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長期以來,鋼中氫、氧、氮被人們認為是有害的氣體。但是,目前所知,在碳化鉻復合耐磨鋼板中氫、氧有害、但氮在一些鋼板中的有益作用則遠遠大于它的不利影響。
(1)氫氫在鋼板中有幾個和十幾個ppm(10-6)的固溶度,而且在奧氏體鋼中的固溶度要大于在鐵素體鋼中的。當氫超過鋼中固溶度時,鋼在凝固過程中會有氣泡形成。嚴重時,會引起鋼錠上漲時或連鑄坯中產生氣泡,較輕時氫致細小氣泡會在熱加工過程中延伸而形成裂紋。此時進行塔形發紋檢查,常常會因發紋不合格而判廢。即使鋼中僅殘留少量、微細的發紋,也會引起鋼板的塑、韌性下降,而鋼的耐疲勞性能降低尤為明顯。這與發紋在交變應力作用下成為了疲勞源有關。為使連鑄板坯不產生氫致氣泡,有的生產廠提出鐵素體鉻鋼板[H]610-6,鉻鎳奧氏體鋼[H]1010-6。但有的廠家提出,在鋼板小方坯連鑄中,希望鋼中[H]210-6或310-6。研究氫在1Cr18Ni9Ti鋼板的分布表明,氫在晶界處的濃度要比晶內高3-4cm3/100g。氫在鋼內的不均勻分布,使鋼晶界的塑性特征值比晶內相應的特征值低20%-25%。氫對Fe-Cr合金電位影響的研究表明,鋼中含氫后,Fe-Cr的電位下降,說明合金的耐腐蝕能力降低。試驗和曲線表明:在介質中有微量H2S存在的條件下,傳統鋼板易產生氫脆(SCC);而超級鋼板只能在含有低量H2S的油氣井條件下使用。氫還可引起鋼板的組織結構產生變化。
(2)氧目前鋼板的冶煉與氧密切相關。氧化期是通過氧的作用把爐料中殘存的和過多的元素去掉;還原和精煉過程則是將階段氧化了的有用的金屬元素(例如鐵、鉻等)還原到鋼中,再將鋼中氧盡量去除;殘余氧在鋼中是有害的,而且主要是通過氧化物夾雜的形式而表現出來。在正確的脫氧條件下,鋼板中的氧含量應0.03%;對鋼的純凈度要求高的鋼板,鋼中氧量越低越好,例如2010-6或4010-6。
(3)氮一般認為,氮可促進鈍化膜中鉻的富集,提高鋼的鈍化能力;氮可形成NH3和NH4+使微區溶液的PH值提高;富鉻的氮化物在金屬與鈍化膜的界面處形成,進一步強化了鈍化膜的穩定性。
使用方法主要分為七種:
1.切割:可用等離子切割、碳弧、砂輪鋸將大面積復層鋼板切割成所需要的形狀。佳方法是用空氣或者惰性氣體等離子弧進行切割,推薦方法是從合金面開始切割。碳弧切割應從基板一面開始切割。如果采用鋸片,只能進行直線切割,需要采用碳化硅鋸片。
2.彎曲:耐磨鋼板可以進行冷加工成型,根據需要彎曲成所需要的形狀,或弧或圓。凹面成型,合金裂紋由于向內應力將緊閉;凸向成型,裂紋將變大開裂,這是正常現場。如果開裂過大,使用相應焊條進行修補。卷曲成管,按推薦小彎曲半徑進行。
3.開孔:大孔可以采用等離子切割,小孔推薦使用電火花機床。裝配螺栓用的沉頭孔可以用等離子或者碳弧切割加工。
4.焊接:大面積復合鋼板的母材是可焊接性能很好的鋼板,需要兩塊鋼板拼接時,可先將背面母材焊接在一起,然后用相應的堆焊焊條將正面堆焊層填平補齊。耐磨鋼板也可以焊接到其他鋼結構上。
5.塞焊:可用等離子或者碳弧氣刨在耐磨鋼板上開孔,通過塞焊的方法與其他鋼結構件連接。
6.螺栓固定:可以用閃光焊或者融化焊的方法將螺栓焊接到鋼板的母材上,然后與其他工件連接,也可以在耐磨鋼板上開孔,通過螺栓與其他工件連接;
7.表面加工:耐磨鋼板表明無須加工,如果需要加工,只能是研磨,其他常規方法不適用。耐磨鋼板不適用表面精度要求高的場合。
不氧化法又稱裝入法。這種煉鋼方法沒有氧化期,爐料熔化后立即還原。不氧化法用于冶煉某些高合金鋼,如高錳鋼、高鉻鋼,等。在不氧化法煉鋼過程中,和合金鋼返回料是隨其它爐料一起裝入,由于不進行氧化過程,用電比較省。不氧化法煉鋼缺點如下:
1、由于沒有氧化脫碳過程,不能靠的鋼液沸騰來清除鋼液中的氣體和非金屬夾雜。
2、由于沒有氧化期,不能有效地脫磷。
3、沒有氧化脫碳過程,不能降低鋼液中碳含量,不適宜冶煉低碳合金鋼。
不氧化法基本上是爐料重熔過程。為了耐磨鋼板的質量,應該掌握好工藝要點:
控制耐磨鋼板的配料化學成分不氧化法煉鋼過程中,各種元素含量變化很小,鋼板的化學成分基本上由爐料決定,所配料時應將各種成分都配好,在還原期只作小范圍調整。
碳:爐料平均碳含量應為規格下限或更低,在還原期鋼液會增碳。
磷、硫:爐料中磷含量應比規格規定低w(P)0.02%,硫量也不超出規格規定。
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