無(wú)縫鋼管27SiMn麻面缺陷的產(chǎn)生原因及控制措施

陳松 王瑞

摘要：本文簡(jiǎn)述了27SiMn熱軋無(wú)縫管的麻面現(xiàn)象，影響其產(chǎn)生的因素，剖析實(shí)際生產(chǎn)造成麻面的原因，通過(guò)控制進(jìn)出再加熱爐鋼管溫度來(lái)防止缺陷產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：無(wú)縫管；麻面缺陷；環(huán)形爐；高壓水除磷

針對(duì)熱軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線27SiMn旋挖鉆管和冷拔油缸管麻面缺陷的疑難問(wèn)題，從生產(chǎn)設(shè)備配置和工藝特點(diǎn)方面進(jìn)行了系統(tǒng)分析，提出：27SiMn屬于含Si量高的鋼種，當(dāng)環(huán)形爐加熱至1250℃以上，金屬基體和外層氧化鐵皮中間將產(chǎn)生層狀的Fe2SiO4，該氧化鐵皮粘結(jié)力較強(qiáng)，很難在常規(guī)高壓水除磷過(guò)程中去除干凈，導(dǎo)致后續(xù)形成麻面。通過(guò)將環(huán)形爐溫度控制在1230±10℃，以及提高連軋前高壓水除磷壓力至130kN，可以有效控制麻面缺陷。

1概述

27SiMn熱軋無(wú)縫管主要作為液壓支柱用，近期生產(chǎn)過(guò)程中，首先發(fā)現(xiàn)成品在經(jīng)過(guò)定減徑機(jī)前高壓除鱗水沖刷時(shí)，有鐵銹色水霧出現(xiàn)，再經(jīng)冷床冷卻后，鋼管通體布滿淡紅色的銹。其次冷卻后的鋼管經(jīng)矯直機(jī)矯直后，“紅銹”消失，但出現(xiàn)如“麻團(tuán)狀”的不規(guī)則的麻面分布，且無(wú)麻面的區(qū)域鋼體發(fā)暗，無(wú)金屬光澤并粗糙，被判嚴(yán)重表面品質(zhì)問(wèn)題。本文通過(guò)分析27SiMn旋挖鉆管和冷拔油缸管麻面缺陷的產(chǎn)生原因，從生產(chǎn)線的設(shè)備配置和工藝特點(diǎn)方面進(jìn)行討論，總結(jié)出麻面缺陷的關(guān)鍵控制技術(shù)，有效解決了此類缺陷，為無(wú)縫管生產(chǎn)中類似問(wèn)題的解決提供了參考。

2麻面缺陷的宏觀分析

通過(guò)對(duì)中檢大冷床上的產(chǎn)品進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)坯料的麻面非常嚴(yán)重，有如下幾個(gè)特征：1）麻面嚴(yán)重位置主要分布在4條孔側(cè)位置；2）左側(cè)、右側(cè)0～1.0m位置，四個(gè)象限的麻面均較嚴(yán)重，無(wú)規(guī)律；3）用手觸摸麻面，手感為凹凸不平。麻面嚴(yán)重處鋼管外表為凹陷狀；無(wú)麻面的鋼管外表光滑，有定徑機(jī)軋輥留下的痕跡。中檢大冷床上觀察到坯料的麻面，看上去很輕微，有如下幾個(gè)特征：1）手感光滑，無(wú)凹凸不平感；2）孔側(cè)位置存在顏色差別，有灰色氧化皮+紅色氧化皮兩種顏色；3）孔頂位置基本無(wú)顏色差別，均為紅色氧化皮；4）認(rèn)為孔側(cè)位置的灰色氧化皮為定徑過(guò)程壓平所致。

3麻面缺陷的微觀分析

對(duì)樣品取樣進(jìn)行金相和掃描電鏡分析，結(jié)果表明：1）樣品表面存在殘留的氧化鐵皮，氧化鐵皮厚度約0.08～0.1mm，分為兩層；2）內(nèi)層氧化鐵皮厚度約0.02mm，較為致密，能譜確定成分為Fe2SiO4；3）外層氧化鐵皮厚度約0.06mm，較為疏松，能譜確定成分為FeO。

4討論與分析

針對(duì)27SiMn麻面問(wèn)題進(jìn)行了系列實(shí)驗(yàn)，綜合宏觀、微觀分析結(jié)果認(rèn)為27SiMn屬于含Si量高的鋼種，連軋前高壓水除磷時(shí)，氧化鐵皮的剝離性較差，導(dǎo)致氧化鐵皮殘留形成麻面。查閱相關(guān)文獻(xiàn)認(rèn)為，當(dāng)Si含量在0.2%以上的鋼在加熱至1250℃以上，金屬基體和外層氧化鐵皮中間將產(chǎn)生層狀的Fe2SiO4，通過(guò)能譜分析表明本次內(nèi)層殘留的Fe2SiO4厚度約20μm左右，外層FeO約60μm。該文獻(xiàn)認(rèn)為在進(jìn)行高壓水除磷時(shí)，界面溫度低于1170℃時(shí)，F(xiàn)e2SiO4呈固態(tài)，因此外層氧化鐵皮與基體的附著力加強(qiáng)，更難去除。連軋除磷時(shí)界面溫度很少能達(dá)到1170℃，因此含Si量高的鋼高溫時(shí)剝離性均較差，容易殘留氧化鐵皮。27SiMn鋼種含Si量高達(dá)1.25～1.4wt%，因此很容易因?yàn)槌撞槐M而出現(xiàn)麻面。目前提高連軋前高壓水除磷前溫度至1170℃以上難度較大，而27SiMn坯料在1100～1300℃之間熱塑性隨著溫度的升高呈下降的趨勢(shì)。如果環(huán)形爐溫度升高，27SiMn系列產(chǎn)品壁厚控制效果難以達(dá)標(biāo)。因此我們選擇降低環(huán)形爐加熱的均熱段溫度至1230±10℃。通過(guò)對(duì)比數(shù)據(jù)我們可以得出結(jié)論，降低環(huán)形爐坯料加熱的最高溫度而延長(zhǎng)坯料的保溫時(shí)間，對(duì)27SiMn系列鋼管的尺寸沒(méi)有太大影響。后續(xù)對(duì)比27SiMn系列鋼管加熱工藝變更提高連軋前高壓水除磷壓力至130kN的和未變更的進(jìn)行對(duì)比跟蹤，主要記錄了工藝參數(shù)、表面狀況及軋制力情況，根據(jù)已有結(jié)論及大生產(chǎn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，進(jìn)行了27SiMn鋼種鋼管生產(chǎn)工藝參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化：將環(huán)形爐均熱段溫度控制在1230±10℃，提高連軋前高壓水除磷壓力至130kN。對(duì)27SiMn鋼種鋼管生產(chǎn)的軋制力及尺寸情況，沒(méi)有明顯影響但可以有效抑制生產(chǎn)過(guò)程中的麻面問(wèn)題。

4.1

1260/1300℃環(huán)形爐溫度，管體表面有麻面，不同規(guī)格麻面程度不同；麻面程度和坯料直徑有一定的關(guān)系，這是和我們環(huán)形爐加熱制度有關(guān)，坯徑越大，加熱溫度越高，加熱時(shí)間也越長(zhǎng)，在環(huán)形爐內(nèi)形成的硅酸鹽氧化皮越厚，因此后續(xù)高壓水除磷越難去除。

4.2

1220/1240℃環(huán)形爐+旁通工藝后，管體表面均無(wú)麻面，這和前期分析報(bào)告指出當(dāng)環(huán)形爐加熱溫度低于1250℃，就無(wú)硅酸鹽氧化皮形成，能有效的抑制麻面的形成，實(shí)際情況和分析結(jié)論吻合。

4.3

1220/1240℃環(huán)形爐+步進(jìn)爐工藝對(duì)外徑的影響較小，正常情況下，不會(huì)形成麻面，但是如果由于故障等原因延遲步進(jìn)爐時(shí)間會(huì)造成麻面。

4.4

不同規(guī)格軋制力對(duì)比可知，降低環(huán)形爐加熱溫度至1230℃并未對(duì)軋制力存在增高的影響。

4.5

不同規(guī)格尺寸對(duì)比可知，降低環(huán)形爐加熱溫度至1230℃并未對(duì)尺寸存在惡化的影響。

5結(jié)語(yǔ)

通過(guò)將環(huán)形爐均熱段溫度控制1230±10℃，提高連軋前高壓水除磷壓力至130kN，可以有效抑制27SiMn旋挖鉆管和冷拔油缸管生產(chǎn)過(guò)程中的麻面問(wèn)題。

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（作者單位：天津鋼管集團(tuán)股份有限公司）