2205双相不锈钢无缝管麻面缺陷的产生原因及控制措施

 浙江至德钢业有限公司针对2205双相不锈钢无缝管生产过程中出现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：2205双相不锈钢属于普通双相钢种，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℃，生产节奏执行P91牌号，以及提高连轧前高压水除磷压力至130 kN，可以有效控制麻面缺陷。

 2205双相不锈钢无缝管是当前应用最普遍的两种双相钢无缝管。华菱集团衡阳钢管有限公司是我国规模较大、品种齐全的无缝管生产基地，为我国华中、华南地区提供了大量的优质无缝管材；然而，在实际生产过程中，2205双相不锈钢无缝管表面经常出现麻面，导致后续外委修磨，不仅影响了生产进度，还增加了制造成本，在顾客的后期加工和使用过程容易产生进一步锈蚀，影响后续防锈和钢管使用寿命，也影响了顾客对我司钢管表面质量的良好印象。因此，对2205双相不锈钢无缝管麻面缺陷进行分析、探究和预防就显得十分重要。本文通过分析2205双相不锈钢无缝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参考。

一、生产工艺介绍及热轧过程参数信息采集

  2205双相不锈钢无缝管主要有两种生产工艺流程：

  1. 进步进炉工艺：坯料定尺锯切→环形炉加热→穿孔（毛管）→高压水除鳞→连轧（荒管）→步进炉加热→高压水除鳞→定径（光管）→大冷床冷却。

  2. 不进步进炉工艺（旁通工艺）：坯料定尺锯切→环形炉加热→穿孔（毛管）→高压水除鳞→连轧（荒管）→高压水除鳞→定径（光管）→大冷床冷却。

 浙江至德钢业有限公司通过对2205双相不锈钢无缝管钢号相关工艺参数分析，使用坯料直径为330mm，连轧前高压水压力为110MPa，定径前高压水压力为180MPa，针对钢管表面麻面问题严重的规格进行数据收集和取样分析。具体数据如表所示。

二、麻面缺陷的宏观分析

 浙江至德钢业有限公司通过对中检大冷床上的产品进行观察，发现4号坯料的麻面非常严重（粉笔内为麻面严重区域），如图所示，有如下几个特征：a. 麻面严重位置主要分布在4条孔侧位置，且2、4孔顶和1、3、5孔顶位置基本无麻面；b. 左侧、右侧0~1.0 m位置，四个象限的麻面均较严重，无规律；c. 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，如图所示。

 中检大冷床上观察到7号坯料的麻面如图所示，看上去很轻微，有如下几个特征：a. 手感光滑，无凹凸不平感；b. 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；c. 孔顶位置基本无颜色差别，均为红色氧化皮；d. 认为孔侧位置的灰色氧化皮为定径过程压平所致。

三、麻面缺陷的微观分析

 至德钢业技术人员对2205双相不锈钢无缝管样品取样进行金相和扫描电镜分析，结果表明：a. 样品表面存在残留的氧化铁皮，氧化铁皮厚度约0.08~0.1 mm，分为两层，如图所示；b. 内层氧化铁皮厚度约0.02 mm，较为致密，能谱确定成分为Fe2SiO4；c. 外层氧化铁皮厚度约0.06 mm，较为疏松，能谱确定成分为氧化铁。

四、讨论与分析

 浙江至德钢业有限公司针对2205双相不锈钢无缝管麻面问题进行了系列实验，340mm外径的管体的定径量较小导致表面形成凹凸不平的麻面。而299mm外径的管体定径量较大导致外表形成光滑的灰色氧化皮层，但如后续进行调质处理，仍然存在出现麻面的隐患。

 综合宏观、微观分析结果认为2205双相不锈钢无缝管属于硬度较高的钢种，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，当硅含量在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，表内能谱分析表明本次内层残留的Fe2SiO4厚度约20μm左右，外层氧化铁约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℃，因此含硅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1.25～1.4%，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2205双相不锈钢无缝管坯料在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，2205双相不锈钢无缝管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℃，生产节奏执行双相钢牌号，得到如表的对比数据：

 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2205双相不锈钢无缝管的尺寸没有太大影响。后续对比2205双相不锈钢无缝管加热工艺变更提高连轧前高压水除磷压力至130 kN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，如表得出数据为：

 根据已有结论及大生产数据的对比分析，进行了双相不锈钢无缝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℃，生产节奏执行2205牌号，提高连轧前高压水除磷压力至130 kN。对2205双相不锈钢无缝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。

  a. 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，∮330≥∮280≥∮250，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。

  b. 1220/1240℃环形炉+旁通工艺后，管体表面均无麻面，∮330、∮280及∮250坯料均未发现麻面。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。

  c. 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。

  d. 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。

  e. 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。

五、结论

 通过将环形炉均热段温度控制1230±10℃，生产2205双相不锈钢无缝管，提高连轧前高压水除磷压力至130 kN，可以有效抑制不锈钢无缝管生产过程中的麻面问题。