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无缝钢管缺陷——无缝钢管管坯的低倍组织缺陷——管坯疏松和缩孔

2019-10-21710
       连铸圆管坯的疏松和缩孔存在于连铸圆管坯中心部分的等轴晶区内。管坯疏松是因铸坯在凝固过程中的超前晶粒作用,液态金属运动基于向凝固方向冷却产生收缩而受到了阻碍,或是因管坯在液态部分下沉的晶粒妨碍着铸坯的补缩而形成的。当疏松达到一定程度时,铸坯就会出现缩孔。因此,连铸圆管坯的疏松和缩孔是不可避免的无缝钢管管坯质量缺陷,是连铸工艺特性所决定的。

连铸圆管坯的缩孔在管坯中呈断续存在,并不贯穿于整支管坯中。由于连铸圆管坯的疏松和缩孔是连铸工艺所固有的、不可避免的缺陷,因此,也就不可能予以消除。比较理想的情况应该是连铸圆管坯中应有较低级别的疏松和缩孔。连铸圆管坯的疏松评级图见图2-6。连铸圆管坯的缩孔评级图见图2-7。

 

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值得一提的是,分布密度比较均匀、弥散度高的连铸圆管坯中心疏松,对于斜轧穿孔过程不但没有危害,反而是有利的。这是因为存在中心疏松的连铸圆管坯在进行斜轧穿孔时,可以减小对顶头的压力;同时合适的连铸圆管坏中心疏松也不会对无缝钢管的内表面质最产生不良影响。一般认为,连铸圆管坯中心部分含有疏松的等轴晶区的面积越大越好,此时柱状

晶区相对较小,且等轴晶区的“疏松程度”会比较轻微,连铸圆管坯在斜轧穿孔时不会因柱状晶区发达而导致穿孔毛管产生内折。

北京科技大学朱景清教授等在某厂的试验,也证实了连铸圆管坯带有比较均匀的疏松和较小的缩孔,对斜轧穿孔毛管的质量并无太大的影响。

试验过程如下:用材质为25Mn5、规格为φ270mm的连铸圆骨坯进行人为轧卡试验,然后纵剖穿孔毛管轧卡试样,做宏观拍摄,毛管轧卡试样再经酸洗后进行分析,结果如图2-8所示。

 

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从该轧卡试样可见,在顶头鼻部前端有一条宽度约为5mm的金属带,此金属带将顶头与已经开始开裂的管坯中心缩孔区隔开。这条隔离带称之为“隔墙”。该“隔墙”是因金属流动而造成的,并不是氧化铁皮或其他异物。在管坯斜轧穿孔时,由于“隔墙”的存在,防止了连铸圆管坏中心开裂处的金属发生氧化,从而避免了毛管产生内折、裂纹等缺陷。

从上述试验结果来肴,尽管连铸圆管坯的中心疏松是钢水凝固过程中不可避免的管坯质量缺陷,但是由于“隔墙”现象的存在,连铸圆管坯在斜轧穿孔变形过程中并不一定会使毛管产生内折,其关键取决于连铸圆管坯疏松区面积的大小以及疏松和偏心的程度。

连铸圆管坯的中心疏松区面积大,表明管坯的柱状晶区相对不太发达;而疏松区偏向铸坯的某一侧,则表明铸坯的另一侧柱状晶区大。为了避免连铸圆管坯在斜轧穿孔时产生毛管内折,应尽可能保证将穿孔顶头控制在管坯的疏松区范围以内。如果能保证无缝钢管管坯在此条件下进行斜轧穿孔,那么毛管就不太容易产生穿孔内折。

同样,对于连铸圆管坯中存在的不连续且尺寸较小的中心缩孔,只要在加热过程中不与空气接触,斜轧穿孔时金属在没有被氧化的情况下,缩孔可以得到“焊合”,因而毛管不会产生穿孔内折。但是,当连铸圆管坯的端面存在开放形缩孔时,在加热过程中,金属发生氧化,斜轧穿孔时因缩孔不能“焊合”而会造成管端内折;当连铸圆管坯存在过大的缩孔时,在斜轧穿孔过程中,会造成顶头前的孔腔处金属发生氧化,经轧制后会造成荒管内表面形成翘皮状内折裂纹。因此,YB/T 4149-2006标准规定了连铸圆管坯允许2级以下的不连续缩孔存在,而不允许连铸圆管坯端面的缩孔及连续的过大(2级以上)的缩孔存在。


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