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第6期总第208期内蒙古科技与经济
N o .6,the 208th issue
2010年3月Inner M ongo lia Science T echno logy &Econom y M ar .2010
Ξ
蔺俐枝，郭利中，赵海燕
(内蒙古包钢钢连股份有限公司无缝钢管厂，内蒙古包头 014010)
摘 要：文章分析了管坯的加热特性，从C r M o 钢管坯化学成分和性能、铁-碳平衡相图、加热时间、加热速度等方面进行了探讨，确定了最优的加热制度。 关键词:C r M o 钢管坯；加热制度；热轧无缝钢管 中图分类号:T G 142.41 文献标识码:B 文章编号:1007—6921(2010)06—0070—02 热轧无缝钢管时，为了适应穿孔、轧管等工序热加工条件的要求，管坯应在加热炉内加热。加热的目的是提高钢的塑性，降低变形抗力；改善钢的组织性能，使其组织均匀化；有助于消除钢中有害气体、夹杂。合理的加热制度是确保加热质量的关键。加热制度是根据钢的化学成分及其有关性能，对管坯在加热炉内所规定的一整套加热工艺参数的总称，包括管坯的最终加热温度，在低温(预热)段和高温(加热与均热)段的加热速度，加热时间，均热(保温)时间，以及相应的炉温，炉压制度等。1 确定C r M o 钢管坯的加热制度 2007年包钢400作业区生产了高压锅炉用无缝钢管，材质为12C r 1M oV G 和15C r M oG ，根据C r M o 钢的产品特性，对管坯的加热制度进行了分析，并确定了加热制度，具体如下:1.1 化学成分及其有关性能[1]
表1 12C r 1M oV G 和15C r M oG 管坯的化学成分
钢号
化学成分 %
C M n Si Cr Mo V S (≤)P (≤)12Cr 1MoVG 0.08～
0.150.4～0.70.17～0.37
0.90～1.200.25～0.350.15～0.3抗生素制作方法
0.030.0315Cr M oG
0.12～0.18
0.4～0.7
≤0.5
2.00～2.50
0.40～0.55
0.030.03
在钢中加入铬(C r )的主要目的是提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。低合金耐热钢中加入铬后，不仅改
善抗氧化性能，而且显著地提高了钢的高温强度。钼(M o )在钢中能提高钢的室温和高温抗拉强度，细化晶粒，防止回火脆性，是一种重要的合金强化元素。钒是一种强烈的碳化物形成元素，钢中加入钒(V )，可细化晶粒，与碳形成的碳化物可显著提高钢的常温强度和热强度。1.2 确定加热温度的上限和下限[2]
C r M o 钢管坯在低温下塑性较差，其变形抗力较大，而在高温下钢的塑性较好，且变形抗力较小。
C r M o 钢管坯在常温下的组织状态为铁素体+渗碳体。管坯加热时，随温度升高而发生相变。在钢
温超过相变临界点后，管坯内部组织将从常温下的两相组织状态转变为单相组织奥氏体。此时钢的塑性较好，其变形抗力大为降低，易于进行压力加工。因此，确定合理的管坯加热温度范围，有利于提高钢的塑性，降低变形抗力。确定管坯加热温度范围时，应避免钢的过热、过烧、严重的氧化、脱碳、结疤、裂纹等加热缺陷
。
图1 铁碳平衡相图
根据图1铁-碳平衡相图[2]确定12C r 1M oV G 和15C r M oG 两种合金钢的加热温度范围。由表(1)知12C r 1M oV G 的C 含量为0.08%～0.15%,15C r M oG 的C 含量为0.12%～0.18%。C 含量为0.08%
～0.18%的两种铬钼合金钢高温相为单相(奥氏体)。单相(奥氏体)高温状态下具有较大的塑性，钢的热加工应该在铁-碳平衡相图中的奥氏体r 区的温度范围内进行。因此,12C r 1M oV G 和15C r M oG 两种合金钢管坯的加热温度的下限应该大于相图的GS 线，即应比全部变为奥氏体的相变临界温度A c 3高30℃～50℃；为了避免钢的过热或过烧，钢的加热温度的上限应该比固相线N J E 低100℃～150℃，从铁-碳平衡相图(1)可看出,C 含量为0.08%～0.18%时的钢的下限温度为850℃，上限温度为1350℃。1.3 确定管坯的加热时间[2]
管坯的加热时间是指管坯进炉后经过预热、加热及均热过程达到所要求的加热温度时所必需的最少时间。管坯加热时，在高温下奥氏体化过程中，除了体心立方点阵的铁素体转变为面心立方点阵外还伴随着渗碳体点阵的破坏，并溶解于奥氏体中，再加
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07・Ξ
收稿日期:2009-12-20
作者简介：蔺俐枝(1972-)，女，工程师，主要从事工业窑炉热工控制及耐火材料的生产使用。
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蔺俐枝，等・浅析C r M o 钢管坯的加热制度
2010年第6期
上碳原子在奥氏体中的扩散，使奥氏体的成分与组织进一步均匀化。加热温度和保温时间愈长，奥氏体成分愈均匀，晶粒越粗大，增大奥氏体的稳定性。科学的管坯加热时间能改善钢的组织性能，使其组织均匀化。管坯的加热时间取决于钢种、断面尺寸、炉型、炉温及分布、管坯在炉内的摆放情况、钢表面的黑度、钢的导热性及其加热速度等。经验公式如下:
t 1=(0
.75+0.05D 坯)×D 坯t =t 1×k 1×k 2×k 3
k 1——考虑管坯在炉内放置情况由图(2)查取k 2——与钢种的化学成分及导热性有关的系数见表(2)
k 3——与钢的表面黑度有关的系数见表(3)
管坯加热时采取单支摆放，管坯的间隔为0.5D ，查图(2)得k 1=1.4；加热由表(2)(3)知12C r 1M oV G 和15C r M oG 两种合金钢的k 2=1
.3;k 3=2
.22；管坯的直径为∮23c m ～∮
35c m 。由公式t =t 1×k 1×k 2×k 3和t 1=(0.75+0.05D 坯)×D 坯计算可得:12C r 1M oV G 和15C r M oG 两种合金钢管坯的最小加热时间为2.94h ～5.89h ，随直径的改变而改变。具体计算如下:
T ∮230=(0.75+0.05×23)×23×1.4×2.22×1.3=2.94h
T ∮350=(0.75+0.05×35)×35×1.4×2.22×1.3=5.89h
图2 考虑管坯放置情况的系数k 1
表2 钢种材质有关的系数k 2材质奥氏体钢
系数
C r 18N i 19
C r 18N i 19T i
C r 18N i 19T i M o
k 2
1.3
2.0
2.5
表3 钢种材质有关的系数k 3
钢种
k 3碳钢1.0奥氏体钢合金2.22C r N i 合金
1.1
1.4 确定管坯的加热速度[3]
加热速度是指金属表面的升温速度，单位为℃ m in 。加热管坯时沿管坯横截面的温度分布是不均匀的，表面温度高于内层温度而存在着一定的温差。钢的导热性愈差、管坯直径愈大、加热速度愈快，管坯加热的温差就愈大。因此，合理选择管坯的加热速度，对钢管的质量很关键。从以下几方面考虑:1.4.1 钢的化学成分及其传导性
导热系数低的钢，加热速度要慢。随着钢中含碳量和合金元素含量的增加，钢的导热性下降。从表(4)可知12C r 1M oV G 和15C r M oG 两种合金钢在低温时的导热系数大，导热性很差，而在高温时导热性
反而有所升高，故应采取低温慢速、高温快速的加热
工艺。
表4 合金钢的导热系数[4]小麦磨粉机
钢种
不同温度下的导热系数 KJ m .h .℃
100200300400500600700800
90015M o 163157153146134
125
117
113
电缆挂钩10530Cr M oA 15014614213812Cr M oV 15914814614013079104
102
15CrV
162
159
156
146
135
121
塑料空心球107
1.4.2 钢的塑性
绝大多数的钢种在600℃以下时其塑性较差,C r M o 钢的塑性较差，因此，应采取低温慢速加热。1.4.3 管坯的直径
直径较大时，加热速度应缓慢一些。考虑以上因素，将加热速度定为7～11℃ m in 1.5 确定炉压
炉膛压力是指单位体积的炉内热烟气与外界空气之间的压力差。控制炉膛压力，是指控制炉底附近的炉气压力，应采取微正压操作，炉膛压力控制为10Pa ～20Pa 。稳定的微正压操作时，炉门或其他炉底缝隙处稍有火苗，但没有冷空气吸入炉内，能有效地减少炉膛的上下温差，保证炉底温度稳定，有利于管坯均匀加热。1.6 炉内气氛
管坯加热时，采用弱氧化性气氛。弱氧化性气氛可使钢中有害气体借助于高温的扩散作用被排除；有些夹杂或带状组织通过高温扩散作用而被溶解或弥散化，以利轧后均匀析出，同时能减少管坯的氧化烧损。
2 实际生产的加热制度
通过以上分析，结合实际生产，经过多次调整，将C r M o 钢管坯的加热制度最终确定如表5:
表5 C r M o 管坯的加热制度
项目加热一段加热二段加热三段加热四段均一均二速度 ℃ m in 7～87～89～119～11保温保温温度 ℃800～1000850～11001180～12601240～12901250～12901280～1290
3 结论键盘刷
通过以上分析，结合实际生产，表(5)所示C r M o 钢管坯的加热制度符合生产要求。由此得出如下结论:①管坯在炉内应隔开放置在炉底，管坯的间距为管坯直径的一半。②管坯的加热时间不少于2.94h 。③管坯的加热速度为7～11℃ m in 。④采用弱氧化性气氛。⑤炉膛压力控制为10Pa ～20Pa 。⑥温度详见表5。
[参考文献]
[1] 朱中平.新编钢铁材料手册[M ].北京：化学
工业出版社,2008.[2] 卢于逑.热轧钢管生产问答[M ].北京：冶金工
业出版社,1994.[3] 武文斐，等.冶金加热炉设计与实例[M ].北
京：冶金工业出版社,2008.
[4] 金钟振.金属材料与热处理[M ].北京：冶金工
业出版社,1985.
徐山泉
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