节镍奥氏体不锈钢其他鳞折问题研究

任建斌

（宝钢德盛不锈钢有限公司，福建 福州350600）

在传统304奥氏体不锈钢的基础上，节镍奥氏体不锈钢用锰、氮等元素代替镍形成了一种经济型不锈钢，近年来在中国发展迅速，其良好的机械加工性能、较好的耐腐蚀性能、光泽的表面成为其市场推广的硬条件。但相较于304产品，热轧塑性较差是困扰节镍奥氏体不锈钢的一个主要难题。热轧塑性差不仅表现在轧制力大导致的“难轧制”，而且由于工艺空间窄等因素共同协作，容易出现表面的边部附近的鳞折问题，不同于侧压导致的边部狭缝，也不同于板坯裂纹导致的山状鳞折，它有特定位置和独特的形貌，严重了影响了产品的使用，给生产厂、用户都造成了较大的经济损失。因此，对节镍奥氏体不锈钢其他鳞折问题的机理和改进措施的研究，具有十分重要的意义。

1 试验材料及方法

1.1 试验材料

试验材料为工业规模化生产的节镍型奥氏体不锈钢，主要成分的范围如表1所示。

表1 试验用节镍型奥氏体不锈钢的主要成分范围%

1.2 试验方法

通过大生产不同加热工艺及热轧工艺下的缺陷情况，结合实验室的分析及理论验证，找到最佳的优化方案。

2 试验结果和讨论

2.1 其他鳞折的形貌及能谱分析

其他鳞折分布具有典型的位置特征，集中分布于两侧的50~200 mm范围内，呈线状鳞折类缺陷，如图1。通过BN1G“其他鳞折”缺陷表面进行形貌观察及能谱分析发现了明显的折叠状形貌，在折叠缺陷边缘部位检测到Fe、Cr、O、Mn、Si等元素，未发现夹杂物相关的元素，如图2。由此分析，该缺陷应与氧化皮夹层有关（板坯的或热轧均有可能）[1]。

图1 其他鳞折外观形貌

图2 表面“其他鳞折”缺陷能谱分析

2.2 正反面其他鳞折的差异性

其他鳞折的发生多以反面为主，从跟踪情况看，70%仅反面发生，20%两面均发生，10%正面发生。由此往前推测，若与精炼相关，应表现为板坯翻面后缺陷同样反面。因此进行了50支板坯的翻面试验，翻面后68%反面发生，23%两面发生，9%基面发生。推断其他鳞折的发生与板坯无明显关系，问题仍聚焦于热轧[2]。

表2 正反面其他鳞折的差异性

2.3 不同热轧工艺下的其他鳞折

2.3.1 其他鳞折与ET（抽钢温度）

分析了不同加热炉抽钢温度（ET）与其他鳞折的封锁情况，且同时对比了不同粗轧道次下的其他鳞折差异情况，如图3。可以看出，ET温度上升，其他鳞折封锁率下降，特别是粗轧5道次下这种规律更明显；粗轧5道次较7道次的其他鳞折封锁率低，结合ET温度的上升这种差异更明显。

图3 其他鳞折封锁率与加热炉抽钢温度

2.3.2 其他鳞折与均热段时间

对比不同均热段时间下其他鳞折的封锁情况，如图4，发现均热段时间延长，其他鳞折呈上升趋势。

图4 其他鳞折封锁率与均热段时间

2.3.3 其他鳞折与RDT

RDT温度升高，其他鳞折封锁率下降，该趋势是与ET温度相同的，且呈现同样的粗轧5道次较7道次封锁率较低的现象。

温度和热轧道次的影响均表明其他鳞折与热加工塑性的强烈的相关性。在热轧加热炉中板坯加热是为了实现目标温度和均匀材温，以达到热轧易于延展变形的目的，在这个过程中，板坯的晶粒组织会长大，碳化物会溶解，随着组织的变化，变形时遇到的抗力差异很大；而节镍不锈钢用锰、氮代镍虽然实现了组织上奥氏体，但牺牲了耐腐蚀性能和热加工性能，变形抗力远在铬镍奥氏体之上，而且工艺窗口也很窄，需要更好的工艺掌控。因此在将粗轧温度提高，改善热塑性时其他鳞折呈现了明显的降低趋势；同时，粗轧轧制次数的减少也同时呈现了正的贡献。为了进一步验证塑性与其他鳞折的这种相关性，对材料进行了成分调整的试验，主要措施为降低0.02%氮含量，发现其他鳞折降级率进一步降低，仅2%左右，已可以满足产线产品的质量需求。为此，将成分的优化和热轧工艺的优化结合起来，在工业生产线进行推广，其他鳞折问题已可实现质量受控[3]。

图5 其他鳞折封锁率与粗轧温度

3 结语

节镍奥氏体不锈钢受材料本质的限制，在热加工变形过程中，受材料本身热塑性的影响，对热轧温度和轧制工艺较为敏感，需要找到合适的工艺窗口才能保证质量受控。为改善其他鳞折问题，针对1%Ni的节镍品种，热轧材温需控制在1 240℃、采用5道次的粗轧工艺，可实现该类产品的其他鳞折有效控制，同时，降氮等改善热塑性的措施可进一步提升产品的热轧质量。大生产实践中，此优化方式得到了成功的验证。