304不銹鋼條形鱗折缺陷的原因分析和改進措施

劉毅 田偉光 徐佳林 張少禮

摘 ? 要：對304不銹鋼熱軋酸洗后板帶表面條形鱗折缺陷用掃描電鏡分析，缺陷部位有Na+和K+，確定為該缺陷在連鑄卷渣產生，通過對條鱗缺陷的工藝對比，主要是連鑄拉速、水口插入深度、保護渣含碳量和氟離子影響卷渣過程，通過對拉速、水口插入深度、保護渣含碳量和氟離子調整，該缺陷得到有效控制。

關鍵詞：304不銹鋼 ?條形鱗折 ?保護渣 ?水口插入深度

中圖分類號：TG142.71 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）07（b）-0126-05

304不銹鋼是一種含鎳的奧氏體不銹鋼，屬Fe-Cr-Ni系合金，是奧氏體不銹鋼的主要代表牌號。生產304不銹鋼板時，經常在板帶表面出現條狀的缺陷，稱之為條形鱗折，簡稱條鱗，條鱗缺陷分部無規律性，在板面任何位置都有分部，黑皮卷酸洗后能被觀察到。參考國內外不銹鋼生產實踐中采取的相關措施，并結合公司實際研究成果，綜合分析了產生條鱗缺陷的成因，并采取相應的控制措施，對降低不銹鋼表面質量缺陷具有一定的借鑒意義。

連鑄板坯卷渣是導致304熱軋不銹鋼卷酸洗后形成條形鱗折的主要問題，通過分析廣東廣青金屬科技有限公司第一和第二煉鋼廠1#～3#連鑄機200mm×1245mm鑄坯斷面產生這種缺陷形成機理及影響因素，為進一步提高板坯表面質量和內部質量，提供理論依據。

1 ?生產工藝概述

廣東廣青金屬科技有限公司第一和第二煉鋼廠的工藝流程：75tRKEF×8座→AOD 75t×8座→喂絲精煉吹氬站×2座→連鑄機×3。產生條鱗缺陷的主要工序為連鑄。304不銹鋼條鱗缺陷在酸洗HAPL機組檢出，形態較大，肉眼易觀察，長度不等，看度在5～40mm。此類缺陷在鋼卷的上下表面均能發現，呈現出斷續不規則分布特征。其形貌特征如圖1所示。

2 ?成因分析

2.1 304不銹鋼條鱗夾渣物形態分析

從表1和表2可以看出，條鱗缺陷中表面電鏡結果有明顯的夾渣物，夾渣物主要是Mg、Al、Na、K等成份，截面無明顯夾渣物，但C元素明顯偏高，這種夾渣物成分和保護渣成分一致，表明在澆鑄過程中結晶器中鋼水卷渣，澆鑄成板坯，經熱軋軋制后，該夾渣物接近于基體表層或已經在表層，經酸洗后，夾渣物露頭明顯，破壞了基體表層組織，呈現出條狀鱗折缺陷。

2.2 拉速對條鱗缺陷的影響

連鑄拉速是連鑄產能的主要指標，連鑄拉速增大，相應的液相穴深度加長，結晶器內鋼水溫度下降，保護渣熔化過程是吸熱過程，更一步降低了結晶器內鋼水溫度，保護渣熔化減慢，相應的液渣層減薄，連鑄液渣層的消耗是動態平衡過程，當液渣補充不足時，就會形成卷燒結層現象，從而產生條鱗缺陷。

同時從現場實際生產統計數據來看，對304鋼種條鱗缺陷原因進行分類統計，發現連鑄拉速是影響條鱗缺陷的主要原因，如圖4所示。

2.3 條鱗缺陷與保護渣碳含量和氟離子的關系

保護渣中的碳主要是起調節熔速作用，隨著碳含量的增加，結晶器保護渣的熔速減慢。在連鑄過程中，保護渣分為粉渣層、液渣層、熔渣層3層結構，當保護渣中碳異常偏高時，保護渣熔化過慢會導致液渣層過薄，連鑄板坯消耗液渣層量和液渣的補充量是動態平衡過程，當液渣補充不足，造成保護渣燒結層或粉渣層卷入到鑄坯中，在鑄坯表皮形成夾渣，經過熱軋、酸洗之后，保護渣夾層沿軋制方向軋上，由于不同材質塑性差異，在鋼卷表層產生剝開狀缺陷。

氟離子在保護渣中主要起破網作用，對保護渣的粘度影響很大，當氟離子低時，保護渣粘度太高，高粘度保護渣容易形成大渣圈，對液渣向彎月面與結晶器壁的流入不利，容易形成坯殼在結晶器中粘結，在結晶器振動過程中愈合，容易夾渣液渣膜，同時氟離子含量太高對浸入式水口的侵蝕破壞作用增大，水口出口鋼流容易形成偏流卷渣。

同時從現場實際生產統計數據來看，對304鋼種條鱗缺陷原因進行分類統計，發現連鑄保護渣碳含量和氟離子是影響條鱗缺陷的主要原因，如圖5所示。

2.4 條鱗缺陷與水口插入深度的關系

水口插入深度主要影響水口出口鋼流沖擊結晶器窄面后向上的流股強度和速度。結晶器中卷渣窄邊的液渣受上回流剪切力的作用向水口方向聚集，并在結晶器1/4處附件形成鼓度，當回流剪切力過大時，鼓度末梢就會被卷入鋼液中。同時水口出口流股碰撞結晶器窄邊后，在結晶器兩側形成相反方向的上回流，結晶器兩側的上回流在向水口運動時發生作用，當相互作用的流體出現速度差異時，就會產生旋轉流體，于是出現旋渦。如果旋渦強度過大，就會形成旋渦卷渣。

從結晶器液面波動指數公式F=ρQV（1-sinθ）/（4D），其中ρ：鋼水密度，Q：鋼水流量，V：水口流股到達窄面時的碰撞速度，θ：流股同結晶器窄面的碰撞角，D：碰撞點到液面的距離，從公式來看在速度一定情況下，水口插入深度是主要影響液面波動的主要因素。

3 ?304不銹鋼條鱗缺陷的控制方法

從2.4條鱗缺陷與水口插入深度的關系中水口插入深度在150左右條鱗降級率最低，生產中規定水口插入深度150±5mm，拉速≤1.3m/min和大于1.3m/min為生產條件，讓保護渣供應商供應A、B和C三類保護渣用于現場測試生產，三種保護渣成分體系如表3。

A型保護渣和B和C型主要差別在碳含量有差異，B和C型保護渣主要差別在氟離子差異。

分布設定拉速>1.3m/min和≤1.3m/min時，用A、B和C型保護渣生產做質量對比條鱗缺陷率情況如圖7。

從試驗結果來看，拉速控制在1.3m/min以下且用A型保護渣是解決條鱗缺陷的措施。

4 ?效果

廣東廣青不銹鋼煉鋼廠對以上措施進行了有效執行，效果顯著。隨著不影響產能拉速恒定在1.3m/min，用A型保護渣和水口插入深度標準在150±5mm范圍內是，條鱗缺陷也隨之發生相應改善，且改善效果比較穩定，現把鞏固階段為持續半年數據進行統計對比，具體見圖8所示。

5 ?結語

（1）通過對304鋼種條鱗缺陷取樣分析表明，引起304條鱗缺陷的主要夾渣物主要是連鑄保護渣。

（2）澆鑄期間連鑄拉速是引起條鱗缺陷的原因。因此，可以通過穩定連鑄拉速，有效降低304鋼種條鱗的發生率。

（3）連鑄用保護渣的碳含量和氟離子是引起條鱗的原因。因此，可以通過調整保護渣碳含量和氟離子含量，可以達到有效降低304條鱗缺陷的目的。

參考文獻

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