201不銹鋼邊鱗缺陷成因分析

劉毅 陸海飛 田偉光 徐佳林

摘 ? 要：針對(duì)201不銹鋼熱軋酸洗后板帶表面出現(xiàn)的邊鱗缺陷，利用掃描電子顯微鏡對(duì)其進(jìn)行形貌及成分分析，發(fā)現(xiàn)缺陷位置呈臺(tái)階式結(jié)構(gòu)，且氧化鉻含量高于其他位置。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)做軋程和澆次的六西格瑪分析，發(fā)現(xiàn)邊鱗缺陷與連鑄澆次存在相關(guān)性。并對(duì)連鑄板坯做PT檢驗(yàn)，結(jié)果表明板坯內(nèi)弧皮下裂紋是導(dǎo)致邊鱗缺陷發(fā)生的主要原因。

關(guān)鍵詞：201不銹鋼 ?熱軋酸洗 ?邊鱗

中圖分類號(hào)：TG142.71 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（c）-0072-04

目前201不銹鋼是產(chǎn)量最多、市場(chǎng)應(yīng)用最廣的奧氏體不銹鋼，201不銹鋼邊鱗缺陷是熱軋酸洗和冷軋2B板邊部出現(xiàn)的一種線狀缺陷[1-3]，邊鱗的存在不僅影響產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)過(guò)高的邊鱗發(fā)生率也降低了產(chǎn)品效益。

本文從存在邊鱗缺陷的201不銹鋼白皮板上取樣，利用掃描電鏡觀察其形貌，利用能譜儀對(duì)缺陷部位進(jìn)行掃描，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工藝參數(shù)分析其形成原因，并探討201不銹鋼板邊鱗缺陷形成機(jī)理。

1 ?201不銹鋼缺陷形貌分析

缺陷樣品宏觀形貌如圖1所示，沿帶鋼軋制方向分布，邊鱗缺陷主要分布在鋼帶邊部50mm的范圍內(nèi)，缺陷以線狀分布，局部有破皮現(xiàn)象。

從表面有邊鱗缺陷的板帶上取樣，用掃描電鏡對(duì)其表面進(jìn)行微觀觀察，并用能譜儀對(duì)微區(qū)成分進(jìn)行分析。

采用掃描電鏡對(duì)201不銹鋼邊鱗缺陷處進(jìn)行微觀形貌觀察，如圖2所示，缺陷沿軋制方向分布，缺陷處可觀察到有折疊和翹皮狀組織，內(nèi)有灰黑色物質(zhì)。缺陷表面及其截面能譜分析結(jié)果如圖2、圖3所示，灰黑色物質(zhì)主要為Fe、Cr、Mn的氧化物。

2 ?邊鱗發(fā)生卷統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)邊鱗卷出現(xiàn)在酸洗卷和冷軋卷表面位置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖4所示，缺陷主要分布在板帶寬度方向距離邊部25～50mm的位置。

對(duì)發(fā)生邊鱗缺陷鋼卷的煉鋼連鑄工序和熱軋工序相關(guān)性進(jìn)行分析：

Minitab軟件是現(xiàn)代質(zhì)量管理統(tǒng)計(jì)的領(lǐng)先者，全球六西格瑪實(shí)施的共同語(yǔ)言，以無(wú)可比擬的強(qiáng)大功能和簡(jiǎn)易的可視化操作深受廣大質(zhì)量學(xué)者和統(tǒng)計(jì)專家的青睞。本文以熱軋工序和煉鋼工序作為兩個(gè)變量，驗(yàn)證邊鱗缺陷產(chǎn)生是由生產(chǎn)流程中的哪個(gè)工序流程產(chǎn)生的缺陷，導(dǎo)致熱軋卷在酸洗和冷軋中產(chǎn)生邊鱗，所以采用minitab中一般線性模型對(duì)熱軋軋程和連鑄澆次進(jìn)行雙因子方差分析，確認(rèn)生產(chǎn)工序與邊鱗的相關(guān)性，進(jìn)而對(duì)工序進(jìn)行查找工藝原因。雙因子方差分析中以P值作為參考判斷值，P>0.05，此缺陷與工序無(wú)關(guān)，P<0.05，此缺陷與工序相關(guān)。

軋程P=0.076>0.05，說(shuō)明邊鱗率與軋程無(wú)相關(guān)性，澆次P=0.016<0.05，說(shuō)明邊鱗率與連鑄澆次具有相關(guān)性。

3 ?分析討論

PT檢驗(yàn)，是指滲透劑在毛細(xì)作用下，滲入表面開口缺陷內(nèi)，在去除工件表面多余的滲透劑后，通過(guò)顯象劑的毛細(xì)作用將缺陷內(nèi)的滲透劑吸附到工件表面形成痕跡而顯示缺陷的存在的檢測(cè)方法。其檢測(cè)要求為：

（1）預(yù)處理工作被檢表面不得有影響滲透檢測(cè)的鐵銹和氧化皮，故對(duì)板坯邊部和窄面研磨;

（2）施加滲透劑將著色滲透液均勻噴涂于受檢工件表面。在整個(gè)滲透時(shí)間內(nèi)，著色滲透液必須潤(rùn)濕覆蓋全部受檢工件表面。

（3）觀察及記錄觀察顯示應(yīng)在顯像劑施加后7～60min內(nèi)進(jìn)行。缺陷顯示的評(píng)定應(yīng)在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求光照度下進(jìn)行。

板坯研磨要求：

（1）距板坯邊部100mm內(nèi)進(jìn)行研磨，修磨方式為一粗一精;

（2）修磨面修磨完后用壓縮空氣進(jìn)行吹掃，使修磨面無(wú)修磨渣殘留;

（3）修磨板坯選用冷坯進(jìn)行修磨，修磨完板坯等5h時(shí)后做PT檢驗(yàn)。

從以上分析可以發(fā)現(xiàn)煉鋼工序連鑄坯與邊鱗發(fā)生具有相關(guān)性，故對(duì)連鑄坯做PT檢測(cè)如下（鋼坯上下表面兩邊和窄面做研磨部分）：

隨機(jī)選14塊，其中10塊進(jìn)行上下表面研磨，4塊進(jìn)行窄面研磨，其中3塊板坯邊部出現(xiàn)裂紋，其余正常。

通過(guò)PT檢測(cè)發(fā)現(xiàn)板坯存在皮下裂紋是此次邊鱗出現(xiàn)的主要原因，從機(jī)理方面分析如下：

201不銹鋼在鑄坯中存在一定深度的皮下裂紋缺陷，經(jīng)過(guò)加熱爐加熱后發(fā)生一定的脫碳，并在裂紋表面形成一層比較平滑的氧化層。在軋制時(shí)裂紋靠近鑄坯邊部的一側(cè)向中心的一側(cè)滑移形成折皺。原先裂紋兩邊的氧化鉻層被壓合到一起，形成檢測(cè)到的具有兩層的氧化鉻。而在靠近軋板的某處微裂紋的存在造成在軋制過(guò)程中形成應(yīng)力集中并最終導(dǎo)致撕裂，形成撕裂斷口[4]。

4 ?結(jié)語(yǔ)

（1）201不銹鋼酸洗板或冷軋板邊鱗缺陷兩側(cè)有明顯的臺(tái)階狀，邊鱗缺陷處CrO含量要明顯高于正常部位。

（2）201不銹鋼板坯皮下裂紋與邊鱗缺陷的出現(xiàn)有很大的關(guān)系，降低連鑄板坯皮下裂紋，是控制邊鱗發(fā)生的主要措施。

參考文獻(xiàn)

[1] 張彥文， 王繼輝， 張友登. 冷軋薄板表面線狀缺陷分析[J]. 中國(guó)冶金， 2009， 19（11）：27.

[2] 李巖， 李聚寶， 王建澤. 304不銹鋼冷軋板表面短線狀剝落缺陷分析[J]. 連鑄， 2015， 1（1）：57-60.

[3] 滕濤， 陳銀莉， 趙愛(ài)民， 等. 304不銹鋼冷軋薄板表面線缺陷的形貌[J]. 鋼鐵釩鈦， 2007， 28（3）.

[4] 崔慧軍，任建斌，楊超，等.節(jié)鎳奧氏體不銹鋼邊鱗缺陷分析[J].寶鋼技術(shù)，2015（2）：42-44.