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碳结钢钢水凝固过程中,由于体积收缩,在钢锭或连铸坯心部未能得到充分填充而形成的管状或分散孔洞。在热加工前,因为切头量过小或缩孔较深,造成切除不尽,其残留部分称为缩孔残余。缩孔残余分布在钢锭上部中心处,并与钢锭顶部贯通的叫一次缩孔。由于设计的钢锭模细长或上小下大,在浇铸凝固过程中,钢锭截口以下锭中心仍有未凝固的钢水,凝固后期不能充分填充,形成的孔洞叫二次缩孔。一次缩孔和二次缩孔有本质差别,前者只出现在钢锭头部,后者在钢锭上、中、下部位都有可能出现。一次缩孔酸洗试片中心区域呈不规则的折皱裂缝或空洞。在其上或附近常伴有严重的夹渣、成分偏析和疏松。二次缩孔孔洞中或附近没有夹渣,但有偏析生成碳物。一次缩孔残余和空气贯通的二次缩孔在轧制(锻造)过程中不能焊合,与空气隔绝的二次缩孔和连铸坯缩孔在轧制时一般能够焊合,不影响钢材使用性能。缩孔残余严重地破坏钢材的连续性,是钢材不允许存在的缺陷,轧制(锻造)时必然在钢坯上产生裂纹。为了防止缩孔的产生,要求正确设计钢锭模和保温帽尺寸,并采用性能优良的保护渣、保温剂(发热剂)和绝热板,把缩孔控制在钢锭头部,以保证在开坯时切掉。控制浇铸速度不要太快,温度不要过高可以防止缩孔产生。
使用碳结钢时,需要使用焊接的方式来进行连接。为了保证良好的密封性,需要有一些问题要注意。 使用滚槽方式来焊接碳结钢时候,滚槽焊缝会容易开裂。这种情况其实是可以避免的,将压槽内壁的焊角磨平能有效降低减少阻力。另外可以调整钢管,尽量保证其与滚槽保持水平。调整压槽的速度是力度可以保证其成型均匀、缓慢施力。还要保证支撑和压力辊的宽度和型号相互是匹配的,不会因咬合而断裂。 另外如果碳结钢对接后其管口对接不严密,这可能是由于管口被磕碰导致变形造成的。建议将钢管管头切割掉一小段后再进行对接。由于焊接时操作不当或因管口部位遗留锌瘤会造成的砂眼,这可以在焊接前将锌瘤铲掉磨平来避免。车丝连接方式常出现的问题是管箍与丝扣不完全贴合,这就必须裁掉不能贴合的部分重新进行连接。
碳结钢的塑性加工工艺通常分热加工和冷加工。经过热加工,钢锭中的小气泡、疏松等缺陷被焊合起来,使钢的组织致密。同时,热加工可破坏铸态组织、细化晶粒。使锻轧的钢材比铸态具有更好的力学性能。经冷加工的钢,随着冷塑性变形程度增大,强度和硬度增加,塑性和韧性降低。为提高成材率,广泛应用连续铸钢工艺。制造工艺碳素钢的冶炼通常在转炉、平炉中进行。转炉一般冶炼普通碳素钢,而 平炉可以冶炼各种优质钢。氧气顶吹转炉炼钢技术发展很快,有趋势可代替平炉炼钢。将炼好的钢液注入钢锭模,就得到各种钢锭。钢锭经过锻压或轧制后便加工成钢板、钢带、钢条和各种断面形状的型钢。碳钢一般在热轧状态下直接使用。当用于制造工具和各种机器零件时,则需要根据使用要求进行热处理;至于铸钢件,绝大多数都要进行热处理。
碳结钢脱氧方法符号:F——沸腾钢b——半镇静钢Z——镇静钢TZ——特殊镇静钢杂质影响Mn元素的影响钢中常在杂质有:Si、Mn、S、P和氧、氢、氮等气体。Mn是炼钢时用锰铁给钢液脱氧后而残余在钢中的元素锰有较强的脱氧能力,锰大部分溶于F,使钢强化,锰对钢有益。锰能降低S对钢的危害。一般碳素钢中把锰控制在0.25%~0.8%范围内。Si元素的影响Si主要来自原料生铁和硅铁脱氧剂。Si比锰脱氧能力强,硅溶于F,提高钢的强度和硬度,但会使塑性和韧性降低。硅促进Fe3C分解成石墨,若钢中出现石墨会使钢的韧性严重下降,产生所谓的“黑脆”。硅在碳素钢中一般控制在0.17~0.37%范围内S元素的影响S可使钢的“热脆”性增加。(S不溶于α-Fe,而以化合物FeS的形式存在,其熔点为1190℃,而FeS又能于Fe形成共晶体分布于晶界上,其熔点仅为985℃。)S对钢的焊接性能也有不良影响,容易导致焊缝热裂。所以,S在钢中是有害杂质,其含量一般要求不大于0.05%。但是,S能改善钢材的切削性能。