溫州304不銹鋼管：

304不銹鋼管的試樣加工成標(biāo)準(zhǔn)的熱塑性拉伸試樣,放置在Gleeble2000熱模擬試驗機工作室內(nèi),抽真空后采用氬氣保護。先將試樣分別以20℃/s的加熱速度加熱到1350℃保溫180s,再以10℃/s的冷卻速度分別冷卻至1300、1200、1100、1050、1000、950、900、850、800、750、700℃這11個溫度進行熱模擬拉伸實驗,應(yīng)變速率為10-3/s。測量各試樣在不同溫度下的拉伸斷面的收縮率(Z),并得出斷面收縮率溫度曲線,作出鋼的熱塑性曲線如圖。

  不銹鋼的強度總的趨勢是隨著溫度的升高而降低,但在950℃強度出現(xiàn)一個峰值,這個峰值是碳化物或氮化物的析出產(chǎn)生沉淀強化導(dǎo)致的。鋼的熱塑性曲線明顯分為3個階段: 第1階段是溫度大于1200℃,此時出現(xiàn)的塑性低谷是鋼的晶界發(fā)生熔化引起的; 第2階段是950~1200℃,該階段在1050℃出現(xiàn)的塑性谷底是P、S的作用導(dǎo)致的; 第3階段是750~950℃范圍,此階段谷槽很寬,若按Z=40%作為熱裂紋敏感性的臨界值,則谷槽的溫度范圍為730~920℃,就是說,連鑄矯直點的溫度定要避開這個溫度范圍。這個谷槽主要由兩個原因引起的,一個原因是在奧氏體的低溫區(qū)鋼水中鋁的氮化物沿著奧氏體晶界析出,容易產(chǎn)生沿晶斷裂導(dǎo)致熱塑性降低,另一個原因是鋼水剛剛冷卻進入雙相區(qū)時,沿著奧氏體晶界析出鐵素體薄膜，也容易降低晶界的內(nèi)聚力產(chǎn)生沿晶界斷裂使鋼的熱塑性降低?？傊?該鋼的最低面縮率為28.0%,熱塑性低谷槽很寬,達到200℃的溫度范圍。因此,該鋼在連鑄時,降低二冷區(qū)的冷卻強度,使連鑄矯直點的溫度超過920℃,Z>40%,這樣就可以基本避免連鑄矯直裂紋的產(chǎn)生。

一、電爐冶煉工藝改進

  1. 原工藝在熔化期未加入類石墨,電極加熱時在沖擊點處造成一個凹坑,出現(xiàn)裸露的鋼液面,而這部分裸露的鋼液較其它部位的鋼液溫度高,極易吸氮;另外,電弧強大的射流會將四周大量的氣體吸入弧柱中,為氮在鋼液中的溶解提供條件。爐內(nèi)熔清95%時,才開啟3支碳槍造泡沫渣,單爐碳粉消耗平均為900kg。終點碳控制在0.05%以上。

  2. 改進后工藝在一次料、二次料送電時均加入300~500kg類石墨,提前造泡沫渣,防止鋼液前期吸氣;特別是熔清后,泡沫渣渣層厚度應(yīng)高于沖擊凹坑深度。爐內(nèi)熔清80%時,先開啟1號、2號碳槍造泡沫渣,防止鋼液吸氮,爐門口廢鋼化開,熔池形成后,開啟3號碳槍造渣,保證泡沫渣屏蔽效果,防止弧光裸露。單爐平均消耗在1500kg以上。終點碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求在0.07%以上。

二、精煉工藝改進

  1. 原工藝采用鋁脫氧工藝,出鋼脫氧劑及渣料加入順序為:鋁粒#合金#石灰、精煉劑#增碳劑。加鋁脫氧,隨鋼液中的鋁含量的增加,鋼液增氮量有增大的趨勢。在鋼液中的氮達飽和之前,鋼液中的鋁促進了鋼液的吸氮;同時鋼液中的溶解氧大幅度降低,也為吸氮創(chuàng)造了良好條件。304不銹鋼不進真空爐進行抽氣處理。

  2. 改進后工藝取消鋁脫氧,并對脫氧劑及渣料加入順序進行改進:增碳劑#合金#石灰、精煉渣。在電爐出鋼時先用增碳劑代替部分鐵等脫氧,因碳與氧反應(yīng)生成的產(chǎn)物形成一氧化碳氣泡直接排至爐渣中,不污染鋼液,能減少鋼中脫氧產(chǎn)物對鋼水的污染,降低鋼中夾雜物含量。304不銹鋼須進行VD處理,且要求極限真空度保持10分鐘以上。

三、連鑄工藝參數(shù)改進

 1. 過熱度控制

  304不銹鋼管中Si、Mn等為易氧化元素,鋼水容易被氧化,同時Mn含量高的鋼水流動性好,也容易侵蝕耐材造成鑄坯夾雜。因此,鋼水過熱度控制由原來的25~40℃改為現(xiàn)在的20~30℃,既保證了適當(dāng)?shù)睦俜乐硅T坯產(chǎn)生矯直裂紋,又避免了鑄坯柱狀晶過于發(fā)達而出現(xiàn)低倍組織缺陷中心裂紋級別超標(biāo)。

 2. 結(jié)晶器冷卻控制

  保持原結(jié)晶器的冷卻水量不變,但對冷卻水的硬度和進水溫度進行控制。冷卻水總硬度由原來的60mg/L以下改為30mg/L以下,減少結(jié)晶器銅管結(jié)垢,保證結(jié)晶器冷卻均勻。結(jié)晶器進水溫度由原來40℃以下改為控制在25~35℃,減少水溫波動對結(jié)晶器冷卻效果的影響。

 3. 二次冷卻控制

 將304不銹鋼管的二次冷卻比水量由0.50L/kg降低到0.45L/kg,鑄坯進入拉矯機前的溫度由880~980℃提高到950~1050℃,面縮率在60%以上,以避開產(chǎn)生連鑄矯直裂紋的溫度區(qū)間。

四、鑄坯軋管質(zhì)量情況

  浙江宏盛特鋼有限公司一小時通過采取以上工藝措施后, 304不銹鋼連鑄坯表面質(zhì)量明顯改善,2008年1-4月平均產(chǎn)量4000噸，軋制鋼管的外折缺陷消除、在線探傷合格率達到95.6%,連鑄坯月平均退廢率為1.05%。

五、結(jié)論

 1. 將304不銹鋼管外折缺陷部位切取截面金相樣品進行顯微觀察,試樣有裂紋沿表層斜向伸入鋼基,裂紋內(nèi)嵌有氧化亞鐵,其附近分布顆粒狀的高溫氧化產(chǎn)物。用3%硝酸酒精浸蝕后進行顯微觀察,鋼中組織為珠光體+鐵素體,裂紋附近有明顯脫碳現(xiàn)象,初步分析認(rèn)為與坯料表面存在的缺陷有關(guān)。

 2. 酸洗304不銹鋼連鑄坯,觀察表面存在橫裂紋、氣孔等缺陷,說明橫裂紋是引起鋼管外折的主要原因。而橫裂是由于鋁的氮化物沿著奧氏體晶界析出,沿晶斷裂導(dǎo)致熱塑性降低,連鑄矯直點的溫度過低造成。

 3. 測試304不銹鋼管熱塑性曲線,第3階段熱塑性低谷槽達到200℃的溫度范圍,連鑄時矯直點的溫度須超過920℃,才可以基本避免連鑄矯直裂紋的產(chǎn)生。

 4. 通過采取電爐提前造泡沫渣、精煉爐取消鋁脫氧、增加真空處理,控制鋼水中,減少鋼液凝固時鑄坯中形成鋁的氮化物,同時,控制鋼水過熱度在20~30℃、降低二次冷卻比水量為0.45L/kg、鑄坯進入拉矯機前的溫度提高到950~1050℃(Z>60%)等措施后,消除了連鑄坯矯直時產(chǎn)生的橫裂紋。鋼管外折缺陷得到控制,不銹鋼管在線探傷合格率提高到95.6%、連鑄坯退廢率降低到1.05%。