張超凡，劉 偉，馮 飛，張 磊，張 鵬

（1.廣東廣青金屬科技有限公司，廣東 陽(yáng)江 529533；2.廣東省高端不銹鋼研究院有限公司，廣東 陽(yáng)江 529533）

304奧氏體不銹鋼具有良好的冷熱加工性能和耐蝕性，被廣泛應(yīng)用于裝飾、建筑、化工及石油等行業(yè)。熱軋板帶的基本要求是尺寸精確性好、表面質(zhì)量好、板形好。在實(shí)際生產(chǎn)中，不銹鋼熱軋表面缺陷是重要管控點(diǎn)，主要表現(xiàn)為邊部脫皮、線縫、邊部粗糙痕等缺陷。馬駿等[1]在304不銹鋼冷軋板面線缺陷相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)CaO-SiO-MgO夾雜物，認(rèn)為線缺陷的形成主要與鋼水潔凈度有關(guān)。劉勇等[2]在研究熱軋帶鋼邊部黑線時(shí)提出粗軋立輥對(duì)邊部黑線缺陷的影響起主導(dǎo)作用，對(duì)粗軋立輥輥面質(zhì)量的改善和側(cè)壓制度的優(yōu)化能改善黑線缺陷。任賢霖[3]在304不銹鋼熱軋帶鋼邊部質(zhì)量控制相關(guān)研究中提到，邊部粗糙痕主要是由于同一計(jì)劃內(nèi)薄規(guī)格軋制量過(guò)多、同寬公里數(shù)太大，使軋輥邊部磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致邊部粗糙，在后續(xù)的酸洗、冷軋過(guò)程中粗糙帶不易消除，形成邊部粗糙帶。由于奧氏體不銹鋼帶鋼熱軋過(guò)程涉及很多因素，從加熱到軋制，再到后期的卷曲運(yùn)輸過(guò)程，都會(huì)對(duì)其質(zhì)量產(chǎn)生影響。

1 現(xiàn)狀

廣青科技1780不銹鋼熱軋板帶生產(chǎn)線自2019年投產(chǎn)以來(lái)，主要生產(chǎn)300系奧氏體不銹鋼、200系節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼、400系不銹鋼等產(chǎn)品。其中，300系奧氏體產(chǎn)量占總產(chǎn)量的80%。不銹鋼產(chǎn)品對(duì)表面質(zhì)量的要求較高，而304不銹鋼因應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，對(duì)熱軋鋼帶的表面要求較高，否則將遺留至冷軋工序，嚴(yán)重時(shí)將無(wú)法滿足用戶的使用要求。熱軋帶鋼邊部往往是最容易發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題的敏感區(qū)域，所以對(duì)邊部質(zhì)量的控制尤為重要。廣青1 780.0 mm熱軋生產(chǎn)線流程如圖1所示。

圖1 廣青1 780.0 mm熱軋生產(chǎn)線流程簡(jiǎn)圖

2 奧氏體不銹鋼邊部主要質(zhì)量問(wèn)題

奧氏體不銹鋼中一旦有鐵素體形成，用熱處理或再加工等方法均無(wú)法消除。由于鐵素體相與奧氏體基體之間的化學(xué)成分、力學(xué)性能及熱穩(wěn)定性等方面的差異，鐵素體的出現(xiàn)一般都會(huì)對(duì)奧氏體不銹鋼的性能造成不利影響，使熱加工產(chǎn)生裂紋的傾向性增大。因此，通常情況下應(yīng)盡量避免鐵素體相形成。

304不銹鋼對(duì)加熱過(guò)程比較敏感，因此，在確保板坯燒透的前提下，盡量縮短加熱時(shí)間，尤其是高溫段的加熱時(shí)間需要明確。加熱區(qū)和均熱區(qū)絕對(duì)不能超出標(biāo)準(zhǔn)溫度，否則會(huì)使表面燒損，進(jìn)而在熱軋、冷軋帶鋼上產(chǎn)生表面缺陷[4]。

2.1 邊部脫皮

邊部脫皮缺陷樣品宏觀形貌如圖2所示，沿帶鋼軋制方向分布，脫皮缺陷主要分布在鋼帶尾部70.0 mm和邊部30.0 mm范圍內(nèi)，缺陷呈起皮狀分布，有明顯破皮。

圖2 304樣品缺陷的宏觀形貌

采用掃描電鏡對(duì)304不銹鋼邊部脫皮缺陷處進(jìn)行微觀形貌觀察，發(fā)現(xiàn)缺陷沿軋制方向分布，缺陷內(nèi)可觀察到灰黑色物質(zhì)。缺陷表面及其截面能譜分析結(jié)果如圖3、表1所示，灰黑色物質(zhì)主要為Fe、Cr、Mn的氧化物。

圖3 304脫皮部位化學(xué)元素分析

表1 脫皮缺陷位置化學(xué)成分分析

此類脫皮原因是板坯經(jīng)粗軋軋制成中間坯，中間坯溫度在（1 090±30）℃范圍內(nèi)。由于在高溫狀態(tài)下中間坯硬度低，在與粗軋護(hù)板接觸的摩擦過(guò)程中被刮傷。刮傷的中間坯經(jīng)精軋軋制不能壓合，產(chǎn)生脫皮缺陷。根據(jù)分析結(jié)論，提出在熱軋階段加強(qiáng)加熱爐操作，對(duì)板坯加熱溫度提出均勻性要求，在爐后輥道增加邊部加熱器以及保溫罩等措施，保證合理的粗軋溫度、軋機(jī)速度，減少板坯在軋線上的溫降，能將鋼水潔凈度控制在一定水平上，減少熱軋階段產(chǎn)生的脫皮缺陷。

2.2 線縫

不銹鋼生產(chǎn)容易在板帶兩側(cè)產(chǎn)生延軋向的線性裂紋，如圖4所示；該缺陷主要發(fā)生在單面距邊20.0 mm以內(nèi)，寬度在0.2～0.5 mm，長(zhǎng)度甚至達(dá)到1 m。該缺陷在冷軋過(guò)程中不會(huì)被消除，會(huì)損壞冷軋軋輥，進(jìn)而影響冷軋表面質(zhì)量，嚴(yán)重影響冷軋產(chǎn)品向高端市場(chǎng)的發(fā)展。在冷軋階段，需要切除邊部缺陷，下游工序按照單邊15.0 mm的切邊量，1 500斷面的熱軋卷的切損達(dá)到2.00%，按公司一年產(chǎn)量200萬(wàn)t計(jì)算，切損量為4萬(wàn)t，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)8億元。因此，消除線縫等邊部缺陷是熱軋階段的重中之重。

圖4 線縫實(shí)際圖

根據(jù)相關(guān)資料，線縫的出現(xiàn)主要是因?yàn)榇周垥r(shí)邊角部的金屬在軋制過(guò)程中始終處于低溫、高應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，并且逐漸流動(dòng)到軋制件的上下表面，導(dǎo)致軋制件邊部沿長(zhǎng)度方向產(chǎn)生線縫缺陷。解決方法主要還是立輥軋制規(guī)程的合理設(shè)定。因此，在合理的寬度要求下，粗軋進(jìn)行短行程寬度控制，立輥設(shè)定合理的邊部壓力控制，同時(shí)對(duì)連鑄坯窄面進(jìn)行縮邊控制，將線縫發(fā)生位置集中在10.0～12.0 mm[5]。

對(duì)粗軋立輥力與線縫缺陷的發(fā)生情況進(jìn)行分析，結(jié)果如圖5所示，將粗軋立輥軋制力第一道次控制在30 kN，第三道次軋制力控制在150 kN以內(nèi)，能較好地控制線縫距邊位置。目前產(chǎn)線按此建議控制立輥力，線縫缺陷明顯改善。

圖5 線縫與立輥軋制力的關(guān)系（304鋼種）

2.3 邊部粗糙痕

熱軋板上、下兩邊存在距邊50.0 mm以內(nèi)的粗糙帶，該區(qū)域粗糙度比正常板面處粗糙度高，在冷軋過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)。經(jīng)過(guò)對(duì)白皮卷的邊部粗糙帶元素分析以及組織分析，發(fā)現(xiàn)該處化學(xué)元素與正常板面處沒(méi)有差別，組織較正常板面處分布混亂，粗大晶粒較多，有理由懷疑粗糙帶的產(chǎn)生是因?yàn)樵跓彳堖^(guò)程中，軋制通道上有冷卻水殘留在板帶表面，聚集在邊部，板帶側(cè)邊由于溫度降低速度較快，在軋輥上集中反應(yīng)，在軋制力的作用下最終反饋到板帶表面上。因此，加強(qiáng)板坯加熱質(zhì)量、軋制通道上各處漏水的檢查，同時(shí)更改軋輥材質(zhì)，采用合理的軋制潤(rùn)滑油制度，合理分布軋制負(fù)荷，采取合理的串輥制度等，能有效控制帶鋼邊部粗糙帶這一缺陷[6]。

3 結(jié)論

（1）采用合理的加熱溫度，在爐后布局保溫罩、邊部加熱器等一系列措施，使邊部脫皮缺陷得到有效控制。

（2）除了連鑄坯邊部形狀控制，在熱軋階段采取立輥材質(zhì)改進(jìn)、立輥各道次軋制力負(fù)荷合理分布、寬度精確控制等措施后，線縫這一缺陷能夠穩(wěn)定在可接受范圍內(nèi)。

（3）邊部粗糙帶表現(xiàn)為側(cè)邊一定范圍內(nèi)粗糙度的不同，其發(fā)生主要是由于產(chǎn)線漏水等造成的軋輥邊部異常磨損，最終反映在板帶表面。嚴(yán)格執(zhí)行工藝制度，改變軋輥材質(zhì)，利用高硬度、高耐磨的高速鋼軋輥配合軋制油工藝潤(rùn)滑制度，采用合理的串輥制度，可將邊部粗糙帶缺陷逐漸消除。