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钢管管坯缺陷的检查和清理

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缺陷检查: 

一般采用肉眼检查。对表面质量要求比较高,而且氧化铁皮比较厚的氧化铁皮比较厚的管坯,检查前可以采用酸洗或者喷丸处理将管坯表面氧化铁皮去除,是表面缺陷裸露出来,便于目视检查。 

目视检查室最常用的,但是其可靠性查。还可以采用磁感应探伤的方法检查管坯表面及表层的缺陷。电磁感应探伤的方法有很多,比如有:干荧光磁粉探伤法、涡流探伤法、电磁探伤法。 

管坯的低倍组织检查一般采用硫印法和酸浸法。硫印检验是用相纸显示试样上的硫偏析。它可以显示管坯中的裂纹、偏析、低倍组织、夹杂分布。酸浸法是选用不同的腐蚀药、剂,对管坯缺陷和钢基体进行浸蚀由于管坯缺陷和钢基体的浸蚀程度不同,使原本难以鉴别的细小尺寸的管坯缺陷都可以显示出来。 

缺陷的清理: 

火焰清理、风铲清理、手动砂轮清理和自动砂轮清理、车削和砂带清理 

圆钢修磨.jpg圆钢修磨机.jpg

管坯圆钢修磨现场

连铸圆管坯的低倍组织缺陷

连铸圆管坯低倍组织主要由3个区组成:靠外表层的等轴细晶区、像树枝状的晶体组成的柱状晶区、中心是粗大的的等轴晶区 

连铸圆坯的低倍组织缺陷对管坯的加工性能、力学性能和钢管质量产生很大的影响。常见的低倍组织缺陷有:管坯皮下气泡、疏松、缩孔、皮下裂纹、中心裂纹、组织偏析等。 

管坯的皮下气泡:存在连铸坯表面的附近,形态为椭圆形。一般认为钢水脱氧不足是管坯皮下气泡产生的主要原因。一般需要对保护渣、铁合金、钢包、中间包进行烘烤、注流采用保护浇注。对于要求更高的钢种,还要采用炉外精炼的方法对钢水进行脱气。存在皮下气泡的连铸圆管坯,在加热炉加热时气泡内表面会被氧化,轧后无法焊合就会形成钢管表面缺陷。 

低倍组织缺陷.jpg

管坯皮下裂纹:存在于连铸圆管坯的柱状晶区和表面细晶区过渡附近。距离管坯表面3~10 mm。只要此裂纹不贯通到外表面,就不会被氧化,在轧制压力的作用下会焊合。一般不会产生严重的表面质量。 

中间裂纹和中心裂纹:存在于连铸圆坯的柱状晶区,一般来讲中间裂纹的方向和柱状晶的方向是一致的。有研究表明,连铸管坯的中间裂纹和中心裂纹是造成无缝钢管内折的主要原因。穿孔时,管坯在轧辊和导向工具所组成的椭圆孔型中受到反复拉压应力的作用,其中间裂纹或中心裂纹得到扩张或氧化,产生钢管内折。连铸圆坯的中心裂纹或者中间裂纹扩张以后而形成的钢管内折,一般较深,常常会造成钢管废品。 

管坯的疏松与缩孔:存在于管坯中心部分的等轴晶区内。管坯疏松是因为铸坯在凝固过程中超前的晶粒作用,液态金属运动基于向凝固方向冷却产生收缩受到阻碍,或者由管坯液态部分下沉的晶粒妨碍铸坯的补缩形成。当疏松达到一定程度的时候,铸坯就会出现缩孔。其分布状态在管坯中不连续。分布密度比较均匀、弥散度较高的连铸管坯中心疏松,对斜轧穿孔过程不但没有危害,反而是有利的。北京科技大学朱景清教授通过实验已经证明该点。并且,在顶头鼻部前端有一个5 mm的金属带,此金属将开裂的管坯中心与顶头分开,从而避免了内折和裂纹的缺陷。 

管坯的偏析:包括组织偏析、成分偏析和结晶区域偏析等。存在穿晶的连铸管坯必须报废,绝对不允许投放轧管。


管坯的显微组织缺陷

一般来讲,管坯标准没有对管坯的标准进行规定,但是对于有特殊要求的合金钢管、高合金钢管管坯的显微组织则有相应的要求。这些要求只要是体现在管坯的成分、管坯的成分和组织均匀性以及非金属夹杂物的含量和分布形态上。

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当管坯中含有As 、Pb、Sn、Bi等有害元素时,由于这些元素几乎完全不溶于结晶区的晶内分布上在晶界上,管坯加热到一定的温度后,这些比钢熔点低得多的元素就先期开始熔化,从而削弱了晶粒间的联系,在管坯热变形时就容易产生金属破裂,从而产生大量的质量缺陷。当管坯的成分和组织不均匀并且产生严重的偏析时,会使钢管出现严重的带状组织,从而严重影响钢管的力学性能和耐蚀性能。管坯的夹杂物含量太多,特别是呈簇状分布并形成大型夹杂物之后,不仅会严重影响钢管的性能,而且可能会使钢管在生产过程中产生裂纹。

钢中的有害元素,往往是因为冶炼技术或者成本的原因使其很难在钢水中去除。电炉炼钢时,废钢的有害元素往往会更高。钢的冶炼一般采用精料的方针。

管坯的成分和偏析往往是因为钢水的冶炼时间不够(往往使用完全电炉炼钢时更加突出) 或者是因为钢水的搅拌效果不好。当冶炼合金钢的时候,尤其是冶炼高合金钢,可以将铁合金先在工频炉中熔化,再将其加入到精炼炉而不是直接将铁合金加入到精炼炉。可以缩短钢水在精炼炉中的冶炼时间,又有利于钢水的成分均匀化。

管坯的非金属夹杂物是不可避免的。它是钢中的铁和氧、硫、氮等作用形成的化合物;也有可能是炼钢和浇注是混入的耐火材料碎片。Si、Al、Fe、Cr、Ca、Mg等的氧化物。金属夹杂物的存在会导致金属塑性变差,使钢在加工时变形不一致或者导致钢管开裂。钢中的非金属夹杂物的包括内生非金属夹杂物和外来非金属夹杂物。内生的非金属夹杂物是钢水脱氧、二次氧化或者钢液冷却和凝固过程中造成的。主要有以下三个来源

a) 加入脱氧剂后形成的脱氧产物,裸露的钢液被大气氧化和被耐火材料氧化而生成的二次氧化物;

b) 来源耐火材料的夹杂物,它是由于耐火材料渣线或者内衬受到化学腐蚀或者机械侵蚀而生成的产物;

c) 卷渣产生的夹杂物,它是因为渣-钢界面上的钢水流速较大以及渣的乳化而使液态的渣滴入钢液中。

抑制钢液漩涡的方法:

a) 优化钢水出口的挡渣结构;

b) 在钢水出口附近插入挡板;

c) 临时关闭钢水出口,可以有效抑制漩涡;

d) 吹起,可以延迟钢液漩涡的产生

防止钢水的二次氧化主要是控制炉渣对钢水的二次氧化;控制气氛防止钢水的二次氧化;看着耐火材料对钢水的二次氧化等。采用钢包精炼技术和中间包冶金技术可以减少钢中的非金属夹杂。所有的钢包精炼炉,均具有去除非金属夹杂的功能。其主要功能是通过脱气 减少钢水的二次氧化,并且在精炼过程中有足够的时间使钢液中的非金属夹杂上浮进入渣中 

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