超纯铁素体不锈钢J443山形鳞状折叠研究_高仁强.pdf

第 卷第 期 年 月甘 肃 冶 金 ，文章编号：（）超纯铁素体不锈钢 山形鳞状折叠研究高仁强，刘 燕，陈安忠，任娟红（酒泉钢铁（集团）有限责任公司，甘肃 嘉峪关）摘 要：通过扫描电镜和能谱分析等技术研究了 表面山形鳞状折叠缺陷，对缺陷形貌、成分进行了分析，并研究了热轧轧制过程板坯表面缺陷演化过程。山形鳞状缺陷属表层缺陷，为超纯铁素体板坯表面缺陷反复轧制延伸而成，主要因超纯铁素体不锈钢铬含量高，抗氧化性强，表面氧化铁皮薄，基体偏软，在轧辊高面压作用下，表层缺陷在炉卷轧机往复轧制中反复延伸形成山形鳞状折叠缺陷。关键词：不锈钢；热轧轧制；山形鳞状折叠中图分类号：文献标识码：，（），）：，：；引言超纯铁素体不锈钢因不含镍而称为节镍经济型不锈钢，是现代不锈钢的发展方向，具有成本低、强度高的特点，可广泛用于电梯、建筑装饰、厨具等众多行业。以其优异的耐腐蚀性能、良好的延伸成形性、较高表面质量、较低的生产成本，是 奥氏体不锈钢理想的替代材料。尤其在电梯应用领域，价格相对低廉、稳定的超纯铁素体不锈钢应用更为广泛。中国是世界最大的电梯生产和消费市场，随着更多电梯用户的广泛认可，钢种用量愈来愈大，市场潜力巨大。但由于钢种特性，在热轧生产过程中极易产生山形鳞状折叠缺陷，严重影响了电梯用钢的表面质量，难以满足高端电梯用钢苛刻的质量要求。钢种特性 超纯铁素体不锈钢、含量极低，含量为 ，具有优良的抗高温氧化和局部侵蚀的性能。由于 含量高，抗氧化性强、表面氧化铁皮薄、材质软、氧化铁皮黏、采用铌钛稳定化处理等特点，板坯表面容易存在局部微缺陷，在热轧轧制中表面反复延伸，缺陷变形形成山形鳞状折叠缺陷，该缺陷沿轧制方向呈延伸山形，系轧制表面缺陷演变而来，属表层缺陷。板坯表面裂纹、翻皮、振痕、擦伤、气孔、冷溅、皱纹、发纹等缺陷及板坯修磨产生的缺陷会在热轧轧制过程中沿板坯表面轧制方向往复延伸产生了山形鳞状折叠缺陷。由于电梯面板对表面质量有近乎苛刻的要求，所以，最终产品上严禁存在山形鳞状折叠缺陷。由于热轧带钢表面上的质量形貌会一定程度遗传至最终成品DOI:10.16042/62-1053/tf.2022.06.002表面，所以，热轧带钢轧制过程质量一直是装饰类产品研究的关键。表 与 钢种成分对比 钢种 表 可见，钢种 含量高、含量低，、稳定化处理，轧制过程中板坯表面存在局部表面缺陷会在炉卷轧机往复轧制中反复延伸出现山形鳞状折叠缺陷，该缺陷因板坯表面状况不同、轧制条件差异而导致缺陷程度不一，严重者在后续生产中显现为表面破皮，深入基体，严重影响最终产品表面质量，不能满足电梯用板要求，根据其形貌、成分分析及轧制过程，分析缺陷产生环节，是解决该缺陷的关键。山形鳞状折叠缺陷形貌山形鳞状折叠缺陷形貌见图。图：修磨线修磨后残留缺陷；图：最终产品表面缺陷；图：山形鳞状折叠电镜下放大呈河流状形态；图：电镜下表层破裂状缺陷；图：电镜下起皮状缺陷；图：电镜下折叠状缺陷图 山形鳞状折叠典型形貌 分析图 缺陷宏观形貌，缺陷沿轧制方向和反方向延伸呈山形压痕状，大多为山形表面色差，严重者尤其在峰尖处呈多点、不规则状嵌入基体，宏观呈破皮形貌；电镜下微观形貌呈河流沟壑状，并伴有分层、起皮，呈鳞状折叠。缺陷在 成品板上存在，因缺陷有深度，修磨线上修磨亦难以去除（图），严重影响最终产品质量，无法正常交付用户。为进一步分析缺陷成因，采用扫描电镜（）结合能谱分析仪（）对其进行成分、微观分析。见图、表。第 期 高仁强，等：超纯铁素体不锈钢 山形鳞状折叠研究 宏观呈山形压痕状，微观呈明显的鳞状折叠，严重处深入到基体，从缺陷形貌可见，严重处伴有起皮，皮下有未洗干净的氧化物存在；分析缺陷处成分，为该钢种正常的基础成分，排除了外来夹杂等异常导致的缺陷；因该钢种采用铌钛稳定化处理，缺陷处氧含量高、有氧化钛偏聚现象。图 能谱分析缺陷处成分表 缺陷处成分 谱图标签谱图 谱图 谱图 谱图 谱图 谱图 谱图 谱图 谱图 谱图 谱图 总量 热轧轧制分析 加热炉内在炉时间 ，出炉温度 ，精轧终轧温度 ，卷取温度。超纯铁素体不锈钢高温强度低，热轧过程决定氧化界面的遗传特性，是缺陷演变的关键工序。不锈钢热轧轧制过程是从板坯到成品不断减薄、宽展的过程，粗轧的主要功能是为精轧机组开坯，精轧机组通过对厚度、宽度、板形等的控制，生产出合格的产品，设置合理的中间坯厚度，以平衡粗、精轧机组的负荷，提高设定的精度。在铁素体不锈钢热轧生产中，随着钢中 含量的提高，高温抗氧化性能增加，相应热轧过程中产生的氧化铁皮逐渐变薄，金属基体裸露部分增大。如图 热轧板坯轧制正常表面和异常表面，热轧轧制过程中产生的山形鳞状折叠缺陷是板坯表面缺陷沿长度方向往复延伸所导致，在轧辊咬入区域高面压作用下，工作辊与板坯之间产生凝着，工作辊比板坯先行，凝着部位也较板坯轧制面先行，板坯表层产生剪切应力，表层缺陷部更易脱离母材，在轧辊高压下形成折叠缺陷，炉卷轧机往复轧制，表面产生的折叠缺陷经炉卷轧机连续往复轧制，形成沿带钢轧制方向的山形鳞状折叠。图 热轧轧制过程形成缺陷 山形鳞状折叠缺陷形成机理为板坯表面的缺陷在热轧轧制过程中，在轧辊高面压下易脱离母材形成折叠缺陷，多道次往复轧制沿轧制方向和反方向形成山形折叠，最终形成山形鳞状折叠缺陷。甘 肃 冶 金 第 卷 结语超纯铁素体不锈钢表面山形鳞状折叠缺陷为钢种特有缺陷，可通过改善板坯表面质量、降低板坯与工作辊线速度差、优化表面氧化等措施加以改善。具体采取以下措施：连铸工序板坯修磨，改善板坯表面质量，减少表面夹渣、凹坑、微裂纹、夹杂及振痕等缺陷；降低轧制速度，减小工作辊与轧材的线速度差；改变中间坯厚度，优化分配粗精轧压下量，降低粗轧轧制压下量，提高精轧压下量；延长在炉时间，由原 提至 ，改善表面氧化铁皮状态。参考文献：董文卜，马力，李实，等 超低碳氮铁素体不锈钢的研究宝钢技术，（）：彭建国，李谋成，骆素珍 铁素体不锈钢高温氧化行为研究宝钢技术，（）：伏中哲宝钢 热连轧机及不锈钢轧制工艺中国冶金，（）：热轧铁素体不锈钢板表面桔皮缺陷产生机制的研究世界金属导报 薛春江，闫文彪不锈钢热轧板带生产工艺及设备选型钢铁研究，（）：吕长宝热轧带钢酸洗山水纹缺陷的形成机理轧钢，（）：李 翠，吴月龙，朱坤亮，等 不锈钢热轧板表面 形裂纹原因分析中国重型装备，（）：李 锋，李志平热轧 不锈钢表面 型裂纹产生原因及解决措施山东冶金，（）：收稿日期：作者简介：高仁强（），男，山东省高密市人，正高级工程师，本科。主要从事不锈钢产品研发。（上接第 页）不锈钢连续轧制生产时，采用加热炉空步距措施，可以防止氧化皮缺陷发生。参考文献：张 帅，李静媛，杜 伟，等一种新型铁素体不锈钢的深冲性能研究材料科学与工艺，（）：程鹤辉，贺东风，田乃媛我国不锈钢发展现状及展望特殊钢，（）：陆世英不锈钢北京：原子能出版社，杨咏阶 不锈钢薄板起皱缺陷的成因及凝固组织对它的影响宽厚板，（）：，（）：管克智，周纪华，朱其圣，等热轧金属塑性变形阻力研究北京钢铁学院学报，（）：收稿日期：作者简介：王 珂（），男，陕西渭南人，工程师，本科。主要从事材料科学与工程相关工作。第 期 高仁强，等：超纯铁素体不锈钢 山形鳞状折叠研究