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無縫鋼管缺陷——無縫鋼管管坯的低倍組織缺陷——管坯疏松和縮孔

   2019-10-21 和平68
核心提示:管坯疏松是因鑄坯在凝固過程中的超前晶粒作用,液態金屬運動基于向凝固方向冷卻產生收縮而受到了阻礙,或是因管坯在液態部分下沉的晶粒妨礙著鑄坯的補縮而形成的。當疏松達到一定程度時,鑄坯就會出現縮孔。因此,連鑄圓管坯的疏松和縮孔是不可避免的無縫鋼管管坯質量缺陷,是連鑄工藝特性所決定的。
       連鑄圓管坯的疏松和縮孔存在于連鑄圓管坯中心部分的等軸晶區內。管坯疏松是因鑄坯在凝固過程中的超前晶粒作用,液態金屬運動基于向凝固方向冷卻產生收縮而受到了阻礙,或是因管坯在液態部分下沉的晶粒妨礙著鑄坯的補縮而形成的。當疏松達到一定程度時,鑄坯就會出現縮孔。因此,連鑄圓管坯的疏松和縮孔是不可避免的無縫鋼管管坯質量缺陷,是連鑄工藝特性所決定的。

連鑄圓管坯的縮孔在管坯中呈斷續存在,并不貫穿于整支管坯中。由于連鑄圓管坯的疏松和縮孔是連鑄工藝所固有的、不可避免的缺陷,因此,也就不可能予以消除。比較理想的情況應該是連鑄圓管坯中應有較低級別的疏松和縮孔。連鑄圓管坯的疏松評級圖見圖2-6。連鑄圓管坯的縮孔評級圖見圖2-7。

 

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值得一提的是,分布密度比較均勻、彌散度高的連鑄圓管坯中心疏松,對于斜軋穿孔過程不但沒有危害,反而是有利的。這是因為存在中心疏松的連鑄圓管坯在進行斜軋穿孔時,可以減小對頂頭的壓力;同時合適的連鑄圓管壞中心疏松也不會對無縫鋼管的內表面質最產生不良影響。一般認為,連鑄圓管坯中心部分含有疏松的等軸晶區的面積越大越好,此時柱狀

晶區相對較小,且等軸晶區的“疏松程度”會比較輕微,連鑄圓管坯在斜軋穿孔時不會因柱狀晶區發達而導致穿孔毛管產生內折。

北京科技大學朱景清教授等在某廠的試驗,也證實了連鑄圓管坯帶有比較均勻的疏松和較小的縮孔,對斜軋穿孔毛管的質量并無太大的影響。

試驗過程如下:用材質為25Mn5、規格為φ270mm的連鑄圓骨坯進行人為軋卡試驗,然后縱剖穿孔毛管軋卡試樣,做宏觀拍攝,毛管軋卡試樣再經酸洗后進行分析,結果如圖2-8所示。

 

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從該軋卡試樣可見,在頂頭鼻部前端有一條寬度約為5mm的金屬帶,此金屬帶將頂頭與已經開始開裂的管坯中心縮孔區隔開。這條隔離帶稱之為“隔墻”。該“隔墻”是因金屬流動而造成的,并不是氧化鐵皮或其他異物。在管坯斜軋穿孔時,由于“隔墻”的存在,防止了連鑄圓管壞中心開裂處的金屬發生氧化,從而避免了毛管產生內折、裂紋等缺陷。

從上述試驗結果來肴,盡管連鑄圓管坯的中心疏松是鋼水凝固過程中不可避免的管坯質量缺陷,但是由于“隔墻”現象的存在,連鑄圓管坯在斜軋穿孔變形過程中并不一定會使毛管產生內折,其關鍵取決于連鑄圓管坯疏松區面積的大小以及疏松和偏心的程度。

連鑄圓管坯的中心疏松區面積大,表明管坯的柱狀晶區相對不太發達;而疏松區偏向鑄坯的某一側,則表明鑄坯的另一側柱狀晶區大。為了避免連鑄圓管坯在斜軋穿孔時產生毛管內折,應盡可能保證將穿孔頂頭控制在管坯的疏松區范圍以內。如果能保證無縫鋼管管坯在此條件下進行斜軋穿孔,那么毛管就不太容易產生穿孔內折。

同樣,對于連鑄圓管坯中存在的不連續且尺寸較小的中心縮孔,只要在加熱過程中不與空氣接觸,斜軋穿孔時金屬在沒有被氧化的情況下,縮孔可以得到“焊合”,因而毛管不會產生穿孔內折。但是,當連鑄圓管坯的端面存在開放形縮孔時,在加熱過程中,金屬發生氧化,斜軋穿孔時因縮孔不能“焊合”而會造成管端內折;當連鑄圓管坯存在過大的縮孔時,在斜軋穿孔過程中,會造成頂頭前的孔腔處金屬發生氧化,經軋制后會造成荒管內表面形成翹皮狀內折裂紋。因此,YB/T 4149-2006標準規定了連鑄圓管坯允許2級以下的不連續縮孔存在,而不允許連鑄圓管坯端面的縮孔及連續的過大(2級以上)的縮孔存在。


 
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