Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Обработка металлов -> Термообработка -> Термообработка в кипящем слое -> Термообработка стальных труб в безмуфельных агрегатах

Термообработка стальных труб в безмуфельных агрегатах

Возможность термообработки стальных цельнотянутых и сварных труб диаметром от 6 до 102 мм и толщиной стенки 1-5 мм из сталей 10; 20; 35; 45 и 3ОХГСА при непосредственном их нагреве и охлаждении в кипящем слое была оценена на основании подробных лабораторных исследований, выполненных под руководством автора и Б. В. Берга сотрудниками УПИ, совместно с заводами: Северским, Синарским и Первоуральским Новотрубным (ПНТЗ). Образцы труб длиной 100-120 мм нагревали на специальных подвесках в горизонтальном положении, предотвращающих попадание в них корунда, в установке, отапливаемой природным газом, и охлаждали в продуваемой воздухом цилиндрической камере с кипящим слоем диаметром 200 мм или просто на воздухе. В столь широком диапазоне изменения диаметров средние коэффициенты теплоотдачи в кипящем слое заметно менялись, поэтому с увеличением диаметра трубы время ее нагрева при прочих равных условиях, в том числе и при одинаковой толщине стенки, также увеличивалось. Вполне естественно, что оно возрастало также примерно пропорционально увеличению толщины стенки.

Видно, что температуры в трех наиболее различающихся по интенсивности теплообмена точках (верхней, боковой и нижней) в процессе нагрева цельнотянутой трубы диаметром 38 мм и толщиной стенки 2,1 мм практически совпадают. В этих условиях переток тепла теплопроводностью по стенке трубы между областями с более интенсивным (боковые образующие) и менее интенсивным теплообменом (нижняя и особенно - верхняя образующие цилиндра) практически компенсируют неодинаковый подвод тепла к этим областям от кипящего слоя.

С уменьшением толщины стенки и особенно увеличением диаметра трубы (поскольку в этом случае увеличивается и неравномерность распределения локальных коэффициентов теплоотдачи по периметру) распространение тепла затрудняется и неравномерность прогрева различных участков трубы становится более заметной.

Видно, что при нагреве горизонтальной электросварной трубы диаметром 102 мм даже при толщине стенки 4 мм температура нижней и особенно верхней образующих существенно отстают от температур боковых образующих. Интересно отметить, что при не очень больших скоростях псевдоожижения скорость нагрева в верхней, наиболее медленно прогревающейся по окружности точке трубы в кипящем слое корунда с частицами диаметром 0,12 мм оказывается даже меньше (кривая 4), чем в слое корунда с частицами диаметром 0,32 мм (кривая 1), поскольку в первом случае шапка из неподвижных частиц, лежащих на трубе, реже сбрасывается проходящими рядом с ней пузырями. Теплопередача становится равномернее при более высоких скоростях псевдоожижения.

Нагрев всех участков трубы до одинаковой конечной температуры в любом случае можно обеспечить, если выбрать температуру кипящего слоя близкой к заданной конечной температуре, и выдерживать трубу в слое в течение времени, достаточного для прогрева самой неблагоприятной - верхней или (при больших скоростях псевдоожижения) нижней точки. Более рациональным приемом (если позволяют технологические условия) является вращение трубы в процессе нагрева, как это сделано в установке для отжига латунных труб. В этом случае время нагрева будет значительно меньше, поскольку оно определяется величиной среднего по поверхности коэффициента теплоотдачи, а температура слоя может заметно превышать конечную температуру трубы.

В лабораторных исследованиях, проведенных с целью нахождения оптимальных режимов термообработки сварных труб, придать трубе вращательное движение не удавалось, и опыты были проведены на вертикальных образцах (длиной 250 мм), поскольку в этом случае коэффициент теплоотдачи по периметру был практически постоянным и примерно равным среднему коэффициенту теплоотдачи к горизонтальной трубе. В результате исследований были подобраны оптимальные режимы термообработки, позволяющие устранить влияние предшествующей сварки на структуру металла (табл. 30) и получить удовлетворительные механические свойства. Некоторое завышение прочности и твердости и появление неравноосных зерен феррита в структуре объясняется ускоренным охлаждением в кипящем слое по сравнению с существующей технологией и может быть при необходимости устранено применением более медленного охлаждения (например, в кипящем слое с температурой 300-400° С).


Для большинства размеров, указаны две температуры кипящего слоя, дающие примерно одинаковые механические свойства. С повышением температуры слоя существенно уменьшается необходимое время нагрева, но несколько возрастают требования, предъявляемые к точности поддержания заданных температуры и времени выдержки, поскольку показатели термообработки ухудшаются как при недогреве (не устраняется крупнозернистое строение в зоне сварного шва), так и при перегреве стали (снова увеличивается зерно, появляется видманштетова структура).

Опыты по термообработке цельнотянутых труб, заключающейся в снятии наклепа, возникающего при деформации металла, проводили только при горизонтальном положении образцов длиной 100-120 мм и диаметром от 6 до 60 мм. После определения по термограммам необходимого времени нагрева и охлаждения труб была проведена термическая обработка образцов по выбранным режимам, в кипящем слое частиц корунда диаметром 0,32 мм.

Как следует, полученные механические свойства удовлетворяют предъявляемым требованиям. При испытании на сплющивание и раздачу трещин не было обнаружено ни в одном случае. Как и при обработке сварных труб, значения временного сопротивления и предела текучести были несколько выше, а относительное удлинение - ниже, чем у труб после обычной термической обработки вследствие более резкого охлаждения в кипящем слое по сравнению с воздухом.

Уменьшая скорость охлаждения, можно приблизить их свойства к свойствам нормализованных труб.

Величина угара металла была определена весовым методом на образцах труб размером 15x2 мм из сталей 10 и 20. Образцы нагревали в кипящем слое частиц корунда диаметром 0,32 мм с затопленной насадкой из катализатора ГИАП-3 при температуре слоя 920° С в течение 1 мин при ав = 0,35 и охлаждали в холодном кипящем слое частиц корунда диаметром 0,12 мм, продуваемом воздухом. Часть образцов охлаждали непосредственно на открытом воздухе. После охлаждения в кипящем слое угар составил (1-1,5) .10-3 г/см2 (если его относить к внешней и внутренней поверхности трубы), а после охлаждения на воздухе (2-2,5) • 10-3 г/см2. Отслаивающейся окалины на поверхности не было. Для сравнения образцы труб такого же размера нагревали в промышленных условиях в садочной газовой печи при 800° С в течение 30 мин (образцы находились в середине садки) с последующим охлаждением на воздухе. Угар металла составил (18- 22).10-3 г/см2 (2,35-2,95% массы трубы), т. е. был на порядок больше, чем при нагреве в кипящем слое.

Назначительная пленка, образующаяся на поверхности труб после термической обработки в кипящем слое, является следствием охлаждения в слое, псевдоожиженном воздухом, и выгорания смазки, покрывающей поверхность холоднотянутых труб. Ее образования можно избежать, применив в качестве псевдоожижающей среды в камере охлаждения (или только в первой ее части, где труба охлаждается до 400° С) защитный газ, например, очищенный азот. Применение открытого кипящего слоя не только для нагрева, но и для охлаждения (у труб из сталей 10 и 20 при этом получаются приемлемые механические свойства) в процессе термообработки позволит сократить размеры агрегата по сравнению с муфельным и увеличить его производительность при отсутствии угара металла.

При создании промышленных агрегатов непрерывное перемещение труб через них, предотвращающее попадание псевдоожиженного материала внутрь труб и его вынос из слоя, может быть организовано по-разному в зависимости от технологии их производства. Проще всего организовать перемещение, если в процессе производства получается бесконечная труба (например, сваркой из штрипса); в этом случае достаточно лишь один раз заправить в агрегат трубу с закрытым концом.

Обрезанные трубы с достаточно ровными торцами (сварные, которые по технологическому процессу разрезаются до термообработки) можно транспортировать через слой так же, как и латунные трубы в промышленной установке. Опыт работы этой установки показывает, что попадание корунда в трубы и вынос его через уплотнение отсутствуют, а царапин и рисок на трубах нет.

Цельнотянутые трубы с закованным передним концом («захваткой») можно транспортировать с помощью трайб-аппарата, вставляя перед ним закованный конец одной трубы в открытый конец трубы, идущий впереди нее (как это и делается в обычных проходных агрегатах). Газы, образующиеся при испарении и сгорании содержащейся в трубе смазки, будут в этом случае выходить через небольшие неплотности в месте стыковки труб, препятствуя попаданию через них корунда внутрь. Если наружный диаметр «захватки» больше внутреннего диаметра трубы, их можно стыковать с помощью специальной переходной муфты, имеющей форму закованного конца: острым концом муфту вставляют в переднюю трубу, а в нее помещают следующую.

Для проверки возможности непрерывного транспортирования цельнотянутых труб и их термообработки в проходном агрегате на Первоуральском новотрубном заводе была построена опытная установка, состоящая из камеры нагрева и охлаждения площадью в свету 0,5x0,2 м каждая с колпачковыми газораспределителями. В камере нагрева по одноступенчатой схеме без катализатора сжигается подготовленная в коллекторе смесь воздуха с природным газом, в камеру охлаждения подается только воздух. Скорости псевдоожижения при использовании корунда (частицы диаметром 0,32 и 0,4 мм) приняты равными 0,27 м/с в обеих камерах, высота слоя 100 мм от отверстий в колпачках.

Перемещение труб через установку осуществлялось на высоте 60 мм от отверстий в колпачках как вручную, так и с помощью одноручьевого трайб-аппарата. Вынос корунда трубами, выходящими из камеры охлаждения, предотвращался пневматическим уплотнением, аналогичным изображенному на рис. 76, с внутренним диаметром цилиндрической части 28 мм.

Это уплотнение обеспечивало нормальное перемещение труб диаметром от 6 до 25 мм. При подаче воздуха к нему рисок на трубах не было, в то время как отключение воздуха на уплотнение приводило не только к выносу корунда, но и к образованию царапин на трубах. Со стороны входа труб в печь достаточным уплотнением был песочный затвор.

Исследования показали, что трубы с диаметром 10 мм и менее и толщиной стенки <1 мм иногда прогибаются и выпадают из втулок за счет механического воздействия кипящего слоя, что приводит к их расстыковке. Даже небольшие защемления этих труб в щели между камерами приводили к расстыковке и браку (нагретые трубы сгибались в камере нагрева). Поэтому была защитного газа его можно подавать лишь в переднюю часть камеры с наиболее высокой температурой труб. Тепло отводится водоохлаждаемыми змеевиками или вспрыском воды. Расчетный к. п. д. печи составляет 46%. Для его увеличения целесообразна установка рекуператора для подогрева вторичного дутья. Агрегат снабжен системой теплового контроля и автоматики.

В соответствии с технико-экономическим расчетом применение агрегата с кипящим слоем вместо рольганговой электропечи с защитным газом такой же производительности (5 т/ч) позволит снизить себестоимость термообработки с 29,4 до 15,6 руб/т, что позволит сэкономить - 0,5 млн. руб/год. Капитальные затраты на сооружение этой печи составляют по смете около 20 тыс. руб., т. е. примерно в 30 раз меньше, чем на сооружение рольганговой печи.

Уменьшением или увеличением числа параллельных ниток с соответствующим изменением ширины агрегата производительность его может быть повышена или снижена при тех же длине и скоростях движения труб. Для расчетных труб размерами 50x1 мм скорость движения была принята равной 5,75 м/мин.

Продольное движение труб в агрегате с кипящим слоем обусловливает ряд существенных ограничений в его конструкции. Трубы должны быть достаточно прямыми с ровными (не загнутыми) концами, направляющие устройства и уплотнения хорошо сцентрированными. Даже при этих условиях, пока еще нельзя рекомендовать описанную на рис. 76 конструкцию выходного уплотнения для труб, диаметр которых превышает 50-60 мм, особенно если верхняя граница кипящего слоя расположена заметно выше уровня труб. В связи с этим для ряда сортаментов следует предпочесть поперечное движение труб в печах с подвесными конвейерами. К крайним цепям конвейера прикрепляют устройства, автоматически закрывающие концы труб от попадания в них мелкозернистого материала. В такой печи легче обеспечить полностью механизированное перемещение труб. При этом также отпадает необходимость в каких-либо уплотняющих устройствах на входе и выходе. Кроме того, при поперечном движении труб в кипящем слое легко осуществить их термообработку по любому ступенчатому графику, что важно для ряда сортаментов (котельные, подшипниковые и другие стали). В настоящее время разрабатывается вариант такой печи для термообработки труб из П1Х15. Предварительные эксперименты показали, что применение кипящего слоя позволяет сократить цикл термообработки с 16 до 6 ч.

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2012.05.22   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

18:19 Рулон нержавеющий 12Х17 аналог (AISI 430)

18:18 Рулон нержавеющий 12Х18Н10Т аналог (AISI 321)

18:16 Рулон нержавеющий 08Х18Н10 аналог (AISI 304)

18:15 Рулон нержавеющий 12Х15Г9НД аналог (AISI 201)

18:14 Рулон нержавеющий AISI 430

18:13 Рулон нержавеющий AISI 321

18:12 Рулон нержавеющий AISI 304

18:11 Рулон нержавеющий AISI 201

11:38 Услуги ООО ”РОСТМЕХ”: 3д фрезеровка алюминия и меди для РЭА

05:13 Круг г/к сталь пружинная 60С2ХФА

НОВОСТИ

17 Декабря 2017 17:16
Мотоцикл с паровым двигателем

18 Декабря 2017 13:01
ТОП-5 событий российской алюминиевой отрасли в уходящем году

18 Декабря 2017 12:24
Производство готовых металлоизделий на Среднем Урале за год сократилось на 9,8%

18 Декабря 2017 11:05
”Росгеология” прогнозирует открытие крупного месторождения золота в Хабаровском крае

18 Декабря 2017 10:33
Мировой дефицит свинца в октябре снизился в 4 раза

18 Декабря 2017 09:22
Новое изделие подвижного состава изготовлено на ”УВЗ”

НОВЫЕ СТАТЬИ

Некоторые аспекты выбора квартир

Социальный трейдинг: за и против

Сальники и компенсационные устройства

Косилки для травы - виды и особенности

Марокканская и другие виды декоративных штукатурок в интерьере

Бытовки металлические и блок контейнеры - выбор для различных нужд

Выбор квартир - некоторые особенности

Офшорная компания - некоторые особенности и аспекты работы

Характеристика материалов для производства мебели

Основные и дополнительные изыскания для строительства

Штукатурная станция – для чего применяют?

Конденсат на трубах холодной воды. Что делать в случае возникновения конденсата?

Способы поиска скрытых течей в подземных водопроводах

Сейфы уничтожающие содержимое AG Blackjack

Алюминиевые композитные панели

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Характеристики и общие особенности марки стали 40Х13

Свойства и особенности применения проката из нержавейки марки 20Х13

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "Русский металл" предлагает изготовление металлоконструкций.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.