无缝钢管27SiMn麻面缺陷的产生原因及控制措施

陈松 王瑞

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。

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（作者单位：天津钢管集团股份有限公司）