船用厚鋼板氧化鐵皮缺陷改善研究

《船用厚鋼板氧化鐵皮缺陷改善研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、船用厚鋼板氧化鐵皮缺陷改善研究第一章緒論1.1引言常見(jiàn)厚度規(guī)格在5mm至80mm。船板具有較高的強(qiáng)度和韌性，具有較好的焊接性能，用于建造各種類型和規(guī)格的船舶。2003年以來(lái)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，并在國(guó)際船舶市場(chǎng)新一輪行情的刺激下，我國(guó)船舶產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)爆發(fā)式的發(fā)展，成功躋身于世界造船大國(guó)的行列。根據(jù)資料顯示，2010年全國(guó)造船完工量6560萬(wàn)載重噸，同比增長(zhǎng)54.6%;新接船舶訂單量7523萬(wàn)載重噸，比2009年同期新接訂單量增長(zhǎng)1.9倍;手持船舶定單量達(dá)到1959萬(wàn)載重噸【1】。造船業(yè)的巨大發(fā)展，必然帶動(dòng)全國(guó)寬厚板生產(chǎn)線的發(fā)展。全國(guó)各鋼鐵企

2、業(yè)紛紛新建或改建寬厚板廠，使寬厚板的產(chǎn)能急劇增加。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)【2】，截至2008年，全國(guó)鋼廠有73套寬厚板軋機(jī)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)能達(dá)8430萬(wàn)噸。其中，2005年后新上軋機(jī)采用當(dāng)今最為先進(jìn)的進(jìn)口軋機(jī)，其他各項(xiàng)配套裝備也都趨同。各廠家的生產(chǎn)裝備能力已經(jīng)相差無(wú)幾。在這種情況下，厚板產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。其中，因?yàn)樯a(chǎn)流程短，產(chǎn)能大，船板的競(jìng)爭(zhēng)尤為激烈。2008年四季度后，由于全球經(jīng)濟(jì)的低迷，國(guó)內(nèi)發(fā)展速度的降低，造船廠產(chǎn)能過(guò)剩的現(xiàn)象也逐步顯現(xiàn)出來(lái)。造船行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)壓力也越來(lái)越明顯的傳導(dǎo)到各寬厚板生產(chǎn)廠家。造船廠除對(duì)船板價(jià)格越發(fā)敏感之外，對(duì)船板的質(zhì)量也提出了更

3、高的要求。按照用戶原有要求，普通船板能夠保證船板尺寸、性能等基本要求即可。但是，在新的競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)下，各造船廠家已經(jīng)開(kāi)始關(guān)注鋼板表面的質(zhì)量問(wèn)題，尤其是國(guó)外船廠及部分國(guó)內(nèi)大型船廠，對(duì)船板表面質(zhì)量的要求也日益嚴(yán)格。各船廠已經(jīng)不是簡(jiǎn)單的要求船板表面無(wú)裂紋、凹坑等嚴(yán)重缺陷，也開(kāi)始要求船板表面氧化鐵皮花紋的深度和面積都必須控制在很嚴(yán)格的范圍內(nèi)。如某鋼廠的一個(gè)國(guó)外戰(zhàn)略用戶在協(xié)議中明確提出鋼板表面氧化鐵皮缺陷等級(jí)要求，并對(duì)表面不良的比例都提出了明確的控制要求。1.2氧化鐵皮缺陷形成的相關(guān)研究為了減少船用鋼板在軋制過(guò)程中的變形抗力，在其進(jìn)入軋制前必須進(jìn)入加熱爐

4、加熱。就船板而言，通常加熱溫度在1000℃-1250℃之間，加熱時(shí)間通常在200分鐘以上（具體由各加熱爐型和軋制節(jié)奏確定）。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間高溫的加熱，板坯表面會(huì)生成大量的氧化鐵皮附著，并且因?yàn)闋t內(nèi)的氣氛不同，氧化鐵皮厚度、強(qiáng)度，附著力各不相同【3】。習(xí)慣上，將軋制前的鋼板稱為板坯。加熱爐中含有大量的氧化性氣體(如02、CO2、H2O、SO2)，在高溫環(huán)境中將板坯表層氧化，生成Fe的氧化物。板坯在氧化過(guò)程中會(huì)生成Fe3O4、FeO、Fe2O3等三種氧化產(chǎn)物。這三種氧化產(chǎn)物在板坯表面從外向內(nèi)依次為:Fe2O3、Fe3O4、FeO，這三種氧化產(chǎn)物的比

5、例會(huì)因?yàn)檠趸蛩氐淖兓兓?-8】。板坯出爐后，進(jìn)入軋制工序。根據(jù)不同工藝要求，船板軋制溫度區(qū)間一般在780℃至1050℃之間。在高溫軋制過(guò)程中，船板表面與輥道冷卻水、軋機(jī)除鱗水等接觸，也會(huì)在船板表面形成氧化層。這種氧化層也會(huì)因氧化時(shí)間、環(huán)境的不同而發(fā)生變化。第二章試驗(yàn)方法2.1化學(xué)成分和加熱溫度的影響試驗(yàn)為了驗(yàn)證化學(xué)成分和加熱溫度對(duì)氧化鐵皮生成的影響，選擇牌號(hào)為AH32的兩種成分體系的船板坯料裝入同一加熱爐（其中成分一為日常生產(chǎn)使用的成分體系,成分二為對(duì)比用成分體系），在同一加熱狀態(tài)下對(duì)板坯除鱗效果進(jìn)行試驗(yàn)。據(jù)文獻(xiàn)【16】，19世紀(jì)中

6、葉以前，船板生產(chǎn)中并沒(méi)有去除氧化鐵皮的概念。但是隨著技術(shù)的發(fā)展和使用過(guò)程中逐漸暴露出來(lái)的問(wèn)題，人們開(kāi)始意識(shí)到氧化鐵皮被壓入船板表面后也是一種缺陷。因此，鋼廠開(kāi)始研究如何采取技術(shù)手段來(lái)減少氧化鐵皮缺陷的發(fā)生。自19世紀(jì)50年代開(kāi)始，個(gè)別廠家利用空氣和蒸汽進(jìn)行吹刷除鱗，通過(guò)此辦法，可以吹刷掉絕大部分在加熱過(guò)程中生成的氧化鐵皮；19世紀(jì)70年代，有鋼廠利用在出爐輥道處安裝鋼絲輥刷裝置的方法掃除加熱后板坯上下表的氧化鐵皮；19世紀(jì)末出現(xiàn)專門的二輥式除鱗機(jī)，實(shí)際上是在軋輥上做出橫溝槽，利用一定量壓下力將一次氧化鐵皮壓碎。上世紀(jì)30年代開(kāi)始，部分鋼廠開(kāi)

7、始出現(xiàn)了利用高壓水去除氧化鐵皮的方法。此后，除鱗水的壓力逐步增加，至20世紀(jì)70年代有的壓力已經(jīng)達(dá)到21MPa，但并不能完全去除溫度比較低的合金鋼表面的氧化鐵皮。90年代個(gè)別鋼廠采用25～32MPa水壓來(lái)除鱗，甚至還嘗試過(guò)45.5MPa的除鱗壓力。..2.2除鱗噴嘴打擊力測(cè)試試驗(yàn)為了測(cè)試除鱗噴嘴布置的合理性，需要對(duì)目前除鱗箱中的噴嘴進(jìn)行打擊力測(cè)試。選擇4塊目標(biāo)軋制厚度為19-20mm的船板板坯，其中2塊（板號(hào)為S-I至S-II）按照原軋制工藝將軋制，2塊（板號(hào)為S-III至S-IV）按照中間坯厚度和控軋點(diǎn)厚度為相同值來(lái)控制，然后對(duì)比控軋點(diǎn)等

8、溫時(shí)間的差異。對(duì)板號(hào)為S-I至S-II的板坯按照原有的除鱗工藝進(jìn)行軋制道次間的除鱗；對(duì)板號(hào)為S-III至S-IV的板坯根據(jù)新的軋制道次進(jìn)行除鱗。對(duì)上述4塊船板取樣進(jìn)行表面拋丸，去