离心坯锻造制造大口径厚壁管件生产工艺可行性试验研究

论文摘要

厚壁钢管的传统生产工艺主要分为三种:离心铸造生产工艺简便,成本消耗低,材料利用率高,但对生产高温高压用的大口径厚壁管件时,其性能不能满足要求,铸件内表面尺寸不易控制;常规锻造（冲孔—拉伸法）生产大口径厚壁管件,其性能组织能得到保证,但锻造成形火次多,消耗大量资源,且生产周期长,因此锻造法生产大口径厚壁管件生产效率低,生产成本高;卷制厚壁管成形法生产管件工艺极为简单,材料利用率较高,但是缺点是不能生产无缝钢管而只能生产有缝钢管,因此承受高温高压的管件一般不用此法生产。本文采用离心铸造+锻造的复合工艺生产试制大口径厚壁铸管模及及锅炉管。对采用复合工艺试制的铸管模铸态坯、锻态坯进行了解剖试验,并对其低倍组织、显微组织、化学成分和力学性能进行了对比分析;对采用复合工艺试制的锅炉管锻态坯进行了解剖试验,并对其低倍组织、力学性能进行了分析。铸管模解剖试验分析表明,铸管模铸态坯的化学成分基本均匀一致,铸态坯及锻态坯的低倍组织良好,锻态坯力学性能中塑性异常,通过原因分析发现,铸态坯内渣层未去除,在锻造时渣层内夹杂物进入锻坯内部,是导致锻态坯力学性能异常的重要原因,去除内外表层加工余量后,锻态坯力学性能明显回升,基本达到产品技术标准要求;锅炉管锻态坯的解剖试验分析表明,锅炉管锻态坯低倍组织良好,尽管冲击韧性分散性大,但力学性能基本上符合技术标准的要求。上述分析试验结果表明,严格控制钢水冶炼质量,提高钢水纯洁度,采用离心坯锻造大口径厚壁管件的生产工艺是可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究的意义
• 1.2 大口径厚壁管件生产的现状
• 1.2.1 铸管模产品的市场调研
• 1.2.2 锅炉管产品的市场调研
• 1.2.3 传统工艺分析
• 1.3 本文研究的目的和研究内容
• 1.3.1 本文研究的目的
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 2 两种典型产品试制件研究方案
• 2.1 铸管模
• 2.1.1 试验用材料
• 2.1.2 试验件规格
• 2.1.3 主要试验内容
• 2.2 锅炉管
• 2.2.1 试验用材料
• 2.2.2 试验件规格
• 2.2.3 主要试验内容
• 3 试制件生产制造工艺试验
• 3.1 离心铸造工艺试验
• 3.1.1 离心铸造工艺性分析
• 3.1.2 离心铸造设备
• 3.1.3 生产工艺流程
• 3.1.4 离心力场
• 3.1.5 铸型规格及铸型装配
• 3.1.6 冶炼
• 3.1.7 浇注
• 3.1.8 顺序凝固控制
• 3.1.9 离心铸造工艺
• 3.1.10 离心铸造质量
• 3.2 锻造工艺试验
• 3.2.1 工艺要求
• 3.2.2 工艺方法
• 3.2.3 工艺实施情况
• 3.2.4 锻造质量
• 4 复合工艺试制的铸管模解剖试验
• 4.1 复合工艺试制的铸管模离心铸态坯解剖试验
• 4.1.1 试验方法
• 4.1.2 试验结果
• 4.2 复合工艺试制的铸管模锻态坯解剖试验
• 4.2.1 试验方法
• 4.2.2 试验结果
• 4.3 复合工艺试制的铸管模铸态坯和锻态坯热处理试验及性能对比试验
• 4.3.1 取样方法
• 4.3.2 热处理工艺
• 4.3.3 试验结果
• 5 复合工艺试制的铸管模锻态坯塑性异常原因分析
• 5.1 试验方法
• 5.2 试验结果
• 5.2.1 锻态坯内表层拉伸试样（δ=3.2）分析结果
• 5.2.2 补充力学性能测试结果
• 5.3 铸管模锻态坯塑性异常原因分析
• 5.4 铸管模铸态坯性能分析
• 6 复合工艺试制的锅炉管锻态坯解剖试验
• 6.1 试验方法
• 6.2 试验结果
• 6.2.1 低倍试验结果
• 6.2.2 性能测试试验结果
• 7 复合工艺制造大口径厚壁管件可行性分析
• 8 结论及今后研究工作的建议
• 8.1 结论
• 8.2 今后研究工作的建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录: 作者在攻读工程硕士期间获奖情况