管線鋼邊部缺陷的預防與控制措施

譚巧麗

摘?要：通過應用光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡和透射電鏡來進行管線鋼邊部質量問題做出詳細分析，同時得到如下結論：管線鋼“邊裂”問題的出現是因為鑄坯角部裂紋遺傳到產品之后所形成的;管線鋼軋制生產階段，如果邊角位置上的金屬延伸不能達到均勻性標準，進入到鋼表面就會出現“細線”缺陷。通過倒角結晶器和連鑄弱冷工藝、增加邊角位置溫度等方式能夠消除這些缺陷問題。

關鍵詞：管線鋼;缺陷;裂紋

連鑄連軋工藝因為沒有實施下線清理作業，所以容易導致鑄坯表面缺陷問題直接演變到成品中，就會出現產品質量不足的情況，造成巨大的經濟損失。導致該缺陷的原因進行深入分析，然后采取必要的預防和處理方式，可以切實提高產品質量，給企業創造更高的經濟效益。基于此，本文重點進行連鑄連軋工藝的管線鋼生產階段缺陷問題進行研究，了解造成缺陷的原因，并且總結出相應措施，能夠消除缺陷問題，提高產品質量。

1管線鋼邊部缺陷宏觀形貌特征

管線鋼現行生產工藝如下：鐵水預脫硫——轉爐冶煉——爐外精煉——連鑄——加熱——粗軋——精軋——層流冷卻——卷取——取樣檢驗——包裝入庫。

經過深入的現場取樣分析和了解，將管線鋼邊部缺陷主要分成如下兩類：一類是舌狀或者鱗片狀形式出現，而根本直接和鋼本體連接到一起，一般生產實踐中都叫做“邊裂”缺陷;另一類以線狀的形式存在，一般叫做是“細線”缺陷。這些缺陷通常都是出現在與鋼板邊緣相距5～35mm區域，上、下位置都有可能出現。邊裂缺陷分布是不均勻的，多數隨機出現與不同表面，很多都是連續分布的。

2管線鋼邊部缺陷微觀檢驗分析

連鑄、加熱和軋制等工序都容易出現缺陷問題，為了能夠深入了解和分析剛邊部缺陷問題，了解形成原因，就要從微觀特征做出分析，確定造成缺陷問題的工序，通過顯微鏡、透射電鏡等多種方式來作出進一步的分析。

首先是在生產系統內選擇兩塊存在缺陷問題的鑄坯部件作為試樣，編為1#、2#。試樣鋼種為X65。1#試樣觀察之后發現其鑄坯角橫裂，主要是出現在內弧的側振痕波谷位置行，2#主要是以窄面縱裂的形式存在。該試樣分割操作是通過線切割的方式來進行使用4%的硝酸進行侵蝕，光學顯微鏡進行內部組織檢查。

經過深入的結構分析，1#試樣裂紋兩側出現了微觀狀態和沒有缺陷的組織是相似的，這就表示裂紋出現之后，是以低溫鑄坯裂紋形式存在。該裂紋形式多數是在矯直過程中存在抗張應力而出現的，也可能是鈮鋼材質才會出現的裂紋。從材質的能譜方面展開分析，1#試樣裂紋的位置上形成了大量的Nb、Ti碳氮化物，這些物質的出現導致其低溫脆性的增大，極易造成角部橫裂紋的存在。2#試樣金相觀察，特點和1#是有明顯區別的，其會沿著晶界而擴展、延伸，并且分析兩側的組織形式，要比正常組織細，這就表示裂紋屬于高溫裂紋的形式。那么，該裂紋多數是因為結晶器初生坯殼厚度不能達到均勻性標準，或許是冷卻不合理導致的，也可能是保護渣異常等，結晶器在內部生長無法達到均勻性，熱應力與靜壓力的共同影響之下，在薄弱的位置上就會產生縱裂，鑄坯生產環節步入到二冷區后，裂紋會有所發展。能譜分析后能夠了解到，2#試樣裂紋處Al、Mg、Ca、Si元素含量較高，這就表示裂紋發生的周邊區域的雜質含量比較高。

以宏觀方面展開分析，邊裂是在粗軋環節就存在了，與成品出現的位置是相同的，處于距離邊部35mm的位置上，更加驗證是在粗軋階段就形成了。此外，可以發現，在經過立輥軋制生產階段后，中間坯邊角位置上的棱角比較分明，已經出現了細線缺陷問題。

進行鋼板表面缺陷分析后發現，一般會將成品缺陷位置是否有氧化霧點、脫碳與組織流變等作為判斷缺陷問題的依據，主要是確定是在煉鋼還是在軋鋼的工序中形成的。這是因為氧化霧點、脫碳都是在高溫條件下出現的，所以比較容易做出判斷。針對管線鋼產品邊部缺陷試樣檢測之后了解到，很多“邊裂”試樣都有明顯的氧化霧點、脫碳與組織流變的問題，缺陷位置上出現比較多的氧化鐵，且碾軋痕跡明顯。在利用掃描電鏡和能譜儀實施分析之后，缺陷處的氧化霧點中Si含量達到13.81At%。得到如下結論：“邊裂”缺陷的存在是因為鑄坯角裂紋而導致的，特別是角橫裂紋會延伸到成品中。而“細線”的實際情況分析，這種缺陷很多都是因為軋件角部傳熱速度快、溫度比較低而出現的分布不均勻，側面翻平變形環節，導致“折疊”的出現，壓入鋼板表面所形成的。

3消除管線鋼邊部缺陷的措施

在深入的了解和分析了管線鋼邊部缺陷，在連鑄工序上應該保證其拉速達到穩定性要求、表面出現液位波動變化、提升連鑄輥配列檢查與管理水平等方面，同時還要結合實際情況進行必要的試驗檢測，以提升產品的質量水平。

3.1降低鑄坯冷卻強度

因為鑄坯角部裂紋形成原因和該位置冷卻強度有著直接的聯系，也就是說在出現冷卻不均勻的條件下就會導致局部應力變形的問題，通常都會在振痕波谷的位置上出現裂紋缺陷，在矯直段的位置上出現更加嚴重的裂紋，所以應該進行連鑄一冷、二冷進行弱冷曲線控制，確保生產有序開展的條件之下，要盡量的降低鑄坯冷卻強度。

3.2采用帶倒角結晶器

為了能夠更好的處理鑄坯角部二維傳熱、冷卻強度比較高的現象，研發出高新技術水平的倒角結晶器裝置。把原有結晶器的內部結構做出改進，鑄坯角部并不會再設置直角的形式，能夠保證角部冷卻達到均勻性的要求，可以提升傳熱效果，確保表面質量合格。

3.3減少粗軋機間冷卻水量

總結實踐經驗可以發現，管線邊部存在“細線”缺陷多數都是因為粗軋環節的軋件邊角溫度比較低而出現的，要想處理這一缺陷問題，需要做好軋制工序的管控。在生產中要做好遮蔽處理，通過粗軋除磷與軋輥冷卻水量控制等方式，使得邊角位置溫度得以控制，就能夠消除“細線”的缺陷。

4結論

（1）管線鋼鑄坯角部容易出現橫裂紋、縱裂紋，而經過軋制加工之后會導致“邊裂”問題的存在，嚴重影響產品的質量。（2）軋制生產環節中，因為邊角位置溫度比較低，使得角部金屬延伸不能達到均勻性標準，造成“折疊”問題的出現，進入到鋼板表面結構之后就會出現“細線”的缺陷。（3）采用新型倒角結晶器、適當降低鑄坯冷卻強度、減少粗軋過程中冷卻水量等措施都能夠有效消除缺陷問題。

參考文獻

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