碳素管坯钢钢坯表面裂纹成因探讨与生产工艺控制

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1、、{2)碳1司，锏埋，—．14一l8，{^^，1996年第3期~-F-}-}I碳素管坯钢钢坯表面裂纹成因探讨与生产工艺控制钢研所杜义本文通过对碳素管坯钢(管2。)钢种特点的分析．探讨了管坯钢钢坯表面裂纹的成因．分析总结了太铜平炉、转炉管坯钢生产工艺控翩及初轧翻铜道次与钢坯表面裂纹的关系．均热钢锭经过lO00mm初轧机开坯、轧成1前言l75×215、220X220ram两种规格的钢坯。碳素管坯钢(管20)是供无缝钢管厂钢坯经过酸洗、清理表面缺陷后送630生产热轧、冷拔低、中压锅炉用过热蒸汽中型轧机轧成75～l30ram的管坯。管、沸水管及石油化工和一般民

2、用无缝钢通常在钢坯上产生的表面裂纹，根据管的钢坯。其特点是要求钢质纯净、组织均其外观特征可以归纳为三种类型；第一种，匀，具有良好的冷、热加工性能尤其对管坯满面裂纹。分布在钢坯的四个面上，方向与的表面质量要求严格，不允许存在裂纹、结轧制方向相同．长度l0～50ram，深度l～疤、重皮等影响穿管质量的缺陷我公司自lOmm第二种，钢坯中间裂纹带。位于钢70年代生产碳素管坯钢以来，产量逐年增坯四个面的中间，沿着长度方向分布成一加．目前已达到30万吨／年。产品实物质量条裂纹带，带宽30~130mm，裂纹长度5～经过公司一条龙技术质量攻关曾达到较好70ram，深度

3、05～5ramI通常钢坯有一两水平．根据多年来管坯钢攻关的经验．分析个面相对严重。第三种，头尾段钢坯裂纹。总结生产工艺条件变化与钢坯表面质量的裂纹呈龟裂、树皮状，常伴随有肉眼可见的关系，正确判断影响管坯钢表面质量的因夹杂物，一般长度200~600mm。素，对于稳定和提高管坯钢的表面质量十3碳素管坯钢的特点分必要．标准规定碳素管坯钢(管20)钢中的2管坯钢生产工艺及钢坯表面裂纹含碳量为0．17～0．24。由碳钢在高温下特点的强度和塑性的关系可知，含碳量在我公司管坯钢生产，采用100吨碱性0．17左右钢的高温强度最高，塑性最低，平炉、50吨氧气顶吹转炉、l

4、8吨电炉等三对裂纹的敏感性最大。裂纹的产生决定于种炉型冶炼，模铸成5+6吨矩型钢锭。平钢的高温塑性，它与钢的化学成分、结晶凝炉、转炉钢锭红送到初轧，采用热装入四角固特点及钢质的纯洁度有关碳素管坯钢烧嘴式均热炉均热，电炉钢锭放冷后均热属于发生包晶反应的钢．凝固温度区问很太钢科技窄、线收缩大，容易产生热裂。附加的固态氏组织生成大量氧化铁，而这种低熔点的收缩，产生内应力，也容易导致热裂。因此，氧化物(熔点950℃)，在高温条件下破坏碳素管坯钢的结晶凝固过程潜伏着热裂的了钢锭表面细等轴晶层的金属的连续性倾向。尤其对于钢锭表面初生凝固层而言，因此，在热加工时钢坯

5、表面会产生大量平发生固态相变时更容易导致热裂如果注行于轧制方向的发裂。而采用硅加铝及完温高、注速快、表面激冷层薄、高温强度低、全用铝脱氧的钢，由于铜中铝和氧的亲和承受静压力小、模壁凹凸不平或存在夹杂力比硅和氧的亲和方大婚多，钢锭在加热等，将更加剧裂纹的产生。过程中侵入表层的氧．很快被更为活泼的铝原子夺走，而生成细小弥散分布的4冶炼工艺因素与钢坯表面裂纹的AlO夹杂。这样就大大减轻了氧对魏氏关系组织形态的作用。4．1终点碳由图1平炉和转炉在情炼过程中钢中氧含量与碳含量的关系曲线可以看出，当钢中的碳含量小于0．1时曲线斜率最大，说明在低碳时钢液中的氧波动范

6、围很大。太钢转炉在冶炼管20钢时，终点碳波动在0．06～0．16。终点碳与钢坯表面缺陷的面积关系由图2可以看出，终点碳小于0．1时，钢坯表面缺陷的分布面积在40～90；终点碳大于、等于0．1时，钢坯表面缺陷的分布面积在20~40，表面质量相对较好平炉冶炼管20钢时，预脱图1平炉、氧气转炉氧含量与碳含量的关系氧前钢中的含碳量波动在0．05～0．25。1．P曲=100kN／m时的碳与氧的平衡线含碳量小于0．1时，钢坯固表面气泡裂2．平炉冶炼中的金属氧含量范围3．氧气转炉冶炼中金属中的氧含量纹的降级率超过15；大于0．12时，钢坯的降级率小于5，钢坯的降级明

7、显降低。毒-00}4．2终脱氧方式及钢中残铝量脱氧方式不仅影响最终钢中的氧含量，而且还决定钢中的夹杂物数量、形状和分布，进而影响钢的热塑性。某厂试验证封明，采用硅脱氧的管20钢比采用低硅加铝脱氧及完全用铝脱氧的管20钢轧制后墨：叶’’钢坯的表面裂纹严重。进一步研究证明，采06810121416用硅脱氧的管20钢贯穿钢锭表面的细等蚌赢古■t×L0-。．％轴晶层存在严重的魏氏组织，其抗氧蚀性图2转炉冶炼管2O锕终点含碳差，在加热炉内受到氧的侵蚀，抗蚀差的魏量与钢坯表面缺路的关系·16·1996年第3冶炼管坯钢时，平炉采用吨钢加铝1公斤终脱氧；转炉采用吨钢加

8、铝0．8～1公斤终脱氧，可获得良好的脱氧效果和钢坯表面质量。管坯钢生产一度时期，以等量硅～铝～