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无缝钢管27SiMn麻面缺陷的产生原因及控制措施

作者:未知

  摘要:本文简述了27SiMn热轧无缝管的麻面现象,影响其产生的因素,剖析实际生产造成麻面的原因,通过控制进出再加热炉钢管温度来防止缺陷产生。
  关键词:无缝管;麻面缺陷;环形炉;高压水除磷
  针对热轧无缝钢管生产线27SiMn旋挖钻管和冷拔油缸管麻面缺陷的疑难问题,从生产设备配置和工艺特点方面进行了系统分析,提出:27SiMn属于含Si量高的钢种,当环形炉加热至1250℃以上,金属基体和外层氧化铁皮中间将产生层状的Fe2SiO4,该氧化铁皮粘结力较强,很难在常规高压水除磷过程中去除干净,导致后续形成麻面。通过将环形炉温度控制在1230±10℃,以及提高连轧前高压水除磷压力至130kN,可以有效控制麻面缺陷。
  1概述
  27SiMn热轧无缝管主要作为液压支柱用,近期生产过程中,首先发现成品在经过定减径机前高压除鳞水冲刷时,有铁锈色水雾出现,再经冷床冷却后,钢管通体布满淡红色的锈。其次冷却后的钢管经矫直机矫直后,“红锈”消失,但出现如“麻团状”的不规则的麻面分布,且无麻面的区域钢体发暗,无金属光泽并粗糙,被判严重表面品质问题。本文通过分析27SiMn旋挖钻管和冷拔油缸管麻面缺陷的产生原因,从生产线的设备配置和工艺特点方面进行讨论,总结出麻面缺陷的关键控制技术,有效解决了此类缺陷,为无缝管生产中类似问题的解决提供了參考。
  2麻面缺陷的宏观分析
  通过对中检大冷床上的产品进行观察,发现坯料的麻面非常严重,有如下几个特征:1)麻面严重位置主要分布在4条孔侧位置;2)左侧、右侧0~1.0m位置,四个象限的麻面均较严重,无规律;3)用手触摸麻面,手感为凹凸不平。麻面严重处钢管外表为凹陷状;无麻面的钢管外表光滑,有定径机轧辊留下的痕迹。中检大冷床上观察到坯料的麻面,看上去很轻微,有如下几个特征:1)手感光滑,无凹凸不平感;2)孔侧位置存在颜色差别,有灰色氧化皮+红色氧化皮两种颜色;3)孔顶位置基本无颜色差别,均为红色氧化皮;4)认为孔侧位置的灰色氧化皮为定径过程压平所致。
  3麻面缺陷的微观分析
  对样品取样进行金相和扫描电镜分析,结果表明:1)样品表面存在残留的氧化铁皮,氧化铁皮厚度约0.08~0.1mm,分为两层;2)内层氧化铁皮厚度约0.02mm,较为致密,能谱确定成分为Fe2SiO4;3)外层氧化铁皮厚度约0.06mm,较为疏松,能谱确定成分为FeO。
  4讨论与分析
  针对27SiMn麻面问题进行了系列实验,综合宏观、微观分析结果认为27SiMn属于含Si量高的钢种,连轧前高压水除磷时,氧化铁皮的剥离性较差,导致氧化铁皮残留形成麻面。查阅相关文献认为,当Si含量在0.2%以上的钢在加热至1250℃以上,金属基体和外层氧化铁皮中间将产生层状的Fe2SiO4,通过能谱分析表明本次内层残留的Fe2SiO4厚度约20μm左右,外层FeO约60μm。该文献认为在进行高压水除磷时,界面温度低于1170℃时,Fe2SiO4呈固态,因此外层氧化铁皮与基体的附着力加强,更难去除。连轧除磷时界面温度很少能达到1170℃,因此含Si量高的钢高温时剥离性均较差,容易残留氧化铁皮。27SiMn钢种含Si量高达1.25~1.4wt%,因此很容易因为除磷不尽而出现麻面。目前提高连轧前高压水除磷前温度至1170℃以上难度较大,而27SiMn坯料在1100~1300℃之间热塑性随着温度的升高呈下降的趋势。如果环形炉温度升高,27SiMn系列产品壁厚控制效果难以达标。因此我们选择降低环形炉加热的均热段温度至1230±10℃。通过对比数据我们可以得出结论,降低环形炉坯料加热的最高温度而延长坯料的保温时间,对27SiMn系列钢管的尺寸没有太大影响。后续对比27SiMn系列钢管加热工艺变更提高连轧前高压水除磷压力至130kN的和未变更的进行对比跟踪,主要记录了工艺参数、表面状况及轧制力情况,根据已有结论及大生产数据的对比分析,进行了27SiMn钢种钢管生产工艺参数的调整优化:将环形炉均热段温度控制在1230±10℃,提高连轧前高压水除磷压力至130kN。对27SiMn钢种钢管生产的轧制力及尺寸情况,没有明显影响但可以有效抑制生产过程中的麻面问题。
  4.1
  1260/1300℃环形炉温度,管体表面有麻面,不同规格麻面程度不同;麻面程度和坯料直径有一定的关系,这是和我们环形炉加热制度有关,坯径越大,加热温度越高,加热时间也越长,在环形炉内形成的硅酸盐氧化皮越厚,因此后续高压水除磷越难去除。
  4.2
  1220/1240℃环形炉+旁通工艺后,管体表面均无麻面,这和前期分析报告指出当环形炉加热温度低于1250℃,就无硅酸盐氧化皮形成,能有效的抑制麻面的形成,实际情况和分析结论吻合。
  4.3
  1220/1240℃环形炉+步进炉工艺对外径的影响较小,正常情况下,不会形成麻面,但是如果由于故障等原因延迟步进炉时间会造成麻面。
  4.4
  不同规格轧制力对比可知,降低环形炉加热温度至1230℃并未对轧制力存在增高的影响。
  4.5
  不同规格尺寸对比可知,降低环形炉加热温度至1230℃并未对尺寸存在恶化的影响。
  5结语
  通过将环形炉均热段温度控制1230±10℃,提高连轧前高压水除磷压力至130kN,可以有效抑制27SiMn旋挖钻管和冷拔油缸管生产过程中的麻面问题。
  参考文献:
  [1]田党,李秀琴,许秋龙,等.无缝钢管分层缺陷的鉴定[J].钢管.2013,42(6):9-13.
  [2]姜碧涛,闫卫兵,林腾昌.20钢无缝管表面缺陷成因分析[J].物理测试,2015,33(5):43-47.
  [3]戚翠芬主编,齐琳副主编.加热炉[M].北京:北京冶金工业出版社,2004.
  [4]王鲁义,陈其伟,朱国辉,等.12Cr1MoVG无缝钢管表面裂纹分析[J].安徽工业大学学报(自然科学版).2010,27(2):135-139.
  [5]魏军,洪慧平,廖向军,等.37Mn5钢管外折叠成因分析和工艺控制[J].特殊钢.2010,31(1):30-32.
  [6]罗先登.高压容器用无缝钢管的生产现状及发展[J].钢管,2004,33(4):1-6.
  (作者单位:天津钢管集团股份有限公司)
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