無縫鋼管27SiMn麻面缺陷的產生原因及控制措施

陳松 王瑞

摘要：本文簡述了27SiMn熱軋無縫管的麻面現象，影響其產生的因素，剖析實際生產造成麻面的原因，通過控制進出再加熱爐鋼管溫度來防止缺陷產生。

關鍵詞：無縫管；麻面缺陷；環形爐；高壓水除磷

針對熱軋無縫鋼管生產線27SiMn旋挖鉆管和冷拔油缸管麻面缺陷的疑難問題，從生產設備配置和工藝特點方面進行了系統分析，提出：27SiMn屬于含Si量高的鋼種，當環形爐加熱至1250℃以上，金屬基體和外層氧化鐵皮中間將產生層狀的Fe2SiO4，該氧化鐵皮粘結力較強，很難在常規高壓水除磷過程中去除干凈，導致后續形成麻面。通過將環形爐溫度控制在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熱軋無縫管主要作為液壓支柱用，近期生產過程中，首先發現成品在經過定減徑機前高壓除鱗水沖刷時，有鐵銹色水霧出現，再經冷床冷卻后，鋼管通體布滿淡紅色的銹。其次冷卻后的鋼管經矯直機矯直后，“紅銹”消失，但出現如“麻團狀”的不規則的麻面分布，且無麻面的區域鋼體發暗，無金屬光澤并粗糙，被判嚴重表面品質問題。本文通過分析27SiMn旋挖鉆管和冷拔油缸管麻面缺陷的產生原因，從生產線的設備配置和工藝特點方面進行討論，總結出麻面缺陷的關鍵控制技術，有效解決了此類缺陷，為無縫管生產中類似問題的解決提供了參考。

2麻面缺陷的宏觀分析

通過對中檢大冷床上的產品進行觀察，發現坯料的麻面非常嚴重，有如下幾個特征：1）麻面嚴重位置主要分布在4條孔側位置；2）左側、右側0～1.0m位置，四個象限的麻面均較嚴重，無規律；3）用手觸摸麻面，手感為凹凸不平。麻面嚴重處鋼管外表為凹陷狀；無麻面的鋼管外表光滑，有定徑機軋輥留下的痕跡。中檢大冷床上觀察到坯料的麻面，看上去很輕微，有如下幾個特征：1）手感光滑，無凹凸不平感；2）孔側位置存在顏色差別，有灰色氧化皮+紅色氧化皮兩種顏色；3）孔頂位置基本無顏色差別，均為紅色氧化皮；4）認為孔側位置的灰色氧化皮為定徑過程壓平所致。

3麻面缺陷的微觀分析

對樣品取樣進行金相和掃描電鏡分析，結果表明：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27SiMn麻面問題進行了系列實驗，綜合宏觀、微觀分析結果認為27SiMn屬于含Si量高的鋼種，連軋前高壓水除磷時，氧化鐵皮的剝離性較差，導致氧化鐵皮殘留形成麻面。查閱相關文獻認為，當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生層狀的Fe2SiO4，通過能譜分析表明本次內層殘留的Fe2SiO4厚度約20μm左右，外層FeO約60μm。該文獻認為在進行高壓水除磷時，界面溫度低于1170℃時，Fe2SiO4呈固態，因此外層氧化鐵皮與基體的附著力加強，更難去除。連軋除磷時界面溫度很少能達到1170℃，因此含Si量高的鋼高溫時剝離性均較差，容易殘留氧化鐵皮。27SiMn鋼種含Si量高達1.25～1.4wt%，因此很容易因為除磷不盡而出現麻面。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。如果環形爐溫度升高，27SiMn系列產品壁厚控制效果難以達標。因此我們選擇降低環形爐加熱的均熱段溫度至1230±10℃。通過對比數據我們可以得出結論，降低環形爐坯料加熱的最高溫度而延長坯料的保溫時間，對27SiMn系列鋼管的尺寸沒有太大影響。后續對比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的和未變更的進行對比跟蹤，主要記錄了工藝參數、表面狀況及軋制力情況，根據已有結論及大生產數據的對比分析，進行了27SiMn鋼種鋼管生產工藝參數的調整優化：將環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27SiMn鋼種鋼管生產的軋制力及尺寸情況，沒有明顯影響但可以有效抑制生產過程中的麻面問題。

4.1

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

4.2

1220/1240℃環形爐+旁通工藝后，管體表面均無麻面，這和前期分析報告指出當環形爐加熱溫度低于1250℃，就無硅酸鹽氧化皮形成，能有效的抑制麻面的形成，實際情況和分析結論吻合。

4.3

1220/1240℃環形爐+步進爐工藝對外徑的影響較小，正常情況下，不會形成麻面，但是如果由于故障等原因延遲步進爐時間會造成麻面。

4.4

不同規格軋制力對比可知，降低環形爐加熱溫度至1230℃并未對軋制力存在增高的影響。

4.5

不同規格尺寸對比可知，降低環形爐加熱溫度至1230℃并未對尺寸存在惡化的影響。

5結語

通過將環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過程中的麻面問題。

參考文獻：

[1]田黨，李秀琴，許秋龍，等.無縫鋼管分層缺陷的鑒定[J].鋼管.2013，42（6）：9-13.

[2]姜碧濤，閆衛兵，林騰昌.20鋼無縫管表面缺陷成因分析[J].物理測試，2015，33（5）：43-47.

[3]戚翠芬主編，齊琳副主編.加熱爐[M].北京：北京冶金工業出版社，2004.

[4]王魯義，陳其偉，朱國輝，等.12Cr1MoVG無縫鋼管表面裂紋分析[J].安徽工業大學學報（自然科學版）.2010，27（2）：135-139.

[5]魏軍，洪慧平，廖向軍，等.37Mn5鋼管外折疊成因分析和工藝控制[J].特殊鋼.2010，31（1）：30-32.

[6]羅先登.高壓容器用無縫鋼管的生產現狀及發展[J].鋼管，2004，33（4）：1-6.

（作者單位：天津鋼管集團股份有限公司）