節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304奧氏體不銹鋼的基礎上，節鎳奧氏體不銹鋼用錳、氮等元素代替鎳形成了一種經濟型不銹鋼，近年來在中國發展迅速，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產品，熱軋塑性較差是困擾節鎳奧氏體不銹鋼的一個主要難題。熱軋塑性差不僅表現在軋制力大導致的“難軋制”，而且由于工藝空間窄等因素共同協作，容易出現表面的邊部附近的鱗折問題，不同于側壓導致的邊部狹縫，也不同于板坯裂紋導致的山狀鱗折，它有特定位置和獨特的形貌，嚴重了影響了產品的使用，給生產廠、用戶都造成了較大的經濟損失。因此，對節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

試驗材料為工業規模化生產的節鎳型奧氏體不銹鋼，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

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

2 試驗結果和討論

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，集中分布于兩側的50~200 mm范圍內，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現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，未發現夾雜物相關的元素，如圖2。由此分析，該缺陷應與氧化皮夾層有關（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

其他鱗折的發生多以反面為主，從跟蹤情況看，70%僅反面發生，20%兩面均發生，10%正面發生。由此往前推測，若與精煉相關，應表現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%反面發生，23%兩面發生，9%基面發生。推斷其他鱗折的發生與板坯無明顯關系，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。可以看出，ET溫度上升，其他鱗折封鎖率下降，特別是粗軋5道次下這種規律更明顯；粗軋5道次較7道次的其他鱗折封鎖率低，結合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，發現均熱段時間延長，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，且呈現同樣的粗軋5道次較7道次封鎖率較低的現象。

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性。在熱軋加熱爐中板坯加熱是為了實現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；而節鎳不銹鋼用錳、氮代鎳雖然實現了組織上奧氏體，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了明顯的降低趨勢；同時，粗軋軋制次數的減少也同時呈現了正的貢獻。為了進一步驗證塑性與其他鱗折的這種相關性，對材料進行了成分調整的試驗，主要措施為降低0.02%氮含量，發現其他鱗折降級率進一步降低，僅2%左右，已可以滿足產線產品的質量需求。為此，將成分的優化和熱軋工藝的優化結合起來，在工業生產線進行推廣，其他鱗折問題已可實現質量受控[3]。

圖5 其他鱗折封鎖率與粗軋溫度

3 結語

節鎳奧氏體不銹鋼受材料本質的限制，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量受控。為改善其他鱗折問題，針對1%Ni的節鎳品種，熱軋材溫需控制在1 240℃、采用5道次的粗軋工藝，可實現該類產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品的熱軋質量。大生產實踐中，此優化方式得到了成功的驗證。