Discussie over de productietechnologie van het gieten en walsen van pijpen van witte koperlegeringen
Het wereldwijde tekort aan zoetwatervoorraden is een steeds groter probleem geworden. Als open source incrementele technologie voor watervoorraden is ontzilting een belangrijke manier geworden om de mondiale watercrisis op te lossen. Hoewel de zeewaterontziltingsindustrie in mijn land laat op gang kwam, heeft deze zich snel ontwikkeld en is ze steeds meer een populaire industrie geworden. Het is opgenomen in de ‘Richtlijnen voor belangrijke hightech-industrialisatievelden van de huidige prioritaire ontwikkeling’ [1] van het land, en is opgenomen in het ‘Speciaal Plan voor het gebruik van zeewater’, het ‘Nationale Mariene Ontwikkelingsplan Overzicht’, ‘Verschillende Adviezen van de Staatsraad over het versnellen van de ontwikkeling van de circulaire economie" en andere nationale plannen en documenten voor de middellange en lange termijn hebben technische en economische steun gekregen van relevant nationaal industriebeleid om de ontwikkeling van de zeewaterontziltingsindustrie van mijn land te bevorderen. Het heeft een positieve rol gespeeld bij het bevorderen van een sprong voorwaartse ontwikkeling, het realiseren van duurzaam gebruik van watervoorraden en het waarborgen van duurzame ontwikkeling van de nationale economie en samenleving.
Witkoperen buizen hebben een goede thermische geleidbaarheid en corrosieweerstand, vooral weerstand tegen zeewaterinslagcorrosie. Daarom worden ze veel gebruikt als condensorbuizen voor warmtewisselaars bij de ontzilting van zeewater, schepen, kerncentrales en andere gebieden. BFe10-1-1 is voorbereid Witkoperen condensorbuis is een van de meest gebruikte legeringssoorten. Momenteel worden BFe10-1-1 kopernikkelbuizen in binnen- en buitenland voornamelijk geproduceerd via de traditionele extrusiemethode, maar vanwege de lage opbrengst en het kleine gewicht van een enkele buis kunnen ze niet aan de marktvraag voldoen. De giet- en walsmethode is een geavanceerd productieproces voor koperen buizen en heeft grote successen geboekt bij de productie van koperen buizen voor koeling en airconditioning. Momenteel wordt dit proces met succes toegepast bij de productie van gewone B5-buizen van witkoper, en is het met succes uitgeprobeerd bij de productie van BFe10-1-1-buizen. De toepassing van de giet- en walsmethode voor de productie van witkoperen buizen kan niet alleen de tekortkomingen van de traditionele extrusiemethode overwinnen, zoals lage efficiëntie, grote investeringen, lage opbrengst en laag spoelgewicht, maar ook de productie van extra lange buizen vergemakkelijken. warmtewisselaars voor energiecentrales met hoog vermogen en grote capaciteit en kerncentrales. Buizen Daarom is het gebruik van momenteel technologisch geavanceerde giet- en walsmethoden de ontwikkelingstrend bij de productie van buizen van kopernikkellegeringen.
Het procestraject van de giet- en walsmethode is: grondstoffen - horizontaal continugieten - rechttrekken en frezen - 3-rol planetair walsen - horizontaal wikkelen - nokgecombineerd trekken - omgekeerd schijfstrekken - rechttrekken en zagen - heldergloeien - Controleer de verpakking - eindproduct.
Horizontaal continugieten van onbewerkte buizen en 3-planetair walsen zijn twee belangrijke processen in het giet- en walsproductieproces. De technische problemen worden voornamelijk weerspiegeld in de volgende twee aspecten: (1) BFe10-1-1-legering heeft een hoog smeltpunt en een slechte vloeibaarheid van gesmolten metaal. , hoe je horizontaal continugieten gebruikt om gekwalificeerde BFe10-1-1 holle buisvormstukken te vervaardigen; (2) Het 3-planetaire rolproces is een complex vervormingsproces met lokale cyclische belasting. De hoge sterkte van de BFe10-1-1-legering is van cruciaal belang voor planetair walsen. proces- en apparatuurvereisten. Door redelijke productieprocesparameters te bepalen, is het niet alleen van groot belang om BFe10-1-1 kopernikkelbuizen met heldere oppervlakken en gekwalificeerde kwaliteit te verkrijgen, waardoor een soepele voortgang van de productie wordt gegarandeerd, maar ook bevorderlijk voor het optimaliseren van het ontwerp en de investeringen in productieapparatuur .
In dit artikel wordt voornamelijk de productie van BFe10-1-1 kopernikkelbuizen geanalyseerd en besproken via de giet- en walsmethode via de twee processen van horizontaal continugieten en planetair walsen.
1. Analyse en bespreking van horizontaal continugietproces
Horizontaal continugieten is het eerste proces waarbij de giet- en walsmethode wordt geïmplementeerd. De kwaliteit van horizontaal continu gegoten buisplano's bepaalt rechtstreeks de kwaliteit van de afgewerkte legeringsbuis. Figuur 1 is een schematisch diagram van horizontaal continu gegoten holle buisplano's. Bij horizontaal continugieten wordt de legering in de smeltoven gesmolten en in de warmhoudoven warm gehouden. Wanneer de giettemperatuur is bereikt, wordt de blancogietmachine gestart. Het gesmolten metaal komt de grafietvorm binnen via de vloeistofinlaat, stolt en vormt zich onder invloed van de watergekoelde koperen huls, en de blanco buis komt uit de kristallisator. Spuit vervolgens direct water voor koeling. Bij het horizontale continugietproces hebben de giettemperatuur en het knuppeltreksysteem een belangrijke invloed op de kwaliteit van de buisplano.
1.1 Effect van giettemperatuur
Tijdens het horizontale continue gietproces van BFe10-1-1 kopernikkelbuisstaven begint het gesmolten metaal, nadat het de kristallisator is binnengegaan, te stollen onder invloed van koelwater om een knuppelomhulsel te vormen. Naarmate de temperatuur daalt, begint de condensatiemantel te krimpen. Doordat de buitenlaag van de condensmantel een lage temperatuur en een grote krimp heeft, terwijl de binnenlaag een hoge temperatuur en een kleine krimp heeft, ontstaat er interne spanning in de condensmantel. Wanneer de interne spanning te groot is, kunnen er gemakkelijk scheuren ontstaan. . De interne spanning bij het gieten kan worden verkregen volgens de volgende formule:
F=E·λ·△T［3］In de formule is F de interne spanning van de gegoten plaat, MPa; E is de elastische modulus, MPa; λ is de lineaire krimpcoëfficiënt, 10-6/K; ΔT is de afstand tussen twee punten van de gestolde schaal. Het temperatuurverschil tussen K. Uit de bovenstaande formule blijkt dat wanneer het materiaal constant is, de grootte van de interne spanning in het gietstuk evenredig is met het temperatuurverschil tussen de binnen- en buitenkant van de condensatiemantel. Het verkleinen van het temperatuurverschil tussen de binnen- en buitenkant van de condensmantel kan de interne spanningen in de condensschaal verminderen, waardoor de vorming van scheuren wordt tegengegaan.
Wanneer de giettemperatuur te hoog is, koelt de binnenkant van de condensmantel langzaam af en behoudt deze nog steeds een hoge temperatuur, terwijl de buitenkant snel afkoelt. Vooral na het betreden van de secundaire koelzone daalt de temperatuur van het buitenoppervlak van de condensatieschaal scherp onder invloed van directe waterkoeling, waardoor interne en externe schade aan de condensatieschaal wordt veroorzaakt. Als het temperatuurverschil te groot is, kunnen er gemakkelijk koudescheuren ontstaan.
Daarom moet gieten bij lage temperatuur zoveel mogelijk worden toegepast tijdens horizontaal continugieten. Het is natuurlijk niet zo dat hoe lager de giettemperatuur, hoe beter, omdat de giettemperatuur te laag is, de viscositeit van het gesmolten metaal toeneemt en de vloeibaarheid afneemt, waardoor het moeilijk wordt om de grafietvorm volledig te vullen en koude isolatie te voorkomen. Er zullen defecten verschijnen op het oppervlak van de blanco buis. Daarom heeft de redelijke keuze van de giettemperatuur een cruciale invloed op de kwaliteit van horizontale continugietbuisvormstukken. Volgens relevante ervaring is de giettemperatuur geschikter tussen 1230 graden en 1250 graden.
1.2 De invloed van het knuppeltreksysteem
1.2.1 Selectie van de bloktekenmodus
Veelgebruikte knuppeltrekmethoden bij horizontaal continugieten zijn onder meer: (1) Trek-stop-duw-stop-type; (2) Trek-duw-type; (3) Trek-duw-stop-duw-type. De keuze van de knuppeltrekmodus houdt verband met de sterkte van de legering. Cupronickel-legeringen moeten de knuppeltrekmodus van pull-stop-push-stop aannemen.
. Deze knuppeltrekmodus heeft de volgende kenmerken: (1) Er is een pauzetijd na het trekken, zodat het gesmolten metaal in de kristallisator voldoende tijd heeft om af te koelen en te stollen, waardoor de knuppelomhulling dikker wordt en de sterkte ervan wordt verbeterd;
(2) Tijdige pushback kan de koude krimp van de knuppel op tijd compenseren, hete scheuren lassen en de kwaliteit van de knuppel garanderen. Tegelijkertijd kan een redelijke hoeveelheid terugduwen ook de knuppelmantel losmaken en voorkomen dat deze aan de wand van de kristallisator blijft kleven. Verminder de trekweerstand.
1.2.2 Invloed van de blanco-gietsnelheid
De snelheid van het trekken van de knuppel is de belangrijkste factor die de kwaliteit van de knuppel van wit koperen buizen beïnvloedt. Wanneer andere gietprocesparameters worden bepaald, geldt: hoe hoger de gietsnelheid, hoe dieper de diepte van de vloeistofholte in de kristallisator. Het temperatuurverschil tussen de bodem van de vloeistofholte en het oppervlak van de gietplaat neemt toe, en de thermische spanning van het gieten neemt ook toe, wat resulteert in een toename van de neiging tot warmscheuren. groot. Daarom moet de gietsnelheid tijdens horizontaal continugieten op passende wijze worden verlaagd en moet de gietsnelheid worden gecontroleerd op 330 ~ 350 mm/min. Wanneer de snelheid van het knuppelgieten wordt bepaald, zal het gebruik van een knuppelgietsysteem met hoge frequentie en een kleine treklengte helpen de startweerstand te verminderen en een plaat te verkrijgen met een glad oppervlak en zonder scheuren.
2. Analyse en bespreking van het planetaire rolproces
De kern van de giet- en walstechnologie is planetair walsen. Door grote vervorming toe te passen, worden de gietkorrels van de buisplano volledig gebroken, zodat de gewalste buisplano fijne en uniforme korrels heeft en de binnen- en buitenoppervlakken helder en niet-geoxideerd zijn, wat een goede basis vormt voor het daaropvolgende trekproces . Buisstukken van hoge kwaliteit.
2.1 Bepaling van de walstemperatuur
Figuur 2 toont de veranderingscurve van de mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen van BFe10-1-1 witkoperen buis. Uit de curve in Figuur 2 blijkt dat de blanco BFe10-1-1 witkoperen buis een goede plasticiteit heeft bij kamertemperatuur. Naarmate de temperatuur stijgt, vertonen de treksterkte en de rek van de onbewerkte buis een neerwaartse trend, vooral rond de 600 graden. de rek en oppervlaktekrimp nemen snel af; naarmate de temperatuur blijft stijgen, beginnen de rek en de krimp van het oppervlak te stijgen, terwijl de treksterkte blijft afnemen, wat aangeeft dat bij ongeveer 600 graden de plasticiteit van de BFe10 - 1 - 1 witkoperen blanco buis* **Verschil. Daarom moet dit temperatuurbereik bij het walsen van BFe10-1-1 witte koperen buisblokken worden vermeden en moet voor het walsen een lage of hoge temperatuur worden geselecteerd.
Als voor het walsen een hoge temperatuur wordt geselecteerd, is de vervormingsweerstand van de onbewerkte buis klein en is de vereiste rolkracht klein, maar moet de onbewerkte buis tot een hogere temperatuur worden verwarmd, wat veel energie kost en de betekenis van planetair geweld verliest. walsen (voordelen van planetair walsen) Het wordt gewalst bij kamertemperatuur en kan volledige herkristallisatie bereiken). Tijdens het walsen bij lage temperatuur, hoewel de onbewerkte buis een hoge vervormingsweerstand heeft en hoge prestaties van de walserij en de mal vereist, verhogen de wrijvingswarmte en de plastische vervormingswarmte die tijdens het walsproces wordt gegenereerd, de temperatuur van de onbewerkte buis snel tot ongeveer 850 graden. , bereiken De blanco buis is volledig herkristalliseerd, wat de prestaties aanzienlijk verbetert en de voordelen van planetair rollen volledig benut. Daarom moet walsen bij lage temperatuur worden gebruikt voor planetair walsen met BFe10-1-1.
2.2 Selectie van de afbuighoek
Zoals weergegeven in figuur 3 hebben de 3-planetaire walsrollen een bepaalde kantelhoek en afbuighoek. De kantelhoek zorgt voor radiale druk op het gewalste stuk, waardoor radiale compressievervorming van het gewalste stuk ontstaat, terwijl de afbuighoek voor axiale druk op het gewalste stuk zorgt. De voorwaartse kracht zorgt ervoor dat het opgerolde stuk naar voren beweegt.
Tijdens het productieproces moeten we eerst zorgen voor een redelijke reductie van de blanco buis, dat wil zeggen eerst de hellingshoek bepalen en vervolgens de hellingshoek aanpassen om de rolsnelheid redelijker te maken. De hellingshoek van de planetaire walserij wordt over het algemeen gekozen van 50 graden tot 55 graden, wat de reductie van de walssectie aanzienlijk kan vergroten en grote vervormingswalsen en dunne buiswalsen kan uitvoeren. De afbuighoek van de rol is een zeer belangrijke parameter in het 3-planetaire walsproces. Het heeft invloed op de rolkracht op de rol en de uitgangssnelheid van het gewalste stuk.
Vanuit geometrisch perspectief zal het vergroten van de afbuighoek de voorwaartse snelheidscomponent van het gewalste stuk vergroten, zodat de uitgangssnelheid van het gewalste stuk aanzienlijk zal worden verhoogd, wat de productie-efficiëntie kan verbeteren. Hoe groter de afbuighoek, hoe beter. Omdat het vergroten van de afbuighoek het contactoppervlak tussen de rol en het rollend materieel vergroot, neemt de wrijving toe en neemt de spanning op de rol toe. Dit stelt hogere eisen aan de constructie en belasting van de walserij, wat onvermijdelijk de investeringen in apparatuur zal verhogen. Daarom kan het regelen van de afbuighoek van de rol binnen een redelijk bereik de juiste uitgangssnelheid van het gewalste stuk garanderen zonder de rolkracht te hoog te maken. Volgens relevante ervaring is de rolafbuighoek ingesteld op een redelijk bereik van 7 graden tot 8 graden.
3. Conclusie
Vanuit het uitgangspunt om aan de productiebehoeften te voldoen, kan een rationele selectie van de belangrijkste procesparameters van horizontaal continugieten en planetair walsen hoogwaardige BFe10-1-1 witkoperen buisplano's produceren met heldere en niet-geoxideerde interne en externe oppervlakken die voldoen aan de volgende verwerkingseisen.
(1) De redelijke giettemperatuur voor horizontaal continu gieten van BFe10-1-1 witte koperen buisstaven is 1230 graden ~ 1250 graden;
(2) De horizontale continugietmodus van BFe10 - 1 - 1 witkoperen buisstaven moet de pull-stop-push-stop-modus aannemen en de gietsnelheid moet worden geregeld op 330 ~ 350 mm/min; nadat de gietsnelheid is bepaald, gebruik dan een hoge snelheid. Het knuppelgietsysteem met lage frequentie en kleine treklengte is bevorderlijk voor het verminderen van de startweerstand en het verkrijgen van een plaat met een glad oppervlak en zonder scheuren;
(3) BFe10 - 1 - 1 De plasticiteit van onafgewerkte kopernikkelbuizen is het slechtst bij ongeveer 600 graden. Dit temperatuurbereik moet tijdens planetair rollen worden vermeden. Om de voordelen van planetair rollen ten volle te benutten en energie te besparen en het verbruik te verminderen, heeft BFe10 - 1 - 1
Bij planetair walsen moet bij lage temperatuur walsen worden gebruikt;
(4) Tijdens BFe10-1-1 planetair walsen moet de hellingshoek van de walserij 50 graden tot 55 graden zijn, en de afbuighoek van de rol moet worden geregeld tot 7 graden tot 8 graden.
