JS25Mn钢管内表面起皮缺陷分析与控制学习体会

文献概况与缺陷描述

本文由攀钢集团研究院有限公司李红光等人发表于2016年《钢铁钒钛》第37卷第5期。JS25Mn为攀钢开发的管线钢牌号，其钢管产品出现内表面起皮缺陷，影响产品质量和用户认可度。通过对缺陷的微观分析，揭示了非金属夹杂物与铸坯疏松缺陷的协同作用机理，并通过炼钢和连铸工艺优化有效解决了该问题。

缺陷成因的微观机理分析

非金属夹杂物的双重作用

夹杂物类型	特征	作用机制	危害程度
高熔点含钛化合物	TiN、Ti2O3等，熔点高	作为应力集中源，在轧制过程中扩展形成裂纹	高
低熔点非金属夹杂物	硫化物、氧化物	在铸坯疏松位置偏聚，形成薄弱区域	中高

铸坯疏松缺陷的关联

连铸坯中心疏松是低熔点夹杂物偏聚的"载体"。在连铸凝固过程中，枝晶间最后凝固区域形成疏松，低熔点夹杂物在表面张力作用下向疏松区域迁移聚集。轧制过程中，疏松区域变形能力弱，夹杂物集中区域形成起皮缺陷的起始点。

缺陷形成过程的PDCA分析

阶段	缺陷形成环节	关键控制点	改善措施
Plan（策划）	钢液成分设计	Ti含量控制、脱氧制度	降低Ti含量，优化脱氧剂
Do（执行）	炼钢精炼	真空处理、夹杂物控制	RH真空脱气，控制总氧≤15ppm
Check（检查）	连铸坯质量	中心疏松、偏析	优化二冷配水，控制R值
Act（改进）	轧制工艺	变形量分配、温度控制	合理分配减径量，控制终轧温度

工艺优化措施与效果

炼钢工艺优化

优化项目	优化前	优化后	效果
真空处理	无或短时RH	延长RH处理时间	总氧含量降低50%以上
钢液纯净度	总氧含量>30ppm	总氧含量≤15ppm	夹杂物数量级减少
脱氧制度	传统脱氧	复合脱氧+精炼	大颗粒夹杂物显著减少

连铸工艺优化

优化项目	优化前	优化后	效果
二冷配水	经验配水	模型优化配水	中心疏松改善
拉速控制	较高拉速	降低拉速10%-15%	凝固组织改善
电磁搅拌	无或弱搅拌	中强电磁搅拌	中心偏析减轻

从钢管制造全流程审视质量控制

JS25Mn钢管内表面起皮缺陷的控制，需要从炼钢到成品的全链条质量管控：

第一，炼钢环节是根本。高纯净度钢液是消除起皮缺陷的前提。建议采用LF精炼+RH真空脱气工艺，将钢液总氧含量控制在15ppm以下，硫含量控制在0.015%以下。对于含钛钢种，需特别关注TiN夹杂物的控制，可通过降低钢液过热度、控制Ti/N比等措施减少TiN析出。

第二，连铸环节是关键。铸坯中心疏松是起皮缺陷的"温床"。建议采用二冷动态配水技术，根据拉速和钢种特性实时调整冷却强度。同时，电磁搅拌可有效减轻中心偏析，改善铸坯内部质量。

第三，轧制环节是保障。合理的轧制工艺可进一步改善材料内部质量。建议采用多道次小变形量的轧制方案，避免单道次大变形导致夹杂物扩展。终轧温度应控制在再结晶温度以上，确保轧后组织均匀。

学习心得与启示

本文案例体现了攀钢在管线钢产品质量控制方面的技术积累。对于钢管制造企业而言，内表面起皮缺陷虽不直接影响钢管的力学性能，但会严重影响用户对产品外观质量的认可，甚至导致整批产品退货。

从FMEA角度分析，起皮缺陷的严重度（S）为中等（影响外观但不影响安全），发生频度（O）取决于钢液纯净度和铸坯质量，可检测度（D）较高（可通过目视或表面检测发现）。风险优先级数（RPN）的降低主要依赖于从源头控制——即炼钢和连铸环节的工艺优化。

本文的核心启示是：钢管产品质量的控制必须"向前看"，将质量控制的重心前移至炼钢和连铸环节。对于高纯净度要求的管线钢产品，建议建立从钢液到成品的全流程质量追溯体系，对每一炉钢的纯净度、每一炉铸坯的内部质量进行记录和分析，为持续改进提供数据支撑。攀钢通过真空处理和连铸工艺优化成功解决起皮缺陷的实践，为行业提供了可复制的技术路径。