轧制前不锈钢的加热第一个阶段

    不锈钢钢锭及钢坯在轧制和锻造前的加热，可使钢具有足够塑性进行锻造或轧制变形，同时改善钢的质量（力学性能、减少白点敏感性等）、提高钢的可锻性（碳化物往固溶体中溶解等等）。

    当加热不锈钢时，低温加热阶段十分重要，在低温时钢的导热性不良、塑性低并且有初应力（钢锭）。

    1．热应力钢加热时由于温度沿钢锭或钢坯断面不均匀分布，可能产生形成裂纹的热（温度）应力。热应力值依断面温差转移，温差本身也是加热速度、钢坯直径和导热系数的函数。

    在低温开始也就是当钢塑性最低时加热，温差待别大。加热高合金钢时，因这些钢导热性较低合金钢导热性小得多，所以，断面温差及热应力是很大的。

    2．导热性导热性取决于钢的化学成分，钢的状态和温度。

    一些单一的合金元素对钢导热性的影响。含合金元素(Ni、Cr. Si、Mn等)越多，钢导热性越低。锰比所有元素更多地降低钢的导热性。含大量镍时，也极大地降低钢的导热性。

    退火钢比淬火钢具有较大的导热性。钢在铸态较锻造或轧制后变形状态具有较小的导热性。高速钢和高铬工具钢铸态导热性几乎比锻造状态低一半。

    碳钢加热温度越高，其导热性越低，有些合金钢则相反，导热性随温度提高而增加。各种牌号钢在不同温度时的导热性示于图5 -i-6。纯铁具有最高的导热性。随着碳

与合金元素含量的增加钢的导热性被降低。高合金钢具有最低的导热性。在低温时具有最高导热性，随着温度提高导热性显著降低。高合金钢导热性相反，在低温时较低，而高温时较高。

    3．组织应力在确定加热速度时，钢在低温下的塑性具有决定的影响。正如很多研究所指出那样，大多数钢的塑性在温度600℃以下是不高的。

    250 - 400℃ (500℃)温度间隔相当于所谓的蓝脆区，此时钢具有较低的强度。

    钢在临界转变时的塑性有很大意义。对于多数钢而言，缓慢加热时临界转变在700 -800℃时进行，而对于某些钢来说，临界点Acl需降到670℃以下或者提高到900℃以上。

    组织转变时金属体积改变，因而产生组织应力。这些应力与热应力总和可能导致破坏金属连续性。

    4．初应力  残余应力（初应力）在合金钢锭中常常是很高的。往往不退火钢锭在仓库存放时炸裂。例如，质量为300kg的3Cr2W8钢锭就有这一现象。

    曾观察到W18Cr4V和Cr12钢锭破坏的情形。含碳置高的铬锰钢CIMn及铬硅钢SiCr8劈要倾向性很大。在这些钢的钢锭中常常产生使其以后劈为数块的横向裂纹。在铬硅钢(35CrMnSiA)、铬钢(38Cr/0及其他一些钢种的钢锭或钢坯中产中纵向裂纹。钢锭中在其凝固和随后冷却时出现的应力作用在此情况下表现出来。

    钢锭中的应力在冷却后可能大到如此程度，即在加热之前就已破坏金属连续性（横向或纵向裂纹）。在大钢锭中往往出现这样的裂纹。对应力很敏感的CrNln钢浇注质量为800kg的钢锭在注后冷却和以后加热时没有裂纹，而在质量为1200kg的钢锭中有时加热前或加热时出现横裂纹。上截面540mm×540mm质量为2700kg这些钢的钢锭空冷后常常劈裂。曾观察到加热炉加热冷钢锭开始时产生横裂纹和钢锭随后劈裂的现象。为避免钢锭产生横裂和劈裂现象，钢锭开始在热状态装炉，但横裂纹废品并没有消灭。有些钢锭在炉中劈裂也像加热冷钢锭时一样。在钢锭表面温度约500 - 600qC时装入加热炉，或钢锭表面温度等于700 - 800℃而炉中装料处的温度为500  -  600℃的情况下装入加热炉，这时产生裂纹。在空气中劈裂的钢锭断口常常是仍然没被氧化，因为裂纹是在低温时产生的。在某些情况下断

口呈橙黄色（蛋黄一褐色）或蓝氧化色。这表明，在255℃（蛋黄一褐氧化色）和300qC（蓝氧化色）金属具有最低的强度和较高脆性时钢锭中的应力导致出现裂纹。

    铬硅钢钢锭有形成纵向裂纹的倾向，纵裂多半出现在其一个侧面上。在钢锭和钢坯上形成的纵向裂纹是由金属在浇注后冷却和轧制前加热时出现的应力引起的。

    5．钢锭结构不锈钢钢锭构造及其低倍组织对热应力的大小有很大影响。铸钢的粗晶粒、大的柱状晶区、沿初生晶界分布复杂碳化物共晶体、晶间裂纹和非金属夹杂物的集聚都造成钢锭物理一力学性能严重的不均匀性。这种不均匀性增加热应力以及钢锭加热时破坏的倾向性。

    6．裂纹一内裂的形成加热合金钢的第一个阶段，亦即低温条件下在加热的钢（钢锭、钢坯）中产生热应力。在不利的条件厂（低塑性、粗晶构造、沿初生晶界低熔点共晶体薄膜的存在等等），当应力超过钢强度时发生钢锭的破坏。在质量1200kg.断面390mm×390mm的CrMn钢钢锭中出现垂直于钢锭轴心形成裂纹。这种情况不是个别的。

    除钢锭劈裂外，有些牌号钢加热时出现所谓内裂形式的裂纹。高锰钢具有最大的产生内裂的倾向性。铬锰钢CIMn、硅铬钢SiCr8、铬不锈钢、高碳钢T12很倾向于形成内裂在某些场合下也在滚珠轴承钢GCr15中产生内裂。

    由一支钢锭轧制的轧件上，通常形成两个内裂卜个内裂通常位于接近钢锭尾部，而另一个内裂接近头部。有时也有形成一个内裂或者三个内裂的情形（多半在轧制高锰钢时）。

    钢锭在均热炉加热时钢锭劈裂，或是形成内裂的情况都有。

    尺寸不大的矩形钢锭中内裂通常在四面产生，而尺寸大的钢锭内裂则在两面产生。

    下述原因能促使形成内裂：

    1)快速加热冷钢时产生的极大内应力：

    2)由于钢锭浇注后快速冷却的结果出现很大的应力，此应力不仅能导致产生内裂，而且还常常使钢完全破坏：

    3)在较大钢锭中铸造应力及热应力是很大的：

    4)应力最集中地方的存在，例如在连续炉加热时钢锭与炉底滑铁接触的地方多半是应力最集中的地方。

    钢锭端部被最强烈地加热，在那里以对流和强烈加热的炉壁的辐射进行热交换。炉底滑铁之间的部分总是加热较少。

    钢锭密集排列时，滑铁堵塞燃烧产物往钢锭中间去的通路，很自然，应力就是在这些地方集中。

    除了快速加热时在其中出现裂纹及内裂的钢之外，还有一些不形成这些缺陷的钢。

    7．装炉温度  因为多数牌号钢对应力不太敏感，所以力求缩短其加热时间。为此可提高第一个阶段的加热速度。加热速度取决于加热炉装料口温度及其热工能力。

    连续加热炉炉尾温度根据其结构、热工能力及金属加热质量在400 - 900℃范围内波动。金属对加热时产生的应力越敏感，连续加热炉炉尾温度应该越低。某厂在工艺规程中，根据钢的牌号和锭坯尺寸确定的连续加热炉温度规定如下：

    1)对于高速钢及其代用钢，高铬及钨工具钢600 - 650℃(钢锭质量为200 - 400kg)：

    2)对于铬不锈、硅铬、高碳含金钢及其他一些钢600 - 700qC(钢锭质鼓为800及1200kg)：

    3)对于哈特菲特高锰钢400 - 500℃(钢锭质量为600 - 800kg)：

    4)对于碳素结构钢及合金结构钢750 - 800℃(钢锭质量为800 - 1200kg)。

    热钢锭装均热炉时温度不控制。这时保证钢锭表面温度不低于700℃（规定的）装入约热炉是很重要的。

    把表面温度低于700T的钢锭当作”冷钢锭”。不允许将其装入温度高于IIOO':C的均热炉中。钢锭可装入温度不高于900 -  1000℃或是其温度预先降低的一组均热炉中。

    碳钢钢锭脆性指标与往均热炉装料时温度的关系。

钢锭装入均热炉瞬间表面温度760qC，相当于红色：而590qC为黑红色。脆性指标1说明加热及轧制没有产生裂纹的钢锭，而指标6是轧制时产生大裂纹的钢锭。钢锭用11道轧成190mm×190mm的钢坯。钢锭最大断面为550mm×600mm，质量3800kgo多数缺陷（裂纹）产生在几乎完全冷装入均热炉的钢锭轧制的钢坯上。在热装入均热炉的钢锭上没产生裂纹。然而在某些情况下，钢锭进入初轧机前去除氧化铁皮可能观察到裂纹。这些裂纹轧制时被张开。当装冷钢锭时须降低炉温，然后再缓慢升高炉温，在此情况下，轧制钢锭时通常没出现裂纹。

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