Omówienie technologii produkcji rur ze stopów białej miedzi metodą odlewania i walcowania
Coraz większym problemem jest ogólnoświatowy niedobór zasobów słodkiej wody. Jako technologia przyrostowa typu open source dla zasobów wodnych, odsalanie stało się ważnym sposobem rozwiązania globalnego kryzysu wodnego. Chociaż branża odsalania wody morskiej w moim kraju rozpoczęła się późno, rozwinęła się ona szybko i staje się coraz bardziej popularną branżą. Został on uwzględniony w krajowych „Wytycznych dotyczących kluczowych dziedzin industrializacji zaawansowanych technologii dla obecnego priorytetowego rozwoju” [1] i został uwzględniony w „Specjalnym planie wykorzystania wody morskiej”, „Zarysie krajowego planu rozwoju obszarów morskich”, „Kilka Opinie Rady Państwa w sprawie przyspieszenia rozwoju gospodarki o obiegu zamkniętym” oraz inne krajowe średnio- i długoterminowe plany i dokumenty otrzymały wsparcie techniczne i ekonomiczne w ramach odpowiednich krajowych polityk przemysłowych w celu promowania rozwoju przemysłu odsalania wody morskiej w moim kraju. Odegrał pozytywną rolę w promowaniu skokowego rozwoju, realizacji zrównoważonego wykorzystania zasobów wodnych i zapewnieniu zrównoważonego rozwoju gospodarki narodowej i społeczeństwa.
Rury z białej miedzi mają dobrą przewodność cieplną i odporność na korozję, zwłaszcza odporność na korozję pod wpływem wody morskiej. Dlatego są szeroko stosowane jako rury skraplacza do wymienników ciepła w odsalaniu wody morskiej, statkach, elektrowniach jądrowych i innych dziedzinach. Przygotowano BFe10-1-1. Rura skraplacza z białej miedzi jest jednym z najczęściej stosowanych gatunków stopów. Obecnie rury miedzioniklowe BFe10-1-1 w kraju i za granicą produkowane są głównie tradycyjną metodą wytłaczania, jednak ze względu na niską wydajność i niewielki ciężar pojedynczej rury nie są w stanie sprostać zapotrzebowaniu rynku. Metoda odlewania i walcowania to zaawansowany proces produkcji rur miedzianych, który odniósł duży sukces w produkcji rur miedzianych do zastosowań chłodniczych i klimatyzacyjnych. Obecnie proces ten jest z powodzeniem stosowany przy produkcji zwykłych rur z białej miedzi B5 i został z powodzeniem wypróbowany przy produkcji rur BFe10-1-1. Zastosowanie metody odlewania i walcowania do produkcji rur z białej miedzi może nie tylko przezwyciężyć wady tradycyjnej metody wytłaczania, takie jak niska wydajność, duże inwestycje, niska wydajność i mała masa zwoju, ale także ułatwić produkcję wyjątkowo długich rur wymienniki ciepła dla elektrowni dużej mocy i dużej mocy oraz elektrowni jądrowych. Rury zatem, trendem rozwojowym w produkcji rur ze stopów miedzioniklowych jest stosowanie obecnie zaawansowanych technologicznie metod odlewania i walcowania.
Proces odlewania i walcowania przebiega następująco: surowce - poziome odlewanie ciągłe - prostowanie i frezowanie - 3-walcowanie planetarne na walcach - uzwojenie poziome - ciągnienie kombinowane krzywkowe - rozciąganie odwróconej tarczy - prostowanie i piłowanie - wyżarzanie jasne - Sprawdź opakowanie - produkt gotowy.
Poziome ciągłe odlewanie półfabrykatów rur i walcowanie planetarne na walcach to dwa kluczowe procesy w procesie produkcji odlewania i walcowania. Trudności techniczne odzwierciedlają się głównie w dwóch następujących aspektach: (1) stop BFe10-1-1 ma wysoką temperaturę topnienia i słabą płynność stopionego metalu. , jak wykorzystać poziome odlewanie ciągłe do przygotowania kwalifikowanych półproduktów z pustych rur BFe10-1-1; (2) Proces walcowania planetarnego 3-jest złożonym procesem odkształcania z lokalnym cyklicznym obciążeniem. Wysoka wytrzymałość stopu BFe10-1-1 ma kluczowe znaczenie dla walcowania planetarnego. wymagania dotyczące procesu i sprzętu. Określając rozsądne parametry procesu produkcyjnego, ogromne znaczenie ma nie tylko otrzymanie rur miedzioniklowych BFe10-1-1 o jasnych powierzchniach i kwalifikowanej jakości, zapewniających płynny przebieg produkcji, ale także sprzyjających optymalizacji projektowania i inwestycji w urządzenia produkcyjne .
W tym artykule omówiona zostanie głównie analiza i omówienie produkcji rur miedzioniklowych BFe10-1-1 metodą odlewania i walcowania w dwóch procesach: poziomego odlewania ciągłego i walcowania planetarnego.
1. Analiza i omówienie procesu poziomego odlewania ciągłego
Poziome odlewanie ciągłe jest pierwszym procesem, w którym wdraża się metodę odlewania i walcowania. Jakość poziomych półfabrykatów rur do ciągłego odlewania bezpośrednio określa jakość gotowej rury ze stopu. Figura 1 jest schematycznym diagramem półwyrobów z pustych rur do poziomego odlewania ciągłego. Podczas poziomego odlewania ciągłego stop jest topiony w piecu do topienia i utrzymywany w cieple w piecu przetrzymującym. Po osiągnięciu temperatury zalewania uruchamiana jest maszyna do odlewania półfabrykatu. Stopiony metal wchodzi do formy grafitowej przez wlot cieczy, krzepnie i tworzy się pod wpływem chłodzonej wodą miedzianej tulei, a półfabrykat rury wychodzi z krystalizatora. Następnie bezpośrednio spryskaj wodą w celu chłodzenia. W procesie poziomego ciągłego odlewania temperatura odlewania i system ciągnienia kęsów mają istotny wpływ na jakość półwyrobu rury.
1.1 Wpływ temperatury odlewania
Podczas poziomego procesu ciągłego odlewania kęsów rur miedzioniklowych BFe10-1-1, po wejściu stopionego metalu do krystalizatora, zaczyna on krzepnąć pod działaniem wody chłodzącej, tworząc otoczkę kęsa. Wraz ze spadkiem temperatury powłoka kondensacyjna zaczyna się kurczyć. Ponieważ zewnętrzna warstwa płaszcza kondensacyjnego ma niską temperaturę i duży skurcz, podczas gdy warstwa wewnętrzna ma wysoką temperaturę i mały skurcz, w płaszczu kondensacyjnym występują naprężenia wewnętrzne. Kiedy naprężenia wewnętrzne są zbyt duże, łatwo powstają pęknięcia. . Naprężenie wewnętrzne odlewu można obliczyć według następującego wzoru:
F=E·λ·△T［3］We wzorze F jest naprężeniem wewnętrznym wlewu, MPa; E jest modułem sprężystości, MPa; λ jest współczynnikiem skurczu liniowego, 10-6/K; ΔT jest odległością pomiędzy dwoma punktami zestalonej powłoki. Różnica temperatur pomiędzy K. Z powyższego wzoru wynika, że gdy materiał jest stały, wielkość naprężenia wewnętrznego w odlewie jest proporcjonalna do różnicy temperatur pomiędzy wnętrzem i zewnętrzem płaszcza kondensacyjnego. Zmniejszenie różnicy temperatur pomiędzy wnętrzem i zewnętrzem płaszcza kondensacyjnego może zmniejszyć naprężenia wewnętrzne w płaszczu kondensacyjnym, hamując w ten sposób powstawanie pęknięć.
Gdy temperatura odlewania jest zbyt wysoka, wnętrze płaszcza kondensacyjnego ochładza się powoli i nadal utrzymuje wysoką temperaturę, podczas gdy na zewnątrz szybko się ochładza. Zwłaszcza po wejściu do wtórnej strefy chłodzenia temperatura zewnętrznej powierzchni płaszcza kondensacyjnego gwałtownie spada pod wpływem bezpośredniego chłodzenia wodą, powodując wewnętrzne i zewnętrzne uszkodzenia płaszcza kondensacyjnego. Jeśli różnica temperatur jest zbyt duża, łatwo powstają pęknięcia zimne.
Dlatego też podczas poziomego odlewania ciągłego należy w jak największym stopniu stosować odlewanie w niskiej temperaturze. Oczywiście nie jest tak, że im niższa temperatura odlewania, tym lepiej, ponieważ temperatura odlewania jest za niska, wzrasta lepkość roztopionego metalu, a spada płynność, co utrudnia całkowite wypełnienie formy grafitowej i izolację na zimno. defekty pojawią się na powierzchni półwyrobu tuby. Dlatego rozsądny dobór temperatury odlewania ma istotny wpływ na jakość półfabrykatów rurowych do poziomego odlewania ciągłego. Zgodnie z odpowiednim doświadczeniem temperatura odlewania jest bardziej odpowiednia w zakresie od 1230 do 1250 stopni.
1.2 Wpływ systemu ciągnienia kęsów
1.2.1 Wybór trybu ciągnienia kęsów
Powszechnie stosowane metody ciągnienia kęsów w poziomym odlewaniu ciągłym obejmują: (1) typ typu pull-stop-push-stop; (2) Typ ciągnąco-pchający; (3) Typ typu pull-push-stop-push. Wybór trybu ciągnienia kęsów jest powiązany z wytrzymałością stopu. Stop miedzioniklowy powinien przyjąć tryb ciągnienia kęsów typu pull-stop-push-stop.
. Ten tryb ciągnienia kęsów ma następujące cechy: (1) Po ciągnieniu następuje przerwa, tak że stopiony metal w krystalizatorze ma wystarczająco dużo czasu na ochłodzenie i zestalenie, pogrubiając w ten sposób otoczkę kęsa i poprawiając jej wytrzymałość;
(2) Terminowe wypychanie może z czasem zrekompensować skurcz na zimno kęsa, zespawać gorące pęknięcia i zapewnić jakość kęsa. Jednocześnie rozsądna ilość odpychania może również poluzować osłonę kęsa i uniemożliwić jej przyleganie do ścianki krystalizatora. Zmniejsz opór ciągnienia.
1.2.2 Wpływ prędkości odlewania blanku
Szybkość ciągnienia kęsów jest kluczowym czynnikiem wpływającym na jakość kęsów z białej rury miedzianej. W przypadku określenia innych parametrów procesu odlewania, im większa prędkość odlewania, tym większa głębokość wnęki cieczy w krystalizatorze. Zwiększa się różnica temperatur pomiędzy dnem wnęki cieczy a powierzchnią wlewu, a także zwiększają się naprężenia termiczne odlewu, co powoduje wzrost tendencji do pękania na gorąco. duży. Dlatego prędkość odlewania powinna być odpowiednio zmniejszona podczas poziomego odlewania ciągłego, a prędkość odlewania powinna być kontrolowana na poziomie 330 ~ 350 mm/min. Po określeniu szybkości odlewania kęsów zastosowanie systemu odlewania kęsów o dużej częstotliwości i małej długości ciągnienia pomoże zmniejszyć opór startera i uzyskać wlewek o gładkiej powierzchni i bez pęknięć.
2. Analiza i omówienie procesu walcowania planet
Podstawą technologii odlewania i walcowania jest walcowanie planetarne. Dzięki zastosowaniu dużego odkształcenia ziarna odlewnicze półwyrobu rury są całkowicie łamane, dzięki czemu walcowany półfabrykat rury ma drobne i jednolite ziarna, a powierzchnie wewnętrzne i zewnętrzne są jasne i nieutlenione, co stanowi dobrą podstawę do późniejszego procesu ciągnienia . Wysokiej jakości półfabrykaty rurowe.
2.1 Oznaczanie temperatury walcowania
Rysunek 2 przedstawia krzywą zmian właściwości mechanicznych w wysokich temperaturach rury z białej miedzi BFe10-1-1. Z krzywej na rysunku 2 widać, że półprodukt z białej miedzi BFe10-1-1 ma dobrą plastyczność w temperaturze pokojowej. Wraz ze wzrostem temperatury wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie półwyrobu rury wykazują tendencję spadkową, zwłaszcza około 600 stopni. , wydłużenie i skurcz powierzchniowy szybko maleją; w miarę dalszego wzrostu temperatury wydłużenie i skurcz powierzchniowy zaczynają rosnąć, podczas gdy wytrzymałość na rozciąganie w dalszym ciągu maleje, co wskazuje, że przy około 600 stopniach plastyczność półproduktu z białej miedzi BFe10 - 1 - 1* **Różnica. Dlatego też podczas walcowania kęsów rurowych z białej miedzi BFe10-1-1 należy unikać tego zakresu temperatur, a do walcowania należy wybierać niską lub wysoką temperaturę.
Jeśli do walcowania zostanie wybrana wysoka temperatura, opór odkształcania półwyrobu rury jest mały, a wymagana siła walcowania jest niewielka, ale półfabrykat rury wymaga podgrzania do wyższej temperatury, co pochłania dużo energii i traci znaczenie planetarne walcowanie (zalety walcowania planetarnego) Walcuje się w temperaturze pokojowej i można osiągnąć całkowitą rekrystalizację). Podczas walcowania w niskiej temperaturze, chociaż półfabrykat rury ma wysoką odporność na odkształcenia i wymaga wysokiej wydajności walcarki i formy, ciepło tarcia i ciepło odkształcenia plastycznego generowane podczas procesu walcowania szybko zwiększają temperaturę półwyrobu rury do około 850 stopni , osiągając Półfabrykat rury jest całkowicie rekrystalizowany, co znacznie poprawia wydajność i pozwala w pełni wykorzystać zalety toczenia planetarnego. Dlatego też w przypadku walcowania planetarnego BFe10-1-1 należy stosować walcowanie w niskiej temperaturze.
2.2 Wybór kąta odchylenia
Jak pokazano na rysunku 3, walce walcarki planetarnej 3-mają określony kąt pochylenia i kąt odchylenia. Kąt pochylenia zapewnia promieniowy nacisk na walcowaną część, powodując promieniowe odkształcenie walcowanej części, natomiast kąt odchylenia zapewnia nacisk osiowy na walcowaną część. Siła działająca do przodu powoduje, że zwinięty element przesuwa się do przodu.
W procesie produkcyjnym powinniśmy najpierw zadbać o rozsądne zmniejszenie półwyrobu rury, czyli najpierw określić kąt nachylenia, a następnie wyregulować kąt nachylenia, aby prędkość walcowania była bardziej rozsądna. Kąt nachylenia walcarki planetarnej jest zwykle wybierany od 50 stopni do 55 stopni, co może znacznie zwiększyć redukcję przekroju walcowania i przeprowadzić walcowanie z dużymi odkształceniami oraz walcowanie kęsów cienkich rur. Kąt odchylenia walca jest bardzo ważnym parametrem w procesie walcowania planetarnego 3-rolla. Będzie to miało wpływ na siłę toczenia na rolce i prędkość wyjściową zwiniętego elementu.
Z geometrycznego punktu widzenia zwiększenie kąta odchylenia zwiększy składową prędkości walcowanego elementu do przodu, a zatem prędkość wyjściowa walcowanego elementu zostanie znacznie zwiększona, co może poprawić wydajność produkcji. Jednak im większy kąt odchylenia, tym lepiej. Ponieważ zwiększenie kąta odchylenia zwiększa powierzchnię styku rolki z taborem, zwiększa się tarcie i wzrasta naprężenie rolki. Stawia to wyższe wymagania dotyczące konstrukcji i obciążenia walcowni, co nieuchronnie zwiększy inwestycje w sprzęt. Zatem kontrolowanie kąta odchylenia rolki w rozsądnym zakresie może zapewnić odpowiednią prędkość wyjściową walcowanego elementu bez powodowania zbyt dużej siły walcowania. Zgodnie z odpowiednim doświadczeniem kąt odchylenia przechyłu jest ustawiony w rozsądnym zakresie od 7 do 8 stopni.
3.Wniosek
Zakładając spełnienie potrzeb produkcyjnych, racjonalny dobór głównych parametrów procesu poziomego odlewania ciągłego i walcowania planetarnego pozwala uzyskać wysokiej jakości półfabrykaty rur z białej miedzi BFe10-1-1 o jasnych i nieutlenionych powierzchniach wewnętrznych i zewnętrznych, które spełniają wymagania kolejnych wymagania dotyczące przetwarzania.
(1) Rozsądna temperatura odlewania w przypadku poziomego ciągłego odlewania kęsów rurowych z białej miedzi BFe10-1-1 wynosi 1230–1250 stopni;
(2) Poziomy tryb ciągłego odlewania kęsów z białej miedzi BFe10 - 1 - 1 powinien przyjmować tryb pull-stop-push-stop, a prędkość odlewania powinna wynosić 330 ~ 350 mm/min; po określeniu prędkości odlewania należy zastosować wysoką. System odlewania kęsów o niskiej częstotliwości i małej długości naciągu sprzyja zmniejszeniu oporów startera i uzyskaniu wlewu o gładkiej powierzchni i bez pęknięć;
(3) BFe10 - 1 - 1 Plastyczność półfabrykatów rur miedzioniklowych jest najgorsza w temperaturze około 600 stopni. Podczas walcowania planetarnego należy unikać tego zakresu temperatur. Aby w pełni wykorzystać zalety toczenia planetarnego oraz zaoszczędzić energię i zmniejszyć zużycie, BFe10 - 1 - 1
Do walcowania planetarnego należy stosować walcowanie w niskiej temperaturze;
(4) Podczas walcowania planetarnego BFe10-1-1 kąt nachylenia walcarki powinien wynosić od 50 stopni do 55 stopni, a kąt odchylenia walca powinien być kontrolowany w zakresie od 7 stopni do 8 stopni.
