佛山市央泽钢铁有限公司
近日,经过连续数日的努力奋战,引松供水项目顺利完成首节钢管制作,提前完成的10月1日首节成型的节点工期,向祖国70*献上了一份贺礼。钢砌施工在隧道股份公司水利工程中尚属首例,此次首节钢管的顺利完成,不仅开创了历史也标志着引松项目出口工区891米钢衬施工进入实质性推进阶段。
标段钢衬施工地域地质条件复杂,位于沟谷及富涌水段,隧洞埋深浅且岩体破碎,总体施工难度大。依据中水东北勘测设计研究院《引松供水工程小河沿段、家草甸子隧洞衬砌优化设计报告》合同文件,设计施工图纸变更及工程实际自然条件和施工特点,项目将原预应力混凝土衬砌优化为有压钢管衬砌,在确保满足安全、质量、工期情况下,为确保引松四标段全面完成衬砌任务和建设单位要求的通水节点目标,提供了坚实**。
项目自正式方案确定后,快速梳理场地,紧密安排起重设备安装,快速组织施工,严格落实技术交底,培训压力钢管的各项技术要求及作业流程。安装钢板钢材为Q345C,钢板内径5.61米,单节钢管长度3米含加劲环总重量8.37吨,其制作流程要求规范严格,要在规定期内完成制作。由于钢衬施工对项目属于,项目在今年3月份收到单位将该段优化为钢衬方案的通知后,认真结合设计院下发的优化报告,并参照项目实际情况论证了该方案的可行性,邀请了**单位的项目总工和技术部长到场钢管施工。随后项目组织骨干团队到兄弟单位对钢管施工进行学习,历经几个月摸索,掌握了从场区规划、设备采购、钢管制作、安装及人员配置等关键工序的要领,在保证安全经济、快速的施工组织下,制定了一套切实可行的施工方案。
合金元素对钢的机械性能的影响
提高钢的强度是加入合金元素的主要目的之一。欲提高强度, 就要设法位错运动的阻力。金属中的强化机制主要有固溶强化、位错强化、细晶强化、*二相(沉淀和弥散)强化。合金元素的强化作用, 正是利用了这些强化机制。
1. 对退火状态下钢的机械性能的影响
结构钢在退火状态下的基本相是铁素体和碳化物。合金元素溶于铁素体中, 形成合金铁素体, 依靠固溶强化作用, 提高强度和硬度, 但同时降低塑性和韧性。
2.对退火状态下钢的机械性能的影响
由于合金元素的加入降低了共析点的碳含量、使C曲线右移, 从而使组织中的珠光体的比例, 使珠光体层片距离减小, 这也使钢的强度增加, 塑性下降。但是在退火状态下, 合金钢没有很大的优越性。
由于过冷奥氏体稳定性, 合金钢在正火状态下可得到层片距离更小的珠光体, 或贝氏体甚至马氏体组织, 从而强度大为增加。Mn、Cr、Cu的强化作用较大, 而Si、Al、V、Mo等在一般含量(例如一般结构钢的实际含量)下影响很小。
3. 对淬火、回火状态下钢的机械性能的影响
合金元素对淬火、回火状态下钢的强化作用显著, 因为它充分利用了全部的四种强化机制。淬火时形成马氏体, 回火时析出碳化物, 造成强烈的*二相强化,同时使韧性大大改善, 故获得马氏体并对其回火是钢的经济和有效的综合强化方法。
合金元素加入钢中, 首要的目的是提高钢的淬透性, 保证在淬火时容易获得马氏体。其次是提高钢的回火稳定性, 使马氏体的保持到较高温度,使淬火钢在回火时析出的碳化物更细小、均匀和稳定。这样, 在同样条件下, 合金钢比碳钢具有更高的强度。
连铸过程吸入的外来气体(空气、氩气)进入钢水中后以气泡的形式存在,混入结晶器中的气泡若来不及逸出被凝固坯壳捕捉便会形成铸坯气泡。
过程吸气主要指连铸浇注过程中由于钢包敞开浇注、中间包钢水等造成钢水与空气直接接触或由于钢包下水口与套管间及中间包上下水口滑板间存有缝隙产生负压而吸入空气,终导致钢水二次氧化;这是造成铸坯气泡(氧气泡、氮气泡)缺陷的另一个原因。
为探索铸坯气泡缺陷是否由连铸过程吸气所造成,于一个连铸浇次中选取三炉,且同一炉次分别取精炼成品样、连铸中包样及连铸坯角样,试样用于做氧氮分析对比,所取试样编号分别为1-1、1-2、1-3,2-1、2-2、2-3,3-1、3-2、3-2。化验结果表明,钢水从精炼到连铸过程浇注到钢水凝固形成铸坯,其各环节试样的氧氮含量波动均在工艺要求范围以内,证实钢水在连铸生产过程中并不存在吸气的现象;因此可断定,此期间的铸坯气泡缺陷与连铸过程吸气无关。
氩气作为一种保护性气体,在连铸采取全程保护浇铸中主要用于大包下水口与大包浸入式长水口之间的缝隙及中包上水口与中包浸入式水口滑板面之间的密封保护。由于浇注注流所产生的负压,一定量的保护氩气会被带入钢液之中。前者氩气会从中包的钢液表面上浮逸出,气泡基本上不会进入结晶器中,不会对铸坯气泡缺陷造成影响,而后者则会被带入结晶器中,进入结晶器的氩气泡随钢液运动至结晶器内一定深度的不同部位,一些来不及上浮的气泡在固液界面处会被凝固的枝晶捕捉,终导致铸坯气泡的形成。
为了进一步摸索近期气泡缺陷与氩气的关系,对板坯生产Q345B钢时,中包上水口与浸入式水口滑板面间均匀涂抹2mm厚的纳米密封涂料进行试验,以排除生产过程中滑板间氩气被吸入的可能性。后续跟踪发现,滑板间涂抹纳米密封材料后生产的Q345B钢仍有出现铸坯气泡缺陷的现象;实验表明,近期铸坯气泡缺陷与中包浸入式水口滑板间保护气体氩气无关。
为减少Q345B钢板边部气泡缺陷,改善现状,经分析研究后,制定了以下措施:
5.1 加强转炉终点出钢控制。严加关注转炉出钢碳的含量,杜绝出钢终期出现下渣现象,并根据出钢C含量的不同加入不等量的脱氧剂。具体脱氧方案如表4所示。
5.2 加强合金管理。严加管控合金的运输过程,提高合金现场存放期间的管理水平,启用合金烘烤装置,保证入炉合金干燥无潮湿。
5.3 优化精炼过程。精炼过程造好渣、造白渣,保证精炼炉渣流动性良好,确保白渣稳定时间≥20分钟,保证软吹时间≥8min,确保钢液中的夹杂物及气泡能够充分上浮。
5.4 严加关注钢包烘烤情况。加强全新备用钢包的烘烤管理,确保每次投入使用前的烘烤时间及烘烤温度满足生产工艺要求。
5.5 加强连铸过程保护浇注的控制。确保钢包浸入式长水口垂直无偏斜,确保中包液面始终保持黑面无露红,确保保温覆盖剂的加入次序。
5.6 定期抽检水分化验。定期抽检合金、中包覆盖剂及保护渣等物料的水份含量,一经发现水份**过工艺要求则立即采取有效控制措施或停用问题批次物料。
6 结论
6.1 边部气泡原因定论
通过分析发现,造成Q345B钢板边部气泡缺陷主要为转炉冶炼终点过氧化、出钢脱氧剂加入不足、全新备用钢包烘烤不良、出钢过程加入的合金受潮、高性能中包覆盖剂水份含量过多等原因所致。
6.2 结果
综合以上实验结果,通过加强对转炉冶炼终点及出钢过程的控制、加强合金存放及运输环节的管理、保证全新备用钢包的烘烤效果以及连铸过程保护浇注的控制,Q345B钢板边部气泡缺陷改善显著,缺陷比例从早期的0.616%降低至目前的0.07%,下降比例达0.609%。
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