2205雙相不銹鋼無縫管麻面缺陷的產生原因及控制措施

 浙江至德鋼業有限公司針對2205雙相不銹鋼無縫管生產過程中出現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：2205雙相不銹鋼屬于普通雙相鋼種，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℃，生產節奏執行P91牌號，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前應用最普遍的兩種雙相鋼無縫管。華菱集團衡陽鋼管有限公司是我國規模較大、品種齊全的無縫管生產基地，為我國華中、華南地區提供了大量的優質無縫管材；然而，在實際生產過程中，2205雙相不銹鋼無縫管表面經常出現麻面，導致后續外委修磨，不僅影響了生產進度，還增加了制造成本，在顧客的后期加工和使用過程容易產生進一步銹蝕，影響后續防銹和鋼管使用壽命，也影響了顧客對我司鋼管表面質量的良好印象。因此，對2205雙相不銹鋼無縫管麻面缺陷進行分析、探究和預防就顯得十分重要。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。

一、生產工藝介紹及熱軋過程參數信息采集

  2205雙相不銹鋼無縫管主要有兩種生產工藝流程：

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

  2. 不進步進爐工藝（旁通工藝）：坯料定尺鋸切→環形爐加熱→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。

 浙江至德鋼業有限公司通過對2205雙相不銹鋼無縫管鋼號相關工藝參數分析，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重的規格進行數據收集和取樣分析。具體數據如表所示。

二、麻面缺陷的宏觀分析

 浙江至德鋼業有限公司通過對中檢大冷床上的產品進行觀察，發現4號坯料的麻面非常嚴重（粉筆內為麻面嚴重區域），如圖所示，有如下幾個特征：a. 麻面嚴重位置主要分布在4條孔側位置，且2、4孔頂和1、3、5孔頂位置基本無麻面；b. 左側、右側0~1.0 m位置，四個象限的麻面均較嚴重，無規律；c. 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，如圖所示。

 中檢大冷床上觀察到7號坯料的麻面如圖所示，看上去很輕微，有如下幾個特征：a. 手感光滑，無凹凸不平感；b. 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；c. 孔頂位置基本無顏色差別，均為紅色氧化皮；d. 認為孔側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

 至德鋼業技術人員對2205雙相不銹鋼無縫管樣品取樣進行金相和掃描電鏡分析，結果表明：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

 浙江至德鋼業有限公司針對2205雙相不銹鋼無縫管麻面問題進行了系列實驗，340mm外徑的管體的定徑量較小導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致外表形成光滑的灰色氧化皮層，但如后續進行調質處理，仍然存在出現麻面的隱患。

 綜合宏觀、微觀分析結果認為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，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生層狀的Fe2SiO4，表內能譜分析表明本次內層殘留的Fe2SiO4厚度約20μm左右，外層氧化鐵約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℃，因此含硅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1.25～1.4%，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。如果環形爐溫度升高，2205雙相不銹鋼無縫管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℃，生產節奏執行雙相鋼牌號，得到如表的對比數據：

 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2205雙相不銹鋼無縫管的尺寸沒有太大影響。后續對比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的和未變更的進行對比跟蹤，主要記錄了工藝參數、表面狀況及軋制力情況，如表得出數據為：

 根據已有結論及大生產數據的對比分析，進行了雙相不銹鋼無縫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℃，生產節奏執行2205牌號，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。

  a. 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，∮330≥∮280≥∮250，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。

  b. 1220/1240℃環形爐+旁通工藝后，管體表面均無麻面，∮330、∮280及∮250坯料均未發現麻面。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。

  c. 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。

  d. 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。

  e. 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。

五、結論

 通過將環形爐均熱段溫度控制1230±10℃，生產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過程中的麻面問題。