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(chǎn)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(diào)整，該缺陷得到有效控制。

關(guān)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(biāo)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(chǎn)304不銹鋼板時，經(jīng)常在板帶表面出現(xiàn)條狀的缺陷，稱之為條形鱗折，簡稱條鱗，條鱗缺陷分部無規(guī)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(nèi)外不銹鋼生產(chǎn)實踐中采取的相關(guān)措施，并結(jié)合公司實際研究成果，綜合分析了產(chǎn)生條鱗缺陷的成因，并采取相應(yīng)的控制措施，對降低不銹鋼表面質(zhì)量缺陷具有一定的借鑒意義。

連鑄板坯卷渣是導(dǎo)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(chǎn)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(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量，提供理論依據(jù)。

1 ?生產(chǎn)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(chǎn)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(tài)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(fā)現(xiàn)，呈現(xiàn)出斷續(xù)不規(guī)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(tài)分析

從表1和表2可以看出，條鱗缺陷中表面電鏡結(jié)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(jié)晶器中鋼水卷渣，澆鑄成板坯，經(jīng)熱軋軋制后，該夾渣物接近于基體表層或已經(jīng)在表層，經(jīng)酸洗后，夾渣物露頭明顯，破壞了基體表層組織，呈現(xiàn)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(chǎn)能的主要指標(biāo)，連鑄拉速增大，相應(yīng)的液相穴深度加長，結(jié)晶器內(nèi)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(jié)晶器內(nèi)鋼水溫度，保護渣熔化減慢，相應(yīng)的液渣層減薄，連鑄液渣層的消耗是動態(tài)平衡過程，當(dāng)液渣補充不足時，就會形成卷燒結(jié)層現(xiàn)象，從而產(chǎn)生條鱗缺陷。

同時從現(xiàn)場實際生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，對304鋼種條鱗缺陷原因進行分類統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)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(guān)系

保護渣中的碳主要是起調(diào)節(jié)熔速作用，隨著碳含量的增加，結(jié)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(jié)構(gòu)，當(dāng)保護渣中碳異常偏高時，保護渣熔化過慢會導(dǎo)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(tài)平衡過程，當(dāng)液渣補充不足，造成保護渣燒結(jié)層或粉渣層卷入到鑄坯中，在鑄坯表皮形成夾渣，經(jīng)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(zhì)塑性差異，在鋼卷表層產(chǎn)生剝開狀缺陷。

氟離子在保護渣中主要起破網(wǎng)作用，對保護渣的粘度影響很大，當(dāng)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(jié)晶器壁的流入不利，容易形成坯殼在結(jié)晶器中粘結(jié)，在結(jié)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(xiàn)場實際生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，對304鋼種條鱗缺陷原因進行分類統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)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(guān)系

水口插入深度主要影響水口出口鋼流沖擊結(jié)晶器窄面后向上的流股強度和速度。結(jié)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(jié)晶器1/4處附件形成鼓度，當(dāng)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(jié)晶器窄邊后，在結(jié)晶器兩側(cè)形成相反方向的上回流，結(jié)晶器兩側(cè)的上回流在向水口運動時發(fā)生作用，當(dāng)相互作用的流體出現(xiàn)速度差異時，就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流體，于是出現(xiàn)旋渦。如果旋渦強度過大，就會形成旋渦卷渣。

從結(jié)晶器液面波動指數(shù)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(jié)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(guān)系中水口插入深度在150左右條鱗降級率最低，生產(chǎn)中規(guī)定水口插入深度150±5mm，拉速≤1.3m/min和大于1.3m/min為生產(chǎn)條件，讓保護渣供應(yīng)商供應(yīng)A、B和C三類保護渣用于現(xiàn)場測試生產(chǎn)，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(shè)定拉速>1.3m/min和≤1.3m/min時，用A、B和C型保護渣生產(chǎn)做質(zhì)量對比條鱗缺陷率情況如圖7。

從試驗結(jié)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(zhí)行，效果顯著。隨著不影響產(chǎn)能拉速恒定在1.3m/min，用A型保護渣和水口插入深度標(biāo)準在150±5mm范圍內(nèi)是，條鱗缺陷也隨之發(fā)生相應(yīng)改善，且改善效果比較穩(wěn)定，現(xiàn)把鞏固階段為持續(xù)半年數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計對比，具體見圖8所示。

5 ?結(jié)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(wěn)定連鑄拉速，有效降低304鋼種條鱗的發(fā)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(diào)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

[1] 陳銀莉，趙愛民.304不銹鋼冷軋薄板表面線缺陷的形貌[J].鋼鐵釩鈦，2007，28（3）：28-31.

[2] 彭建國，駱?biāo)卣?，袁?304奧氏體不銹鋼高溫氧化行為研究[J].寶鋼技術(shù)，2007（4）：29-32.

[3] 葛東生，劉潔，范光偉，等.鑄態(tài)304奧氏體不銹鋼熱變形條件下動態(tài)再結(jié)晶組織特征研究[J].鑄造設(shè)備研究，2008（5）：15-16，20.