管线钢边部缺陷的预防与控制措施

谭巧丽

摘 要：通过应用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电镜来进行管线钢边部质量问题做出详细分析，同时得到如下结论：管线钢“边裂”问题的出现是因为铸坯角部裂纹遗传到产品之后所形成的;管线钢轧制生产阶段，如果边角位置上的金属延伸不能达到均匀性标准，进入到钢表面就会出现“细线”缺陷。通过倒角结晶器和连铸弱冷工艺、增加边角位置温度等方式能够消除这些缺陷问题。

关键词：管线钢;缺陷;裂纹

连铸连轧工艺因为没有实施下线清理作业，所以容易导致铸坯表面缺陷问题直接演变到成品中，就会出现产品质量不足的情况，造成巨大的经济损失。导致该缺陷的原因进行深入分析，然后采取必要的预防和处理方式，可以切实提高产品质量，给企业创造更高的经济效益。基于此，本文重点进行连铸连轧工艺的管线钢生产阶段缺陷问题进行研究，了解造成缺陷的原因，并且总结出相应措施，能够消除缺陷问题，提高产品质量。

1管线钢边部缺陷宏观形貌特征

管线钢现行生产工艺如下：铁水预脱硫——转炉冶炼——炉外精炼——连铸——加热——粗轧——精轧——层流冷却——卷取——取样检验——包装入库。

经过深入的现场取样分析和了解，将管线钢边部缺陷主要分成如下两类：一类是舌状或者鳞片状形式出现，而根本直接和钢本体连接到一起，一般生产实践中都叫做“边裂”缺陷;另一类以线状的形式存在，一般叫做是“细线”缺陷。这些缺陷通常都是出现在与钢板边缘相距5～35mm区域，上、下位置都有可能出现。边裂缺陷分布是不均匀的，多数随机出现与不同表面，很多都是连续分布的。

2管线钢边部缺陷微观检验分析

连铸、加热和轧制等工序都容易出现缺陷问题，为了能够深入了解和分析刚边部缺陷问题，了解形成原因，就要从微观特征做出分析，确定造成缺陷问题的工序，通过显微镜、透射电镜等多种方式来作出进一步的分析。

首先是在生产系统内选择两块存在缺陷问题的铸坯部件作为试样，编为1#、2#。试样钢种为X65。1#试样观察之后发现其铸坯角横裂，主要是出现在内弧的侧振痕波谷位置行，2#主要是以窄面纵裂的形式存在。该试样分割操作是通过线切割的方式来进行使用4%的硝酸进行侵蚀，光学显微镜进行内部组织检查。

经过深入的结构分析，1#试样裂纹两侧出现了微观状态和没有缺陷的组织是相似的，这就表示裂纹出现之后，是以低温铸坯裂纹形式存在。该裂纹形式多数是在矫直过程中存在抗张应力而出现的，也可能是铌钢材质才会出现的裂纹。从材质的能谱方面展开分析，1#试样裂纹的位置上形成了大量的Nb、Ti碳氮化物，这些物质的出现导致其低温脆性的增大，极易造成角部横裂纹的存在。2#试样金相观察，特点和1#是有明显区别的，其会沿着晶界而扩展、延伸，并且分析两侧的组织形式，要比正常组织细，这就表示裂纹属于高温裂纹的形式。那么，该裂纹多数是因为结晶器初生坯壳厚度不能达到均匀性标准，或许是冷却不合理导致的，也可能是保护渣异常等，结晶器在内部生长无法达到均匀性，热应力与静压力的共同影响之下，在薄弱的位置上就会产生纵裂，铸坯生产环节步入到二冷区后，裂纹会有所发展。能谱分析后能够了解到，2#试样裂纹处Al、Mg、Ca、Si元素含量较高，这就表示裂纹发生的周边区域的杂质含量比较高。

以宏观方面展开分析，边裂是在粗轧环节就存在了，与成品出现的位置是相同的，处于距离边部35mm的位置上，更加验证是在粗轧阶段就形成了。此外，可以发现，在经过立辊轧制生产阶段后，中间坯边角位置上的棱角比较分明，已经出现了细线缺陷问题。

进行钢板表面缺陷分析后发现，一般会将成品缺陷位置是否有氧化雾点、脱碳与组织流变等作为判断缺陷问题的依据，主要是确定是在炼钢还是在轧钢的工序中形成的。这是因为氧化雾点、脱碳都是在高温条件下出现的，所以比较容易做出判断。针对管线钢产品边部缺陷试样检测之后了解到，很多“边裂”试样都有明显的氧化雾点、脱碳与组织流变的问题，缺陷位置上出现比较多的氧化铁，且碾轧痕迹明显。在利用扫描电镜和能谱仪实施分析之后，缺陷处的氧化雾点中Si含量达到13.81At%。得到如下结论：“边裂”缺陷的存在是因为铸坯角裂纹而导致的，特别是角横裂纹会延伸到成品中。而“细线”的实际情况分析，这种缺陷很多都是因为轧件角部传热速度快、温度比较低而出现的分布不均匀，侧面翻平变形环节，导致“折叠”的出现，压入钢板表面所形成的。

3消除管线钢边部缺陷的措施

在深入的了解和分析了管线钢边部缺陷，在连铸工序上应该保证其拉速达到稳定性要求、表面出现液位波动变化、提升连铸辊配列检查与管理水平等方面，同时还要结合实际情况进行必要的试验检测，以提升产品的质量水平。

3.1降低铸坯冷却强度

因为铸坯角部裂纹形成原因和该位置冷却强度有着直接的联系，也就是说在出现冷却不均匀的条件下就会导致局部应力变形的问题，通常都会在振痕波谷的位置上出现裂纹缺陷，在矫直段的位置上出现更加严重的裂纹，所以应该进行连铸一冷、二冷进行弱冷曲线控制，确保生产有序开展的条件之下，要尽量的降低铸坯冷却强度。

3.2采用带倒角结晶器

为了能够更好的处理铸坯角部二维传热、冷却强度比较高的现象，研发出高新技术水平的倒角结晶器装置。把原有结晶器的内部结构做出改进，铸坯角部并不会再设置直角的形式，能够保证角部冷却达到均匀性的要求，可以提升传热效果，确保表面质量合格。

3.3减少粗轧机间冷却水量

总结实践经验可以发现，管线边部存在“细线”缺陷多数都是因为粗轧环节的轧件边角温度比较低而出现的，要想处理这一缺陷问题，需要做好轧制工序的管控。在生产中要做好遮蔽处理，通过粗轧除磷与轧辊冷却水量控制等方式，使得边角位置温度得以控制，就能够消除“细线”的缺陷。

4结论

（1）管线钢铸坯角部容易出现横裂纹、纵裂纹，而经过轧制加工之后会导致“边裂”问题的存在，严重影响产品的质量。（2）轧制生产环节中，因为邊角位置温度比较低，使得角部金属延伸不能达到均匀性标准，造成“折叠”问题的出现，进入到钢板表面结构之后就会出现“细线”的缺陷。（3）采用新型倒角结晶器、适当降低铸坯冷却强度、减少粗轧过程中冷却水量等措施都能够有效消除缺陷问题。

参考文献

[1]李世禧.金属材料焊接成型中存在的缺陷及控制措施[J].信息记录材料，2019.

[2]叶召群.工业管道安装过程中的焊接缺陷与预防措施综述[J].建筑与装饰，2019，000（008）：142-143.

[3]程政，缪成亮，王章岭，等.X80管线钢边部裂纹成因分析与改进[J].中国冶金，2019，029（008）：76-79.