浙江宏盛特鋼有限公司對310S不銹鋼管外折疊缺陷問題,以鋼的化學成份及冶煉，加工工藝等幾個方面進行了探討和研究,多方面分析和提出了產生310S不銹鋼管外折疊原因及需采取的措施。不銹鋼管外折疊是國內外冶金工作者已研究多年的課題: 就外折出現的幾率來看，以簿壁不銹鋼管為最多。我國近年來從不同的角度對310S不銹鋼管外折疊進行了研究。由于他們在研究這個問題時所面臨的條件不同,只是局部地分析了外折產生的原因。除了鋼的冶煉工藝對鋼管外折疊的影響之外,鋼的軋制工藝參數對外折疊的影響也是不容忽視的。浙江宏盛特鋼有限公司結合生產實際，全面系統地分析研究了采用650Kg錠型生產薄壁不銹鋼管產生外折的原因,并提出了減少外折疊的工藝措施。

一、冶煉

 鋼的冶煉過程中,鋼中有害元素氧、硫的脫除,穩定的溫度制度,正常的注溫注速以及爐料、鐵合金、輔料及盛鋼桶、鋼錠模的干燥清理程度都對鋼的質量有重要的影響。

 1.鋼液的脫氧程度對外折疊的影響

 眾所周知,氧是鋼中絕大多數缺陷產生的根源,降低鋼中含氧量將會大大改善鋼的質量。在采用合金脫氧條件下,鋼中的殘余鋁含量是脫氧程度的主要標志。經過電弧爐冶煉管坯鋼所產薄壁管的外折疊統計分析。發現鋁≤0.025%時,隨鋁含量的減小不銹鋼管的外折率顯著增加,鋁≤0.025%的爐數占統計數的71.1%,顯然不銹鋼管表面產生的外折缺陷與鋼的脫氧不良有直接的關系。

 2.鋼液的脫硫程序及硫磷比對外折疊的影響

 硫是鋼中的有害元素,在鋼脫氧不良且含硫量較高的條件下,熱加工時鋼的熱脆傾向將大為增加。適當提高鋼的含錳量、降低硫含量,增加鋼的錳硫比,可抑制鋼的熱脆傾向。經對薄壁不銹鋼管的統計分析，發現硫化錳<35%時,不銹鋼管的外折疊顯著增加。將硫化錳≥35的爐號分為一組, 硫化錳<35的爐號分為一組,可以看到后者總爐數為92爐,占總爐數的41.8%,平均外折率4.9%,比前者高出3.6%,可見硫含量及硫化錳比對外折疊的影響也是很大的。

 3.出鋼溫度及注溫注速對外折的影響

 鋼液澆注溫度對不銹鋼管坯的表面及內在質量都有顯著影響。在爐后無法調溫的情況下,控制好出鋼溫度是保證合理的澆注溫度的先決條件。低的出鋼溫度會導致澆注溫度偏低,不能保證鋼錠表面及內在質量,這是因為,注溫偏低使鋼水進入鋼錠模內便迅速凝固,不利于非金屬夾雜物的上浮,使夾雜物聚集在鋼錠底部和皮下層內,開坯時暴露在管坯表面而形成縱向裂紋、成為外折疊產生源。管坯鋼的澆注溫度及速度很大程度上決定著管坯的表面質量,用新包、涼包及涼鋼錠模澆注對管坯表面影響也很大。

二、注溫對外折疊的影響

  注溫是鋼錠澆注工藝的一個重要參數。合理的注錠溫度是管坯鋼質量重要的保證條件�？梢钥闯�,開注溫度在1568-1588℃時、鋼管上的外折疊最少,而<1568℃時外折疊隨溫度的降低而急劇上升、>1588℃時外折疊隨溫度的升高而增多,只是不象<1568℃時那樣顯著。

  1.注速對外折的影響

   除注溫外,注速是鋼錠澆注工藝的另一個重要參數。較慢的注速使鋼液在錠模中平衡上升,有助于非金屬夾雜物的上浮,而較快的注速使鋼液在錠模中產生翻花,導致保護渣被卷入鋼液造成嚴重的非金屬夾雜,由此鋼錠表面及內在質量變壞。實際生產中一般采用“高溫慢注、低溫快注”的方法進行澆注。對開注溫度在1568-1588℃內澆注的管坯鋼共48爐的結果進行了統計,注速在3.53mm時,十位外錠盤折疊最少,隨著注速的加快,外折疊有增加的趨勢。

  2.新包、涼包對外折的影響

  浙江宏盛特鋼有限公司在鋼中外來大型夾雜物中有70-75%是來自耐火材料,高鋁磚受低碳鋼侵蝕程度比高碳鋼嚴重,因此用高鋁磚砌筑的新包在盛310S不銹鋼水時其耐火材料會大量進入鋼水之中造成非金屬夾雜,使鋼錠表面及內在質量變壞。在研究澆注對外折的影響時,發現有部分爐號用新包澆注鋼水而產生大量外折缺陷,另外還有一部分爐號用涼包及未經烘烤的鋼包澆注也產生大量外折缺陷(如表1)。這是因為,除新包之外涼包內襯耐火材料含有大量水分,在盛裝鋼水時使鋼中氣體含量劇增而使鋼錠表面及內在質量變壞,使用生銹的鋼錠模和涼鋼錠模也同樣如此。

三、開坯清理

 由鋼錠軋制而成的管坯,往往存在煉鋼和開坯的雙重表面缺陷,如表面裂紋、折疊、結疤、劃痕,開坯后必須清理干凈。但清除的缺陷是肉眼可見的,肉眼不可見的缺陷是不清除的。對管坯表面進行清理,一方面可清除因軋制而產生的表面缺陷,另一方面可清除因煉鋼操作不當造成的表面缺陷,使轉入穿孔制管工序的管坯表面質量得到保證,從而減少外折廢品。生產實踐表明:管坯表面的裂紋一般分為兩類。一類是因帽口未切凈造成的,一般在400-800mm長度范圍內,裂紋長度10-30mm,深度0.5-1.5mm,這樣的管坯制管后因外折疊而報廢。另一類是整個管坯的周身分布著長短不等的微細裂紋,采用修磨辦法無法全部清理干凈。這類缺陷的深度一般為0.3-0.7mm,長度50-300mm之間,在管坯加熱時間短、穿孔溫度較低的情況下很容易演變發展成為外折疊缺陷。

四、管坯加熱

 管坯的加熱溫度是不銹鋼管生產中的一個主要參數,良好的加熱對穿孔的毛管內外表面質量有極大的保證作用,管坯表面存在彌散性小裂紋時對溫度更為敏感,即產生外折幾率更大,而對于表面不好的管坯,適當延長在爐內的保溫時間則對減少外折疊有明顯的作用。

 1.加熱溫度對外折疊的影響

 將管坯加熱到一定的溫度,使其具有良好的塑性,并將管坯內部存在的對管坯質量有影響的不利因素減少到最低程度是我們所希望的。表2為在Φ100mm無縫機組上實測的管坯及荒管溫度對外折影響的實際數據。實測結果表明:在較低的溫度穿孔時,表面小裂紋對外折的影響較大,而加熱溫度較高則可顯著減輕表面小裂紋進一步擴大的傾向。表2中后三個爐號的管坯除去個別的幾支有嚴重裂紋的帽口之外,其余表面基本無缺陷、制管也未出現外折疊,可見當管坯質量優良可以進行低溫軋制,這樣有利于節能降耗。

 2.加熱時間

 浙江宏盛特鋼有限公司研究了管坯加熱時間對外折的影響后指出: 隨著管坯加熱時間的延長,其外折疊增多。研究的結果表明:外折疊隨管坯加熱時間的延長而減少。對此現象可以這樣解釋: 管坯加熱時不但要有足夠的溫度,而且要有足夠的時間,這樣才能保證管坯有最佳的塑性; 由于管坯表面存在著微裂紋,隨管坯在爐內加熱時間的延長,微裂紋周圍的金屬逐漸變為氧化鐵皮而脫落,從而減少了管坯在穿孔時其裂紋發展成為外折疊的機會(鈍化了裂紋在穿孔時繼續擴展的傾向)。

 對加熱溫度在1150-1200℃之間環形爐生產的薄壁管進行了分析,證實了如上結論。由圖看出:當加熱時間一小時時,外折率可降到3%以下,這個加熱時間與規程中規定的7-9min/cm是相吻合的。某公司由Φ100mm無縫機組在環形爐.上的加熱時間大部分在0.75-1.00h之間,顯然不銹鋼管表面的外折疊缺陷多與加熱時間太短有著很大關系。

 3.斜軋穿孔

   不銹鋼管的外折疊缺陷主要集中出現在薄壁不銹管上,就熱軋鋼管的變形方式而言,斜軋穿孔中的扭轉變形是導致毛管外折疊產生的重要力學條件。扭轉變形越大外折疊越多。在穿同一尺寸薄壁毛管時,前進角、頂伸量和管坯直徑是一定的,影響扭轉變形的主要因素是軋輥距和導板距。宏盛特鋼研究了導板距和軋輥距對扭轉變形的影響時指出:導板距和軋輥距對扭轉變形的影響實際上是橢圓度系數對扭轉變形的影響,在實際操作中調整好橢圓度系數是至關重要的。

五、預付措施

 1.改善脫氧,降低硫含量、提高錳硫比,按表控制鋼的化學成分。

 2.在合理的注溫注速下澆注鋼錠。注錠溫度應在1568-1588℃,澆注速度按3.5-4.5mm/sec控制,高溫慢注、低溫快注;

 3.使用的爐殼、出鋼槽和大包必須在高火以上,大包應烘烤并使用燙過的鋼錠模。

 4.冶煉時創造良好的溫度條件。310S不銹鋼的熔點為2120℃,澆注過程平均溫降為45℃,(十位錠盤),包內鎮靜平均溫降15℃,出鋼至大包的平均溫降為40℃,故出鋼溫度應為1620℃,預脫氧溫度應為1630℃。

 5.管坯應酸洗清理,表面裂紋、折疊、劃道、結疤以及鋸切產生的飛邊均應清除掉,存在有大面積彌散狀小裂紋而無法清理時可考慮判為其他用途的鋼材;

 6.管坯的加熱溫度應在1170-1200℃,加熱時間7-9min/cm,生產中可采用每穿50支管坯停機保溫10-20min,在穿孔機前臺待穿的管坯不能超過1支。對存在彌散狀小裂紋的管坯適當延長加熱時間或改軋厚壁管。

 7.穿孔時正確調整導板距和軋輥距,控制好橢圓度系數,認真檢查頂頭尺寸和導板尺寸,操作時經常檢查導板處是否有粘鋼、夾鐵存在,導板開裂、掉塊時應及時更換。

 影響310S不銹鋼管外折疊的因素很多。鋼錠的內在質量是影響鋼管外折疊的內因,管坯的表面清理、加熱工藝參數和穿孔工藝參數是影響鋼管外折疊的外因。通過合理地控制鋼的冶煉、開坯清理和穿孔工藝,是能夠減少鋼管的外折疊的。本研究結果對其他鋼種的不銹鋼管外折疊防止有著重要的參考價值。