2205雙相不銹鋼無縫管麻面缺陷的產(chǎn)生原因及控制措施

 浙江至德鋼業(yè)有限公司針對2205雙相不銹鋼無縫管生產(chǎn)過程中出現(xiàn)麻面缺陷的疑難問題，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：2205雙相不銹鋼屬于普通雙相鋼種，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)高壓水除磷過程中去除干凈，導(dǎo)致后續(xù)形成麻面。通過將環(huán)形爐溫度控制在1230±10℃，生產(chǎn)節(jié)奏執(zhí)行P91牌號(hào)，以及提高連軋前高壓水除磷壓力至130 kN，可以有效控制麻面缺陷。

 2205雙相不銹鋼無縫管是當(dāng)前應(yīng)用最普遍的兩種雙相鋼無縫管。華菱集團(tuán)衡陽鋼管有限公司是我國規(guī)模較大、品種齊全的無縫管生產(chǎn)基地，為我國華中、華南地區(qū)提供了大量的優(yōu)質(zhì)無縫管材；然而，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，2205雙相不銹鋼無縫管表面經(jīng)常出現(xiàn)麻面，導(dǎo)致后續(xù)外委修磨，不僅影響了生產(chǎn)進(jìn)度，還增加了制造成本，在顧客的后期加工和使用過程容易產(chǎn)生進(jìn)一步銹蝕，影響后續(xù)防銹和鋼管使用壽命，也影響了顧客對我司鋼管表面質(zhì)量的良好印象。因此，對2205雙相不銹鋼無縫管麻面缺陷進(jìn)行分析、探究和預(yù)防就顯得十分重要。本文通過分析2205雙相不銹鋼無縫管麻面缺陷的產(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，為無縫管生產(chǎn)中類似問題的解決提供了參考。

一、生產(chǎn)工藝介紹及熱軋過程參數(shù)信息采集

  2205雙相不銹鋼無縫管主要有兩種生產(chǎn)工藝流程：

  1. 進(jìn)步進(jìn)爐工藝：坯料定尺鋸切→環(huán)形爐加熱→穿孔（毛管）→高壓水除鱗→連軋（荒管）→步進(jìn)爐加熱→高壓水除鱗→定徑（光管）→大冷床冷卻。

  2. 不進(jìn)步進(jìn)爐工藝（旁通工藝）：坯料定尺鋸切→環(huán)形爐加熱→穿孔（毛管）→高壓水除鱗→連軋（荒管）→高壓水除鱗→定徑（光管）→大冷床冷卻。

 浙江至德鋼業(yè)有限公司通過對2205雙相不銹鋼無縫管鋼號(hào)相關(guān)工藝參數(shù)分析，使用坯料直徑為330mm，連軋前高壓水壓力為110MPa，定徑前高壓水壓力為180MPa，針對鋼管表面麻面問題嚴(yán)重的規(guī)格進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和取樣分析。具體數(shù)據(jù)如表所示。

二、麻面缺陷的宏觀分析

 浙江至德鋼業(yè)有限公司通過對中檢大冷床上的產(chǎn)品進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)4號(hào)坯料的麻面非常嚴(yán)重（粉筆內(nèi)為麻面嚴(yán)重區(qū)域），如圖所示，有如下幾個(gè)特征：a. 麻面嚴(yán)重位置主要分布在4條孔側(cè)位置，且2、4孔頂和1、3、5孔頂位置基本無麻面；b. 左側(cè)、右側(cè)0~1.0 m位置，四個(gè)象限的麻面均較嚴(yán)重，無規(guī)律；c. 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；無麻面的鋼管外表光滑，有定徑機(jī)軋輥留下的痕跡，如圖所示。

 中檢大冷床上觀察到7號(hào)坯料的麻面如圖所示，看上去很輕微，有如下幾個(gè)特征：a. 手感光滑，無凹凸不平感；b. 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；c. 孔頂位置基本無顏色差別，均為紅色氧化皮；d. 認(rèn)為孔側(cè)位置的灰色氧化皮為定徑過程壓平所致。

三、麻面缺陷的微觀分析

 至德鋼業(yè)技術(shù)人員對2205雙相不銹鋼無縫管樣品取樣進(jìn)行金相和掃描電鏡分析，結(jié)果表明：a. 樣品表面存在殘留的氧化鐵皮，氧化鐵皮厚度約0.08~0.1 mm，分為兩層，如圖所示；b. 內(nèi)層氧化鐵皮厚度約0.02 mm，較為致密，能譜確定成分為Fe2SiO4；c. 外層氧化鐵皮厚度約0.06 mm，較為疏松，能譜確定成分為氧化鐵。

四、討論與分析

 浙江至德鋼業(yè)有限公司針對2205雙相不銹鋼無縫管麻面問題進(jìn)行了系列實(shí)驗(yàn)，340mm外徑的管體的定徑量較小導(dǎo)致表面形成凹凸不平的麻面。而299mm外徑的管體定徑量較大導(dǎo)致外表形成光滑的灰色氧化皮層，但如后續(xù)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，仍然存在出現(xiàn)麻面的隱患。

 綜合宏觀、微觀分析結(jié)果認(rèn)為2205雙相不銹鋼無縫管屬于硬度較高的鋼種，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)硅含量在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，表內(nèi)能譜分析表明本次內(nèi)層殘留的Fe2SiO4厚度約20μm左右，外層氧化鐵約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℃，因此含硅量高的鋼高溫時(shí)剝離性均較差，容易殘留氧化鐵皮。27SiMn鋼種含Si量高達(dá)1.25～1.4%，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2205雙相不銹鋼無縫管坯料在1100~1300℃之間熱塑性隨著溫度的升高呈下降的趨勢。如果環(huán)形爐溫度升高，2205雙相不銹鋼無縫管系列產(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℃，生產(chǎn)節(jié)奏執(zhí)行雙相鋼牌號(hào)，得到如表的對比數(shù)據(jù)：

 通過對比數(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坯料的保溫時(shí)間，對2205雙相不銹鋼無縫管的尺寸沒有太大影響。后續(xù)對比2205雙相不銹鋼無縫管加熱工藝變更提高連軋前高壓水除磷壓力至130 kN的和未變更的進(jìn)行對比跟蹤，主要記錄了工藝參數(shù)、表面狀況及軋制力情況，如表得出數(shù)據(jù)為：

 根據(jù)已有結(jié)論及大生產(chǎn)數(shù)據(jù)的對比分析，進(jìn)行了雙相不銹鋼無縫管生產(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℃，生產(chǎn)節(jié)奏執(zhí)行2205牌號(hào)，提高連軋前高壓水除磷壓力至130 kN。對2205雙相不銹鋼無縫管生產(chǎn)的軋制力及尺寸情況，沒有明顯影響但可以有效抑制生產(chǎn)過程中的麻面問題。

  a. 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，∮330≥∮280≥∮250，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，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。

  b. 1220/1240℃環(huán)形爐+旁通工藝后，管體表面均無麻面，∮330、∮280及∮250坯料均未發(fā)現(xiàn)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。

  c. 1220/1240℃環(huán)形爐+步進(jìn)爐工藝對外徑的影響較小，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。

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

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

五、結(jié)論

 通過將環(huán)形爐均熱段溫度控制1230±10℃，生產(chǎn)2205雙相不銹鋼無縫管，提高連軋前高壓水除磷壓力至130 kN，可以有效抑制不銹鋼無縫管生產(chǎn)過程中的麻面問題。