液压支架用无缝钢管轧制开裂原因分析

D0L:10.13374/.issn1001-053x.2012.s1.014 第34卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.34 Suppl.1 2012年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2012 液压支架用无缝钢管轧制开裂原因分析 何建中四 丰小冬刘金 包钢（集团）公司技术中心，包头014010 ☒通信作者：何建中，E-mail:hjzhong@sina.com 摘要在轧制27SM液压支架用无缝钢管的过程中，管体出现局部开裂，对管体的化学成分进行了检验，利用金相显微镜 和扫描电镜对其进行微观分析.分析结果表明，连铸坯中存在较多的非金属夹杂物，破坏了钢基体组织的连续性，在轧制过程 中，该部位的金属受力不均产生显微裂纹.再加热过程的快速升温，增大钢管沿壁厚方向的温度梯度，外表面由于相变收缩而 产生切向拉应力，显微裂纹进一步扩展从而导致局部开裂.对夹杂物做定性分析，找出其米源，并提出相应的技术改进措施 关键词液压支架：轧制：应力：裂纹：非金属夹杂物 分类号TG335.71 Analysis on cracking of seamless steel tubes for hydraulic supports in the rolling process HE Jian-zhong,FENG Xiao-dong,LIU Jin Technical Center of Baotou Steel (Group)Corporation,Baotou 014010 XCorresponding author,E-mail:hjzhong@sina.com ABSTRACT During the rolling process,there is cracking in the some parts of 27SiMn seamless steel tubes for hydraulic supports. The chemical composition of the steel tube was checked,and the microcosmic analysis was conducted by metallurgical microscope and electric scanning microscopy.It is concluded that nonmetal inclusions in the continuous casting billet destroyed the structural succes- sion of the material,and microcracks formed in this zone because of uneven stress during the rolling process.The high-speed of elevat- ed temperature during the reheating process,increases the temperature gradient in the radial direction,tangential pulling stress forms at the outer surface because of the volume contract produced by the microstructure transform,and microcrack propagation leads to the local cracking of the tube.The paper qualitatively analyzed the inclusions,traced back to the source and provided appropriate measures for improvement. KEY WORDS hydraulic support;rolling;stress:crack:nonmetal inclusions 理论上讲，非金属夹杂物破坏了钢基体的连续必须有足够的强度和刚度.生产工艺流程：顶底复 性和致密性，造成组织的不均匀，在外力的作用下会 吹转炉治炼→LF炉精炼→喂CaSi线→圆坯连铸→ 引起应力集中，从而降低钢的机械性能及加工性 管坯加热→一次穿孔→二次穿孔→自动轧管→均 能0，在无缝钢管生产过程中易造成钢管开裂.包 整→再加热→定径→矫直→无损探伤. 钢无缝钢管厂生产的液压支架用厚壁无缝钢管，材 1理化性能检测 质为27SiMn,规格为Φ299.00mm×40.00mm,在定 径过程中管体出现纵向局部开裂.为此取回问题管 取样状态：定径后出现局部开裂的管样：断口宏 样，以便进行检验并分析开裂原因.液压支架用无 观特征：管体沿纵向局部开裂，长度约300mm,且有 缝钢管主要用于煤矿、大型机械等专用设备，需要反 约16°的旋进角，管体表面无明显的刮伤痕迹；检验 复承受拉伸、压缩、弯曲和振动冲击等多种作用力， 项目：对管体的化学成分、残留物及有害元素和气体 收稿日期：201202-22

第 34 卷 增刊 1 2012 年 6 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 Suppl． 1 Jun． 2012 液压支架用无缝钢管轧制开裂原因分析 何建中 丰小冬 刘 金 包钢( 集团) 公司技术中心，包头 014010 通信作者: 何建中，E-mail: hjzhong@ sina． com 摘 要 在轧制 27SiMn 液压支架用无缝钢管的过程中，管体出现局部开裂，对管体的化学成分进行了检验，利用金相显微镜 和扫描电镜对其进行微观分析． 分析结果表明，连铸坯中存在较多的非金属夹杂物，破坏了钢基体组织的连续性，在轧制过程 中，该部位的金属受力不均产生显微裂纹． 再加热过程的快速升温，增大钢管沿壁厚方向的温度梯度，外表面由于相变收缩而 产生切向拉应力，显微裂纹进一步扩展从而导致局部开裂． 对夹杂物做定性分析，找出其来源，并提出相应的技术改进措施． 关键词 液压支架; 轧制; 应力; 裂纹; 非金属夹杂物 分类号 TG335. 71 Analysis on cracking of seamless steel tubes for hydraulic supports in the rolling process HE Jian-zhong ，FENG Xiao-dong，LIU Jin Technical Center of Baotou Steel ( Group) Corporation，Baotou 014010 Corresponding author，E-mail: hjzhong@ sina． com ABSTRACT During the rolling process，there is cracking in the some parts of 27SiMn seamless steel tubes for hydraulic supports． The chemical composition of the steel tube was checked，and the microcosmic analysis was conducted by metallurgical microscope and electric scanning microscopy． It is concluded that nonmetal inclusions in the continuous casting billet destroyed the structural succes￾sion of the material，and microcracks formed in this zone because of uneven stress during the rolling process． The high-speed of elevat￾ed temperature during the reheating process，increases the temperature gradient in the radial direction，tangential pulling stress forms at the outer surface because of the volume contract produced by the microstructure transform，and microcrack propagation leads to the local cracking of the tube． The paper qualitatively analyzed the inclusions，traced back to the source and provided appropriate measures for improvement． KEY WORDS hydraulic support; rolling; stress; crack; nonmetal inclusions 收稿日期: 2012--02--22 理论上讲，非金属夹杂物破坏了钢基体的连续 性和致密性，造成组织的不均匀，在外力的作用下会 引起应力集中，从而降低钢的机械性能及加工性 能［1］，在无缝钢管生产过程中易造成钢管开裂． 包 钢无缝钢管厂生产的液压支架用厚壁无缝钢管，材 质为 27SiMn，规格为 299. 00 mm × 40. 00 mm，在定 径过程中管体出现纵向局部开裂． 为此取回问题管 样，以便进行检验并分析开裂原因． 液压支架用无 缝钢管主要用于煤矿、大型机械等专用设备，需要反 复承受拉伸、压缩、弯曲和振动冲击等多种作用力， 必须有足够的强度和刚度． 生产工艺流程: 顶底复 吹转炉冶炼→LF 炉精炼→喂 CaSi 线→圆坯连铸→ 管坯加热→一次穿孔→二次穿孔→自动轧管→均 整→再加热→定径→矫直→无损探伤． 1 理化性能检测 取样状态: 定径后出现局部开裂的管样; 断口宏 观特征: 管体沿纵向局部开裂，长度约 300 mm，且有 约 16°的旋进角，管体表面无明显的刮伤痕迹; 检验 项目: 对管体的化学成分、残留物及有害元素和气体 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.s1.014

·92· 北京科技大学学报 第34卷 含量进行了全面检测，分别在基体和裂口部位各取 2 1块硬度试样和金相试样，进行对比检验：为了检验 结果分析 钢中非金属夹杂物的形态及分布，用电子显微镜对 2.1化学成分分析 金相样的缺陷部位进行分析，并对典型的大颗粒夹 从表1的检测结果来看，管体的化学成分均控 杂物进行了能谱分析：检测设备：TC-600型氧氮仪、 制在标准要求范围之内，残留及有害元素含量较低， RH-402型定氢仪、HT320型洛氏硬度计、LEICA 气体H2、02、N2的质量分数w(H2)、w(02)、w(N2) DMIRM型光学显微镜、LEO EVO5OHV型扫描电镜. 也较低，这些对开裂的发生影响均不大. 表1化学成分检测结果（质量分数） Table 1 Testing results of chemical composition 基本元素/% 残留元素/% 有害元素/% 气体含量10-6 类别 C Si,Mn P,S Cr Ni Cu As Sn n(H2) o(02)w(N2) 检测值 0.28 适量 0.014 0.017 0.006 0.007 0.0030.007 2.1 25.7 73.8 标准要求0.24~0.321.10~1.40均≤0.030 均≤0.30 2.2高倍金相分析 8.0~8.5级之内，不存在混晶现象.断口外表面部 从表2的检测结果来看，基体的组织为铁素体 分发生了氧化、脱碳现象，脱碳部位的晶粒有长大的 和珠光体（见图1)：硬度均匀、波动较小；夹杂物级 倾向（见图1）. 别较高，存在大颗粒夹杂（见图2）；晶粒度控制在 表2金相检验结果 Table 2 Metallographical testing results 硬度1 品粒度/ 脱碳层/ 夹杂物/级 样号 组织 HRB 级 mm D Ds 88 8991 F+P 8.5 0 0.5 1.5 1.0 1.0 2 1* 87 88 91 F+P 8.0 0.2 1.0 1.5 1.0 1.5 注：0样为正常部位，1样为裂口部位 h) 100Hm 图1开裂部位的金相组织 Fig.1 Microstructure of the cracked position 2.3夹杂物的能谱分析 3分析与讨论 由能谱谱线（见图2)可以发现，夹杂物的化学 成分按含量的多少依次为Ca、Al、O、Si和Mg,还有 开裂处出现氧化、脱碳等组织异常，属于旧痕断 少量的S和Fe,因此可初步推断夹杂物主要是氧化 口，说明管坯在该部位存在质量缺陷（如皮下气泡 铝(Al,03)、含钙的铝酸盐(mCaO-nAl,D3)、硅酸盐 或皮下夹杂较严重等，在加热之前没有经过清理)， (硅酸钙2Ca0-SiO2)和镁尖晶石类复合氧化物 在穿孔过程中这些缺陷部位会成为裂纹源回，在进 (Mg0-Al,0),还含有极少量的硫化物（硫化钙CaS 一步轧制及再加热过程中裂纹得到扩展，进而发生 和硫化亚铁FeS). 宏观开裂

北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 含量进行了全面检测，分别在基体和裂口部位各取 1 块硬度试样和金相试样，进行对比检验; 为了检验 钢中非金属夹杂物的形态及分布，用电子显微镜对 金相样的缺陷部位进行分析，并对典型的大颗粒夹 杂物进行了能谱分析; 检测设备: TC--600 型氧氮仪、 RH--402 型 定 氢 仪、HT320 型 洛 氏 硬 度 计、LEICA DMIRM 型光学显微镜、LEO EVO50HV 型扫描电镜． 2 结果分析 2. 1 化学成分分析 从表 1 的检测结果来看，管体的化学成分均控 制在标准要求范围之内，残留及有害元素含量较低， 气体 H2、O2、N2的质量分数 w( H2 ) 、w( O2 ) 、w( N2 ) 也较低，这些对开裂的发生影响均不大． 表 1 化学成分检测结果( 质量分数) Table 1 Testing results of chemical composition 类别 基本元素/% 残留元素/% 有害元素/% 气体含量/10" 6 C Si，Mn P，S Cr Ni Cu As Sn w( H2 ) w( O2 ) w( N2 ) 检测值 0. 28 适量 0. 014 0. 017 0. 006 0. 007 0. 003 0. 007 2. 1 25. 7 73. 8 标准要求 0. 24 ～ 0. 32 1. 10 ～ 1. 40 均≤0. 030 — 均≤0. 30 — — — — — — 2. 2 高倍金相分析 从表 2 的检测结果来看，基体的组织为铁素体 和珠光体( 见图 1) ; 硬度均匀、波动较小; 夹杂物级 别较高，存在大颗粒夹杂( 见图 2) ; 晶粒度控制在 8. 0 ～ 8. 5 级之内，不存在混晶现象． 断口外表面部 分发生了氧化、脱碳现象，脱碳部位的晶粒有长大的 倾向( 见图 1) ． 表 2 金相检验结果 Table 2 Metallographical testing results 样号 硬度/ HRB 组织 晶粒度/ 级 脱碳层/ mm 夹杂物/级 A B C D Ds 0# 88 89 91 F + P 8. 5 0 0. 5 1. 5 1. 0 1. 0 2 1# 87 88 91 F + P 8. 0 0. 2 1. 0 2 1. 5 1. 0 1. 5 注: 0# 样为正常部位，1# 样为裂口部位． 图 1 开裂部位的金相组织 Fig． 1 Microstructure of the cracked position 2. 3 夹杂物的能谱分析 由能谱谱线( 见图 2) 可以发现，夹杂物的化学 成分按含量的多少依次为 Ca、Al、O、Si 和 Mg，还有 少量的 S 和 Fe，因此可初步推断夹杂物主要是氧化 铝( Al2O3 ) 、含钙的铝酸盐( mCaO--nAl2O3 ) 、硅酸盐 ( 硅 酸 钙 2CaO--SiO2 ) 和镁尖晶石类复合氧化物 ( MgO--Al2O3 ) ，还含有极少量的硫化物( 硫化钙 CaS 和硫化亚铁 FeS) ． 3 分析与讨论 开裂处出现氧化、脱碳等组织异常，属于旧痕断 口，说明管坯在该部位存在质量缺陷( 如皮下气泡 或皮下夹杂较严重等，在加热之前没有经过清理) ， 在穿孔过程中这些缺陷部位会成为裂纹源［2］，在进 一步轧制及再加热过程中裂纹得到扩展，进而发生 宏观开裂． ·92·

增刊1 何建中等：液压支架用无缝钢管轧制开裂原因分析 ·93· 742 b 3 593 0 赵296 Mg 148 15.0mVx100200um1 012345678910 能量keV 图2夹杂物形貌及成分组成 Fig.2 Morphology and chemical composition of the inclusion 初步分析，较多的夹杂物是引起管体开裂的主 用，使该部位的金属受力严重不均，产生显微裂纹， 要原因. 在切向拉应力（属于破坏性应力）的作用下显微裂 3.1夹杂物的形态分析 纹进行扩展. A山，03和Mg0一AL,03均属于脆性夹杂，硬度高且 由于穿孔机、均整机均属于斜轧，对管坯产生巨 难以熔化，在热加工过程中虽然尺寸和形状不发生 大的扭矩，故裂纹多表现为螺旋状.而轧管机、定径 变化，沿加工方向呈串链状分布（见图2）.mCa0- 机均属于纵轧，随着钢管的纵向延伸，螺旋角度在 变小. nAl,0、2Ca0-Si02和高熔点的CaS均属于不变形 夹杂，在热加工过程中不变形，仍保持散点状或球 3.4裂纹的扩展分析 状0.硅酸盐夹杂常以多相形式复合存在，当钢水 显微裂纹形成后，随着裂纹的扩展，裂纹尖端应 凝固速度较快时，液态的硅酸盐来不及结晶，其全部 力也随之增大，而此时钢件有效截面却在减小，但这 并不意味着一定会引起材料的宏观裂纹，因为显微 或部分以过冷液体（即玻璃态）存在于钢中围.低 裂纹尺寸一般远小于临界裂纹长度切.钢中含有较 熔点的FS属于塑性夹杂，在热加工过程沿加工方 多的Si、M元素，这会降低钢的导热性能圆，增大 向延伸呈条状排列. 钢管沿壁厚方向的温度梯度.现场为了提高生产率 3.2夹杂物的来源分析 而采用快速再加热的方式，由于奥氏体的比容小，升 夹杂中含有CaS和FeS,以及大量的mCaO- 温过快使得表层先发生奥氏体相变而急速收缩可， nAL,03、2Ca0-Si02和Mg0-AL03,它们在成分中所 产生很大的切向拉应力，为裂纹的扩展提供充足的 占的比例，与精炼钢包渣的成分完全吻合刷，且夹 能量.由于夹杂物的分布均靠近管体的外表面，根 杂为多种氧化物组成的复合相，颗粒尺寸较大（几 据最小阻力定律，裂纹将向外表面扩展形成纵向裂 十微米)，这足以说明钢水中卷入了精炼渣 纹，晶粒有长大倾向说明管坯产生轻微过热，降低了 转炉出钢采用有A!工艺进行终脱氧，精炼炉喂 晶粒间的结合力，开裂部位存在氧化和脱碳现象充 CaSi线进行深脱硫，这些终脱氧产物和深脱硫产 分说明了这一点. 物，在精炼后期由于吹氩搅拌不充分，致使夹杂未能 在裂纹扩展过程中，若拉应力变小或遇到压应 充分上浮和分离而留在钢水中. 力区域，裂纹扩展将终止；若裂纹扩展遇到铁素体 采用弧形连铸机，液相穴内的夹杂物被内弧侧 (属于韧性相)，铁素体会产生塑性变形，吸收变形 捕捉而未能上浮到结晶器液面，因而在管坯圆截面 功从而松弛应力，并使裂纹尖端曲率半径增大而钝 的内弧侧造成大量的聚集，形成皮下夹杂 化，增大裂纹扩展阻力@，使得裂纹将难以继续扩 3.3裂纹的形成分析 展或减缓扩展速度，所以裂纹也会改变方向，但一般 在斜轧穿孔过程中，管坯表面层受三向压应力 很少裂透 作用，管坯中间的塑性区不仅受切应力作用，还受到 切向、轴向拉应力作用因.塑性夹杂物在轧制时会 4改进措施及效果 形成明显的带状，脆性夹杂和不变形夹杂在轧制时 4.1改进措施 均会形成串链状.在切应力的作用下，金属发生滑 为防止钢水中卷入精炼渣，应控制好氩气的工 移、孪生等塑性变形，由于夹杂物强烈的隔离作 作压力和流量、保证足够的软吹时间，以便让终脱氧

增刊 1 何建中等: 液压支架用无缝钢管轧制开裂原因分析 图 2 夹杂物形貌及成分组成 Fig． 2 Morphology and chemical composition of the inclusion 初步分析，较多的夹杂物是引起管体开裂的主 要原因． 3. 1 夹杂物的形态分析 Al2O3和 MgO--Al2O3均属于脆性夹杂，硬度高且 难以熔化，在热加工过程中虽然尺寸和形状不发生 变化，沿加工方向呈串链状分布( 见图 2) ． mCaO-- nAl2O3、2CaO--SiO2 和高熔点的 CaS 均属于不变形 夹杂，在热加工过程中不变形，仍保持散点状或球 状［1］． 硅酸盐夹杂常以多相形式复合存在，当钢水 凝固速度较快时，液态的硅酸盐来不及结晶，其全部 或部分以过冷液体( 即玻璃态) 存在于钢中［3］． 低 熔点的 FeS 属于塑性夹杂，在热加工过程沿加工方 向延伸呈条状排列． 3. 2 夹杂物的来源分析 夹杂 中 含 有 CaS 和 FeS，以 及 大 量 的 mCaO-- nAl2O3、2CaO--SiO2和 MgO--Al2O3，它们在成分中所 占的比例，与精炼钢包渣的成分完全吻合［3］，且夹 杂为多种氧化物组成的复合相，颗粒尺寸较大( 几 十微米) ，这足以说明钢水中卷入了精炼渣． 转炉出钢采用有 Al 工艺进行终脱氧，精炼炉喂 CaSi 线进行深脱硫，这些终脱氧产物和深脱硫产 物，在精炼后期由于吹氩搅拌不充分，致使夹杂未能 充分上浮和分离而留在钢水中． 采用弧形连铸机，液相穴内的夹杂物被内弧侧 捕捉而未能上浮到结晶器液面，因而在管坯圆截面 的内弧侧造成大量的聚集［4］，形成皮下夹杂． 3. 3 裂纹的形成分析 在斜轧穿孔过程中，管坯表面层受三向压应力 作用，管坯中间的塑性区不仅受切应力作用，还受到 切向、轴向拉应力作用［5］． 塑性夹杂物在轧制时会 形成明显的带状，脆性夹杂和不变形夹杂在轧制时 均会形成串链状． 在切应力的作用下，金属发生滑 移、孪生等塑性变形［6］，由于夹杂物强烈的隔离作 用，使该部位的金属受力严重不均，产生显微裂纹， 在切向拉应力( 属于破坏性应力) 的作用下显微裂 纹进行扩展． 由于穿孔机、均整机均属于斜轧，对管坯产生巨 大的扭矩，故裂纹多表现为螺旋状． 而轧管机、定径 机均属于纵轧，随着钢管的纵向延伸，螺旋角度在 变小． 3. 4 裂纹的扩展分析 显微裂纹形成后，随着裂纹的扩展，裂纹尖端应 力也随之增大，而此时钢件有效截面却在减小，但这 并不意味着一定会引起材料的宏观裂纹，因为显微 裂纹尺寸一般远小于临界裂纹长度［7］． 钢中含有较 多的 Si、Mn 元素，这会降低钢的导热性能［8］，增大 钢管沿壁厚方向的温度梯度． 现场为了提高生产率 而采用快速再加热的方式，由于奥氏体的比容小，升 温过快使得表层先发生奥氏体相变而急速收缩［9］， 产生很大的切向拉应力，为裂纹的扩展提供充足的 能量． 由于夹杂物的分布均靠近管体的外表面，根 据最小阻力定律，裂纹将向外表面扩展形成纵向裂 纹，晶粒有长大倾向说明管坯产生轻微过热，降低了 晶粒间的结合力，开裂部位存在氧化和脱碳现象充 分说明了这一点． 在裂纹扩展过程中，若拉应力变小或遇到压应 力区域，裂纹扩展将终止; 若裂纹扩展遇到铁素体 ( 属于韧性相) ，铁素体会产生塑性变形，吸收变形 功从而松弛应力，并使裂纹尖端曲率半径增大而钝 化，增大裂纹扩展阻力［10］，使得裂纹将难以继续扩 展或减缓扩展速度，所以裂纹也会改变方向，但一般 很少裂透． 4 改进措施及效果 4. 1 改进措施 为防止钢水中卷入精炼渣，应控制好氩气的工 作压力和流量、保证足够的软吹时间，以便让终脱氧 ·93·

·94· 北京科技大学学报 第34卷 产物和深脱硫产物有充分的条件浮入渣中，最终保 135 证铸坯有好的原始洁净度. (王鲁义，陈其伟，朱国辉.12 CHMoVG无缝钢管表面裂纹分 析.安徽工业大学学报，2010,27(2)：135) 为防止钢管再加热过程由于升温过快而发生开 B]Wang Y Z,Li C.Z.Questions and Answers of Converter Melting. 裂，应采用低温预热或减慢加热速度的方式，严格控 Beijing:Metallurgical Industry Press,2003 制加热温度和保温时间，确保加热均匀而不过热 (王雅贞，李承祚.转炉炼钢问答.北京：治金工业出版社， 4.2实施效果 2003) 经过对后续27SiMn厚壁无缝钢管的生产跟踪， [4]Cai KK,Pan Y C,Zhao J G.et al.Fire Hundred of Questions for 管体的材质得到明显地改善，非金属夹杂含量大幅 Continuous Casting.Beijing:Metallurgieal Industry Press,2002 (蔡开科，潘毓淳，赵家贵，等.连续铸钢500问.北京：治金工 降低，再未出现管体轧制开裂现象，从而证明改进措 业出版社，2002) 施是切实而有效的 [5]Li L S,Han G C.Manufacture of Small-Scale Seamless Steel Tubes.Beijing:Metallurgical Industry Press,1989 5结论 (李连诗，韩观昌.小型无缝钢管生产.北京：治金工业出版 (1)精炼后期吹氩不充分，夹杂未能充分上浮 社，1989) [6]Wang P,Cui JZ.Mechanics of Metallic Plastic Forming.Beijing: 和分离而留在钢水中 Metallurgical Industry Press,2006 (2)连铸阶段液相穴内的夹杂物被内弧侧捕捉 (王平，崔建忠.金属塑性成形力学.北京：治金工业出版 而不能上浮到结晶器液面，聚集在圆管坯的内弧侧. 社，2006) (3)管坯中存在较多的非金属夹杂物，特别是 [7]Feng X D,Jing Y N,Guo Z C.Cause analysis and the counter- 大颗粒的脆性夹杂和不变形夹杂，在斜轧过程中产 measures on the casing cracking.Baotou Steel Sci Technol,2008, 34(Suppl):21~24 生螺旋状裂纹. (丰小冬，井溢农，郭兆成石油套管开裂原因分析与对策.包 (4)再加热过程的快速升温，增大钢管沿壁厚 钢科技，2008,34（增刊）：21~24) 方向的温度梯度，外表面由于相变收缩而产生切向 [8]Cui Z X.Metallography Science and Heat Treatment.Beijing:Me- 拉应力，裂纹进一步扩展从而导致局部开裂 chanical Industry Press,1993 (崔忠圻.金属学与热处理.北京：机械工业出版社，1993) 9]Liu Z C.The Principles of Microstructure Transform of Materials 参考文献 Beijing:Metallurgical Industry Press,2006 Liu Y H.Workable kandbook about Test Standards for Physical (刘宗昌.材料组织结构转变原理.北京：治金工业出版社， Properties of Metal Materials.Beijing:China Standards Press,1985 2006) (刘羽辉.金属材料物理性能检验标准工作手册.北京：中国 [Liu ZC.Countermeasures on the Quenching Cracks of Steels.Bei- 标准出版社，1985) jing:Metallurgical Industry Press,1991 Wang L Y,Chen Q W,Zhu G H.Investigation of surface crack in (刘宗昌钢件的淬火开裂及防止方法.北京：治金工业出版 12CrlMoVG seamless pipe.J Anhui Unir Technol,2010,27(2): 社，1991)

北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 产物和深脱硫产物有充分的条件浮入渣中，最终保 证铸坯有好的原始洁净度． 为防止钢管再加热过程由于升温过快而发生开 裂，应采用低温预热或减慢加热速度的方式，严格控 制加热温度和保温时间，确保加热均匀而不过热． 4. 2 实施效果 经过对后续 27SiMn 厚壁无缝钢管的生产跟踪， 管体的材质得到明显地改善，非金属夹杂含量大幅 降低，再未出现管体轧制开裂现象，从而证明改进措 施是切实而有效的． 5 结论 ( 1) 精炼后期吹氩不充分，夹杂未能充分上浮 和分离而留在钢水中． ( 2) 连铸阶段液相穴内的夹杂物被内弧侧捕捉 而不能上浮到结晶器液面，聚集在圆管坯的内弧侧． ( 3) 管坯中存在较多的非金属夹杂物，特别是 大颗粒的脆性夹杂和不变形夹杂，在斜轧过程中产 生螺旋状裂纹． ( 4) 再加热过程的快速升温，增大钢管沿壁厚 方向的温度梯度，外表面由于相变收缩而产生切向 拉应力，裂纹进一步扩展从而导致局部开裂． 参 考 文 献 ［1］ Liu Y H． Workable kandbook about Test Standards for Physical Properties of Metal Materials． Beijing: China Standards Press，1985 ( 刘羽辉． 金属材料物理性能检验标准工作手册． 北京: 中国 标准出版社，1985) ［2］ Wang L Y，Chen Q W，Zhu G H． Investigation of surface crack in 12CrlMoVG seamless pipe． J Anhui Univ Technol，2010，27 ( 2 ) : 135 ( 王鲁义，陈其伟，朱国辉． 12CrlMoVG 无缝钢管表面裂纹分 析． 安徽工业大学学报，2010，27( 2) : 135) ［3］ Wang Y Z，Li C Z． Questions and Answers of Converter Melting． Beijing: Metallurgical Industry Press，2003 ( 王雅贞，李承祚． 转炉炼钢问答． 北京: 冶金工业出版社， 2003) ［4］ Cai K K，Pan Y C，Zhao J G，et al． Five Hundred of Questions for Continuous Casting． Beijing: Metallurgical Industry Press，2002 ( 蔡开科，潘毓淳，赵家贵，等． 连续铸钢 500 问． 北京: 冶金工 业出版社，2002) ［5］ Li L S，Han G C． Manufacture of Small-Scale Seamless Steel Tubes． Beijing: Metallurgical Industry Press，1989 ( 李连诗，韩观昌． 小型无缝钢管生产． 北京: 冶金工业出版 社，1989) ［6］ Wang P，Cui J Z． Mechanics of Metallic Plastic Forming． Beijing: Metallurgical Industry Press，2006 ( 王 平，崔建忠． 金属塑性成形力学． 北京: 冶金工业出版 社，2006) ［7］ Feng X D，Jing Y N，Guo Z C． Cause analysis and the counter￾measures on the casing cracking． Baotou Steel Sci Technol，2008， 34( Suppl) : 21 ～ 24 ( 丰小冬，井溢农，郭兆成． 石油套管开裂原因分析与对策． 包 钢科技，2008，34( 增刊) : 21 ～ 24) ［8］ Cui Z X． Metallography Science and Heat Treatment． Beijing: Me￾chanical Industry Press，1993 ( 崔忠圻． 金属学与热处理． 北京; 机械工业出版社，1993) ［9］ Liu Z C． The Principles of Microstructure Transform of Materials． Beijing: Metallurgical Industry Press，2006 ( 刘宗昌． 材料组织结构转变原理． 北京; 冶金工业出版社， 2006) ［10］ Liu Z C． Countermeasures on the Quenching Cracks of Steels． Bei￾jing: Metallurgical Industry Press，1991 ( 刘宗昌． 钢件的淬火开裂及防止方法． 北京; 冶金工业出版 社，1991) ·94·