2205雙相不銹鋼熱軋裂邊成因分析與改善

劉文華，徐向東，方劍鋒

（鞍鋼聯眾（廣州）不銹鋼有限公司，廣東 廣州 510000）

2205雙相不銹鋼兼具奧氏體和鐵素體不銹鋼特性，具有高強度、高耐蝕性以及焊接性良好的特點，廣泛應用于石油化工、海洋工程、造紙、發電廠等領域[1]。2205雙相不銹鋼熱軋裂邊深度正常都在5 mm以內，但近期熱軋生產的2205鋼卷，出現了批量裂邊問題，裂邊降級率達到40%，普遍裂邊深度超過10 mm，嚴重裂邊深度可達30~50 mm，缺陷形態如圖1所示，裂邊缺陷嚴重影響了產品質量，增加后續處理成本。通過分析熱軋裂邊缺陷原因，提出相應改善措施，2205熱軋裂邊問題得到了有效解決。

圖1 2205鋼種裂邊缺陷形態

1 熱軋裂邊原因分析

1.1 裂邊樣品分析

取2205鋼種裂邊樣品進行試驗分析，如圖2所示，由裂邊金相圖看以看出，裂紋橫穿兩相組織。同時在裂邊處進行掃描電鏡分析，僅發現銹皮成分，未發現有夾雜物，如圖3及表1所示，排除因夾雜物導致裂邊產生。

圖2 2205鋼種裂邊金相圖

圖3 2205鋼種裂邊掃描電鏡形貌

表1 2205鋼種裂邊缺陷掃描電鏡分析 %

1.2 制程分析

通過比對裂邊率高的爐次與裂邊率低的爐次在主要化學成分管控、煉鋼連鑄工藝以及熱軋工藝參數，并未發現存在明顯差異，但是在對比其他有害微量元素上，發現了鉛含量有較大差異：裂邊率高的爐次鉛含量較高。為了解鉛含量在冶煉過程哪個環節升高，調取煉鋼各環節鉛含量數據，通過比對可知，鉛含量在精煉爐冶煉過程中有明顯升高，數據如下頁表2所示。

表2 主要化學成分及鉛含量比較 %

1.3 鉛含量升高原因分析

2205雙相不銹鋼在精煉爐冶煉過程中會添加螢石、石灰以及其他合金物料，為找到哪種物料導致鉛含量偏高，對比了這些裂邊率高的爐次精煉爐物料添加數據，如表3所示，通過比對，這些爐次合金物料添加與否與鉛含量升高并沒有一一對應關系，但是每爐次都會添加石灰和螢石，并且添加量較多，故石灰、螢石含有鉛元素的可能性極大，為此針對石灰、螢石物料進行測試，在430鋼種中比照2205鋼種石灰、螢石添加量，精煉爐分別單獨添加石灰和螢石，取樣分析添加前后鋼液中鉛含量變化，發現單獨添加螢石后鉛含量有明顯上升，數據如下頁表4所示，故確定鉛元素為螢石物料帶來，針對廠內現有批次的螢石進行檢測分析鉛元素，相關螢石批次鉛元素檢測數據如下頁表5，廠家A供貨的螢石都普遍存在鉛含量很高的情況，而廠家B供貨的螢石鉛含量非常低，而這批2205裂邊嚴重的這幾爐次精練爐所添加的螢石正是廠家A供貨的批次。

表3 精煉爐物料添加數據對比

表4 石灰、螢石添加量與鉛增量的關系

表5 螢石中鉛含量分析

1.4 鉛元素導致熱軋裂邊機理探討

由氧勢圖可知，鉛元素先于鐵被氧化，在冶煉過程中可以通過吹氧來去除，但是由于精煉爐屬于精煉工序，沒有吹氧功能，故精煉爐添加的螢石中所帶來的鉛元素很難完全去除而進入鋼液，同時鉛元素由于熔點低、密度大，在鐵中僅能有限溶解，極易在晶界析出、富集，降低了晶界結合力，另外2205雙相不銹鋼由于熱軋過程處于雙相軋制，本身材料熱塑性一般，再加上鉛元素在晶界處偏析、富集，2205鋼種熱塑性急劇惡化，導致熱軋過程中出現裂邊情況。

通過以上管控措施，2205雙相不銹鋼熱軋裂邊問題得到明顯改善，裂邊降級比例恢復至正常水平，如表6所示。

表6 2205鋼種裂邊改善效果%

2 管制措施及改善效果

經與螢石供貨商了解，有些螢石原礦半生有鉛礦，如圖4所示，在后續的處理中無法將鉛礦進行分離，導致螢石中鉛含量較高，為避免后續2205雙相不銹鋼等鋼種再出現批量裂邊情況，制定了以下措施：

圖4 半生有鉛礦的螢石

1）修訂螢石采購規范，把鉛含量的要求加入新的采購規范，并將螢石中鉛含量分析列入螢石物料驗收例行作業。

2）管制2205鋼種精煉爐所添加的螢石中鉛含量不得超過100×10-6。

3 結論

1）2020年9月份2205雙相不銹鋼突發批量熱軋裂邊缺陷，經追蹤分析為精煉過程所添加的螢石中鉛含量較高，鋼液中鉛含量由明顯升高，由于鉛為低熔點物質，易在晶界析出并降低晶界結合力，惡化了2205鋼種熱塑性，導致在熱軋過程出現裂邊缺陷。

2）通過管控精煉爐所添加的螢石中鉛含量不得超過100×10-6等措施，2205雙相不銹鋼熱軋裂邊問題得到有效改善。