良或固定不劳,夹板盒松动等原因造成,此时应找出具体原因进行处理。

e 周期出耳子,即有规律断续出耳子

e1 由于成品前道次的轧辊偏心,来料上下尺寸波动较大;

e2 由于成品道次轧辊偏心,来料上下尺寸波动较大。

圆钢成品主要缺陷和产生原因四

4 弯曲

4.1 特征

弯曲是比较明显的外形缺陷。有头部弯曲、局部弯曲或全长弯曲等多种情况。

4.2 产生原因

a 出口导卫板安装过高或过低;

b 轧件温度不均,金属延伸不一致,轧件向温度低的一放弯曲;

c  轧辊倾斜跳动,有阴阳面,上下辊径差过大;两轧辊轴线不在同一垂直平面内。

d 轧件前端被障碍物顶住;

e 输送辊道速度小于成品出辊速度,易使断面较小的钢材产生弯曲;

f 输送辊道速度过大,易使钢材端部撞弯;

g 冷床不平,成品在冷床上排列不齐,移动速度不一致,翻钢设备不良或操作不当;

h 冷却水分布不均,成品冷却不均;

i 精整操作不良,堆放不良。运输装卸不良。

圆钢成品主要缺陷和产生原因五

5 扭转

5.1 特征

扭转是一种比较明显的外形缺陷。特征是圆钢绕其纵轴扭转成螺旋状。

5.2 产生原因

a 成品轧辊的中心线不在同一垂直平面内或互不平行,或在轧制过程中有轴向错动现象;

b 成品进口夹板安装偏斜,或磨损严重,夹板扶持能力弱使进入圆孔型的椭圆轧件发生倾倒;

c 轧件温度不均匀,或送往圆孔的椭圆轧件形状不正确,造成轧件宽度上延伸不一致;

d 成品钢材冷却不均,精整操作不当。

圆钢产品主要缺陷和产生原因六

6.1 缺陷特征

在圆钢的表面基本沿轴线方向上出现的有规律或无规律分布,形状有成鱼鳞或指甲状的痕迹或翘起的薄皮。一般来讲,缺陷的顶部或尖端和轧制延伸的方向一致。缺陷的尾部大多和圆钢的基体相连。当翘皮被轧制得很薄时,其尖端部分可出现翘起,或用工具很容易的翘起,形成表面损伤。在自然光下用放大镜观察,可以看到缺陷的边缘实际是明显的连续裂纹。酸洗后可以用肉眼明确看出。

沿轧制方向将缺陷剖开,经过抛光后在100倍显微镜下观察,有的可以看到非金属夹杂物的分布和缺陷的关系,这是分辨缺陷产生因素比较关键的手段之一。一般来讲,圆钢轧制过程中由于机械因素导致轧件表面形成破损而出现局部金属堆积,并在其后又被压入而形成的翘皮缺陷,在显微镜下,缺陷的根部干净,和非金属夹杂物的分布无关。而在连铸坯生产过程中由于皮下气泡等铸造缺陷导致的翘皮缺陷,都可以看到非金属夹杂物分布和缺陷的产生有直接关系。

一般车削用圆钢,当翘皮的深度不超过国家标准规定的公差之半时,一般不影响使用。

翘皮缺陷拉拔用圆钢很大影响。在冷拉拔过程中,翘起的金属颗粒会在拉拔磨具的润滑区或工作区积聚,使拉拔后圆钢(钢丝)表面损坏。

对于冷镦用的圆钢,翘皮是不允许出现得缺陷之一。特别是由连铸坯缺陷形成的翘皮。在冷镦过程中,由于缺陷造成的表面损坏和应力集中,将直接造成冷镦开裂,出现废品。

6.2 产生原因

轧制过程中的机械损伤:

a 导卫装置加工不善和安装不良,活套有尖锐棱角,刮伤轧件表面形成点状金属堆积,在下一轧制道次中被压入基体;

b 输送辊道或导槽表面粗糙,刮伤轧件表面形成点状金属堆积,再轧后造成翘皮;

d 轧槽磨损严重,轧件在孔型内打滑;刮伤轧件表面形成点状金属堆积并在下一轧制道次中被压入基体。

连铸坯缺陷

a.原料表面精整不良,凹坑深度比较大;

b.原料内部有较大的皮下气泡,轧制后破裂形成翘皮。

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