梁健渾，徐向東，方健，方劍鋒，黃衛(wèi)文，羅杰

（鞍鋼聯(lián)眾（廣州）不銹鋼有限公司，廣東 廣州 510760）

節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼是在傳統(tǒng)304不銹鋼的基礎(chǔ)上，減少貴金屬Ni的使用，添加Mn、N等元素獲得穩(wěn)定奧氏體組織的經(jīng)濟(jì)型不銹鋼。該類(lèi)不銹鋼以其優(yōu)異的機(jī)械性能及較好的耐蝕性能，受到不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)的青睞。鞍鋼聯(lián)眾不銹鋼有限公司生產(chǎn)20LH節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼，產(chǎn)品產(chǎn)量約為30萬(wàn)t/a，其熱軋鋼板在退火酸洗后表面出現(xiàn)線(xiàn)鱗缺陷，缺陷形態(tài)為刮痕狀，寬度距邊50～200 mm分布。線(xiàn)鱗缺陷位置易出現(xiàn)裂紋，在冷軋加工過(guò)程中，容易增加斷帶風(fēng)險(xiǎn)。因此，采用掃描電子顯微鏡對(duì)缺陷表面及橫截面形貌和成分進(jìn)行分析，找出導(dǎo)致線(xiàn)鱗缺陷的因素，本文對(duì)此做一介紹。

1 線(xiàn)鱗缺陷分析

1.1 宏觀形態(tài)

20LH不銹鋼不同程度線(xiàn)鱗缺陷形態(tài)見(jiàn)圖1。由圖1可知，熱軋板退火酸洗后呈刮痕狀，長(zhǎng)度約300～500 mm，經(jīng)冷軋退火酸洗后，缺陷無(wú)法消除。

圖1 20LH不銹鋼不同程度線(xiàn)鱗缺陷形態(tài)Fig.1 Microstructural Appearances of Linear Scale Defects in Various Levels of 20LH Stainless Steels

1.2 微觀形態(tài)

采用掃描電鏡（SEM）對(duì)線(xiàn)鱗表面（見(jiàn)圖2）及截面（見(jiàn)圖3）進(jìn)行二次電子分析。沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯煉鋼連鑄夾雜物，主要成分為高溫氧化鐵皮。

圖2 線(xiàn)鱗表面掃描電鏡分析Fig.2 Appearance of Linear Scale Defect Analyzed by SEM

圖3 線(xiàn)鱗截面二次電子分析Fig.3 Appearance of Secondary Electron Analysis for Linear Scale Defect by SEM

1.3 夾雜物等級(jí)

取4爐次記錄線(xiàn)鱗缺陷的鋼卷進(jìn)行夾雜物等級(jí)測(cè)試，低倍評(píng)級(jí)級(jí)別見(jiàn)表1。由表1可知，夾雜物等級(jí)均在2.5以?xún)?nèi)，符合夾雜物等級(jí)≤2.5的要求。

表1 低倍評(píng)級(jí)級(jí)別Table 1 Rating Level by Low-magnification Analysis

1.4 形成原因

結(jié)合缺陷形態(tài)、分布，掃描電鏡微觀形態(tài)和夾雜物等級(jí)分析可知，缺陷位置無(wú)明顯煉鋼連鑄夾雜，純凈度良好。缺陷位置主要以高溫氧化鐵皮為主，判斷缺陷應(yīng)發(fā)生在鋼坯加熱出爐后，精軋終軋前產(chǎn)生。

2 導(dǎo)致線(xiàn)鱗缺陷的因素分析

2.1 鎳銅比對(duì)線(xiàn)鱗缺陷的影響

節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼由于含Cu，鋼坯加熱升溫過(guò)程中，Cu在1 000～1 200℃出現(xiàn)液態(tài)相，并沿奧氏體晶界向基體滲透，導(dǎo)致材料熱脆［1］。提高Ni含量，雖然可促進(jìn)Cu-Ni富集相以顆粒狀保留在氧化層，避免液相Cu出現(xiàn)，但是會(huì)造成成本增加，為此，有必要尋求適合的鎳銅比。

2.1.1 試驗(yàn)材料與方法

為了考察鎳銅比對(duì)線(xiàn)鱗缺陷的影響，安排測(cè)試鎳銅比為 1.0、0.9、0.8、0.6的 20LH 不銹鋼各一爐次，試樣化學(xué)成分見(jiàn)表2，試驗(yàn)爐次熱軋軋制規(guī)程見(jiàn)表3，追蹤熱軋板酸洗后線(xiàn)鱗品質(zhì)。

表2 試樣化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Table 2 Chemical Compositions in Samples（Mass Fraction） %

表3 試驗(yàn)爐次熱軋軋制規(guī)程Table 3 Hot Rolling Schedule for Test Heats

2.1.2 試驗(yàn)結(jié)果

熱軋板經(jīng)退火酸洗后，試驗(yàn)爐次線(xiàn)鱗比例見(jiàn)表4。

表4 試驗(yàn)爐次線(xiàn)鱗比例Table 4 Proportions of Linear Scale Defects for Test Heats

當(dāng)鎳銅比為0.6時(shí)，線(xiàn)鱗比例為50%。隨著鎳銅比增大，線(xiàn)鱗比例明顯降低。當(dāng)鎳銅比為1.0時(shí)，線(xiàn)鱗比例降為13%。分析認(rèn)為，提高材料鎳銅比后，能促進(jìn)Cu-Ni富集相以顆粒狀保留在氧化層，避免液相Cu出現(xiàn)，鋼板品質(zhì)明顯改善。

2.2 鋼坯研磨對(duì)線(xiàn)鱗缺陷的影響

為了考察鋼坯研磨對(duì)線(xiàn)鱗缺陷的影響，在煉鋼成分、熱軋工藝參數(shù)相同條件下，熱軋板酸洗后線(xiàn)鱗比例見(jiàn)表5?？梢钥闯鲣撆餮心?duì)線(xiàn)鱗比例無(wú)明顯改善效果，判斷線(xiàn)鱗發(fā)生在連鑄工序后面。

表5 熱軋板酸洗后線(xiàn)鱗比例Table 5 Proportions of Linear Scale Defects of Hot Rolled Steel Sheets after Pickling

2.3 粗軋軋制溫度對(duì)線(xiàn)鱗缺陷的影響

為研究粗軋終軋溫度與線(xiàn)鱗缺陷的關(guān)系，使用Gleeble-3800熱模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)20LH不銹鋼進(jìn)行不同溫度下的拉伸試驗(yàn)。

2.3.1 試驗(yàn)材料與方法

試驗(yàn)所用材料取自20LH熱軋粗軋后中間坯，其化學(xué)成分如表 6所示。試驗(yàn)材料生產(chǎn)工藝為：電爐→轉(zhuǎn)爐→精煉爐→連鑄→熱軋加熱爐→粗軋→線(xiàn)下切割取樣。在Gleeble-3800熱模擬試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行熱應(yīng)力模擬試驗(yàn)。在700～1 200℃進(jìn)行高溫拉伸試驗(yàn)，繪制出樣品的熱塑性曲線(xiàn)與熱強(qiáng)度曲線(xiàn)。

表6 試驗(yàn)材料化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Table 6 Chemical Compositions in Test Steels（Mass Fraction） %

2.3.2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

圖4 為20LH熱塑性曲線(xiàn)，從圖4中可以看出，20LH斷面收縮率隨溫度的增加呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，但過(guò)程不穩(wěn)定，僅在970～1 120℃溫度范圍內(nèi)斷面收縮率在60%以上，表現(xiàn)出了良好的塑性。而低于970℃時(shí)，隨著溫度的降低，塑性急劇惡化；溫度高于1 120℃至1 200℃范圍內(nèi)時(shí)，斷面收縮率均低于60%，塑性先降低后升高，塑性不高。根據(jù)以上結(jié)果，判斷20LH鑄坯應(yīng)采取高溫軋制，加熱爐加熱溫度不宜過(guò)低，軋制溫度控制在1 000～1 100℃。

圖4 20LH熱塑性曲線(xiàn)Fig.4 Thermal Plasticity Curves of 20LH

由20LH熱強(qiáng)度曲線(xiàn) （圖5）可以看出，在700～1 200℃溫度范圍內(nèi)試樣的抗拉強(qiáng)度隨溫度的升高而降低，但減小的速度越來(lái)越慢，20LH最大抗拉力與最小抗拉力的差值高達(dá)22 797.5 N，說(shuō)明溫度對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響是非常大的。

圖5 20LH熱強(qiáng)性曲線(xiàn)Fig.5 Heat Intensity Curves of 20LH

結(jié)合斷面收縮率和抗拉強(qiáng)度，20LH試樣在700～1 200℃，抗拉強(qiáng)度隨溫度升高而降低，在970～1 120℃范圍內(nèi)，斷面收縮率維持在相對(duì)較好的水平，熱加工性相對(duì)較好，最有利于進(jìn)行熱加工。

3 實(shí)施效果

根據(jù)Gleeble熱模擬試驗(yàn)得出軋制溫度區(qū)間，在鎳銅比為1.73的條件下，安排4爐次20LH不銹鋼測(cè)試熱軋不同粗軋終軋溫度，試驗(yàn)材料化學(xué)成分見(jiàn)表7，熱軋工藝參數(shù)見(jiàn)表8。

表7 試驗(yàn)材料化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Table 7 Chemical Compositions in Test Steels（Mass Fraction） %

表8 熱軋工藝參數(shù)Table 8 Process Parameters for Hot Rolling

由表8可知，熱軋20LH鋼板經(jīng)退火酸洗線(xiàn)產(chǎn)出后，當(dāng)粗軋終軋溫度為1 050～1 055℃，線(xiàn)鱗比例為33%。隨著終軋溫度升高，線(xiàn)鱗比例逐漸下降，當(dāng)粗軋終軋溫度為1 065～1 070℃，線(xiàn)鱗比例為8%。因此，熱軋粗軋終軋溫度確定為1 065～1 070 ℃。

根據(jù)Gleeble熱模擬試驗(yàn)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析可知，粗軋終軋溫度越低，線(xiàn)鱗比例越高。因此，粗軋終軋溫度在1 000～1 100℃時(shí)，溫度越高，熱加工性能越好，粗軋微裂紋發(fā)生概率越低，酸洗后線(xiàn)鱗比例越低。

統(tǒng)計(jì)分析鞍鋼聯(lián)眾不銹鋼生產(chǎn)數(shù)據(jù)可知，粗軋終軋溫度與線(xiàn)鱗缺陷比例呈線(xiàn)性關(guān)系，如圖6所示。

圖6 粗軋終軋溫度與線(xiàn)鱗缺陷的關(guān)系Fig.6 Relationship between Finishing Temperature of Rough Rolling and Linear Scale Defect

4 結(jié)論

（1）導(dǎo)致節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼產(chǎn)生線(xiàn)鱗缺陷的因素有合金成分（鎳銅比）、粗軋軋制溫度。

（2）通過(guò)提高節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼鎳銅比，促進(jìn)Cu-Ni富集相以顆粒狀保留在氧化層，避免液相Cu出現(xiàn)，鞍鋼聯(lián)眾不銹鋼20LH產(chǎn)品線(xiàn)鱗缺陷明顯改善。

（3）由20LH不銹鋼熱塑性曲線(xiàn)和熱強(qiáng)性曲線(xiàn)可知，溫度在970～1 120℃，熱加工性相對(duì)較好。

（4）通過(guò)優(yōu)化合金成分 （鎳銅比為1.73）、粗軋終軋溫度在1 065～1 070℃，鞍鋼聯(lián)眾不銹鋼線(xiàn)鱗比例已控制在8%以?xún)?nèi)。