節(jié)鎳奧氏體不銹鋼其他鱗折問題研究

任建斌

（寶鋼德盛不銹鋼有限公司，福建 福州350600）

在傳統(tǒng)304奧氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上，節(jié)鎳奧氏體不銹鋼用錳、氮等元素代替鎳形成了一種經(jīng)濟型不銹鋼，近年來在中國發(fā)展迅速，其良好的機械加工性能、較好的耐腐蝕性能、光澤的表面成為其市場推廣的硬條件。但相較于304產(chǎn)品，熱軋塑性較差是困擾節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的一個主要難題。熱軋塑性差不僅表現(xiàn)在軋制力大導(dǎo)致的“難軋制”，而且由于工藝空間窄等因素共同協(xié)作，容易出現(xiàn)表面的邊部附近的鱗折問題，不同于側(cè)壓導(dǎo)致的邊部狹縫，也不同于板坯裂紋導(dǎo)致的山狀鱗折，它有特定位置和獨特的形貌，嚴重了影響了產(chǎn)品的使用，給生產(chǎn)廠、用戶都造成了較大的經(jīng)濟損失。因此，對節(jié)鎳奧氏體不銹鋼其他鱗折問題的機理和改進措施的研究，具有十分重要的意義。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料

試驗材料為工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)的節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼，主要成分的范圍如表1所示。

表1 試驗用節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼的主要成分范圍%

1.2 試驗方法

通過大生產(chǎn)不同加熱工藝及熱軋工藝下的缺陷情況，結(jié)合實驗室的分析及理論驗證，找到最佳的優(yōu)化方案。

2 試驗結(jié)果和討論

2.1 其他鱗折的形貌及能譜分析

其他鱗折分布具有典型的位置特征，集中分布于兩側(cè)的50~200 mm范圍內(nèi)，呈線狀鱗折類缺陷，如圖1。通過BN1G“其他鱗折”缺陷表面進行形貌觀察及能譜分析發(fā)現(xiàn)了明顯的折疊狀形貌，在折疊缺陷邊緣部位檢測到Fe、Cr、O、Mn、Si等元素，未發(fā)現(xiàn)夾雜物相關(guān)的元素，如圖2。由此分析，該缺陷應(yīng)與氧化皮夾層有關(guān)（板坯的或熱軋均有可能）[1]。

圖1 其他鱗折外觀形貌

圖2 表面“其他鱗折”缺陷能譜分析

2.2 正反面其他鱗折的差異性

其他鱗折的發(fā)生多以反面為主，從跟蹤情況看，70%僅反面發(fā)生，20%兩面均發(fā)生，10%正面發(fā)生。由此往前推測，若與精煉相關(guān)，應(yīng)表現(xiàn)為板坯翻面后缺陷同樣反面。因此進行了50支板坯的翻面試驗，翻面后68%反面發(fā)生，23%兩面發(fā)生，9%基面發(fā)生。推斷其他鱗折的發(fā)生與板坯無明顯關(guān)系，問題仍聚焦于熱軋[2]。

表2 正反面其他鱗折的差異性

2.3 不同熱軋工藝下的其他鱗折

2.3.1 其他鱗折與ET（抽鋼溫度）

分析了不同加熱爐抽鋼溫度（ET）與其他鱗折的封鎖情況，且同時對比了不同粗軋道次下的其他鱗折差異情況，如圖3?？梢钥闯?，ET溫度上升，其他鱗折封鎖率下降，特別是粗軋5道次下這種規(guī)律更明顯；粗軋5道次較7道次的其他鱗折封鎖率低，結(jié)合ET溫度的上升這種差異更明顯。

圖3 其他鱗折封鎖率與加熱爐抽鋼溫度

2.3.2 其他鱗折與均熱段時間

對比不同均熱段時間下其他鱗折的封鎖情況，如圖4，發(fā)現(xiàn)均熱段時間延長，其他鱗折呈上升趨勢。

圖4 其他鱗折封鎖率與均熱段時間

2.3.3 其他鱗折與RDT

RDT溫度升高，其他鱗折封鎖率下降，該趨勢是與ET溫度相同的，且呈現(xiàn)同樣的粗軋5道次較7道次封鎖率較低的現(xiàn)象。

溫度和熱軋道次的影響均表明其他鱗折與熱加工塑性的強烈的相關(guān)性。在熱軋加熱爐中板坯加熱是為了實現(xiàn)目標溫度和均勻材溫，以達到熱軋易于延展變形的目的，在這個過程中，板坯的晶粒組織會長大，碳化物會溶解，隨著組織的變化，變形時遇到的抗力差異很大；而節(jié)鎳不銹鋼用錳、氮代鎳雖然實現(xiàn)了組織上奧氏體，但犧牲了耐腐蝕性能和熱加工性能，變形抗力遠在鉻鎳奧氏體之上，而且工藝窗口也很窄，需要更好的工藝掌控。因此在將粗軋溫度提高，改善熱塑性時其他鱗折呈現(xiàn)了明顯的降低趨勢；同時，粗軋軋制次數(shù)的減少也同時呈現(xiàn)了正的貢獻。為了進一步驗證塑性與其他鱗折的這種相關(guān)性，對材料進行了成分調(diào)整的試驗，主要措施為降低0.02%氮含量，發(fā)現(xiàn)其他鱗折降級率進一步降低，僅2%左右，已可以滿足產(chǎn)線產(chǎn)品的質(zhì)量需求。為此，將成分的優(yōu)化和熱軋工藝的優(yōu)化結(jié)合起來，在工業(yè)生產(chǎn)線進行推廣，其他鱗折問題已可實現(xiàn)質(zhì)量受控[3]。

圖5 其他鱗折封鎖率與粗軋溫度

3 結(jié)語

節(jié)鎳奧氏體不銹鋼受材料本質(zhì)的限制，在熱加工變形過程中，受材料本身熱塑性的影響，對熱軋溫度和軋制工藝較為敏感，需要找到合適的工藝窗口才能保證質(zhì)量受控。為改善其他鱗折問題，針對1%Ni的節(jié)鎳品種，熱軋材溫需控制在1 240℃、采用5道次的粗軋工藝，可實現(xiàn)該類產(chǎn)品的其他鱗折有效控制，同時，降氮等改善熱塑性的措施可進一步提升產(chǎn)品的熱軋質(zhì)量。大生產(chǎn)實踐中，此優(yōu)化方式得到了成功的驗證。