浙江至德鋼業有限公司針對浙江溫州生產的規格為299mm×30mm的304不銹鋼管表面外折嚴重的情況,取缺陷樣進行金相分析,發現裂紋附近有明顯脫碳現象;將軋管使用的330mm規格304不銹鋼連鑄坯酸洗,發現表面存在橫裂紋等缺陷,分析認為由于鋁的氮化物沿著奧氏體晶界析出,發生沿晶斷裂導致熱塑性降低,連鑄矯直點的溫度未超過脆性區溫度而導致鑄坯產生橫裂紋,經環形爐加熱后軋制擴展成鋼管外折。測試304不銹鋼管的熱塑性及熔點表明:最低斷面收縮率為28.0%、低塑性溫度區間達到200℃。采取降低二冷區的冷卻強度等措施,使連鑄矯直點的溫度超過920℃,避免了連鑄矯直裂紋的產生,鋼管外折缺陷得到有效控制。

  浙江溫州不銹鋼管廠家于2006年興建了第2條圓管坯生產線,采用電弧爐(EBT)#爐外精煉(LF+VD)#弧形連鑄(弧形半徑12m)工藝流程,為273mm限動芯棒連軋管機組提供坯料。2007年初使用330mm規格304不銹鋼鑄坯軋制的299mm×30mm液壓支柱管表面出現了大外折缺陷,退廢率高達17.85%,一次探傷送檢合格率只有75%,對本批次不銹鋼管表面典型缺陷、連鑄坯取樣做金相、酸浸試驗,分析產生外折缺陷的原因,并測試304不銹鋼的熱塑性及熔點,以采取有效措施,提高鋼管在線探傷合格率、降低連鑄坯退廢率。

一、不銹鋼管及連鑄坯缺陷分析

1. 不銹鋼管缺陷宏觀觀察

 對不銹鋼管表面典型缺陷取樣(1號和2號樣),觀察1號樣有間斷性兩處大外折,長度分別為8mm和20mm; 2號樣經砂輪打磨,有一條長度為32mm的裂紋。

 2. 不銹鋼管金相分析

  將1號和2號缺陷樣部位分別切取截面金相樣品進行顯微觀察,兩個試樣均有裂紋沿表層斜向伸入鋼基,裂紋內嵌有氧化亞鐵,其附近分布顆粒狀的高溫氧化產物。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象。金相觀察結果分析表明,鋼管表面缺陷的產生與坯料表面存在的缺陷有關。

 3. 連鑄坯酸浸試驗

  將同一批次爐號的不銹鋼管鑄坯進行酸洗,經觀察表面存在橫裂紋、氣孔等缺陷。

二、原因分析

  1. 連鑄坯生產情況

    a. 生產工藝

   304不銹鋼連鑄坯生產工藝路線為: 90t電爐#100t鋼包精煉爐#4機4流弧形連鑄機;爐料由生鐵和廢鋼組成,電爐采用泡沫渣工藝操作,前期低溫快速脫磷,后期高溫快速脫碳、去氣、去夾雜,出鋼前定氧,出鋼時根據定氧結果確定鋁脫氧劑加入量;采用全程吹氬精煉工藝,脫氧劑分批均勻加入,保持精煉良好的還原氣氛,吊包前喂CaSi線并進行軟吹氬;連鑄采用鋼包到中間包長水口并吹氬,中間包到結晶器浸入式水口保護澆鑄等措施,減少鋼水二次氧化。

    b. 連鑄坯檢驗結果

    浙江溫州不銹鋼管生產廠家本澆次304不銹鋼中的兩個爐次化學成分經光譜分析符合GB/T3077-1999標準要求。其中S、As、Sn等有害及殘余元素含量遠低于標準要求值,說明連鑄坯成分控制良好。兩個爐次鑄坯低倍組織熱酸浸檢驗結果符合YB/T4149-2006標準要求,，說明鑄坯組織結構良好。

  2. 鑄坯表面缺陷產生原因

   a. 鑄坯矯直時產生的矯直裂紋使鑄坯產生橫裂,橫裂是由于鋁或鈮的氮化物沿著奧氏體晶界析出,沿晶斷裂導致熱塑性降低,連鑄矯直點的溫度未超過第脆性區溫度。

   b. 裂紋源處鋼水不潔凈,含有夾雜,主要是氧化物夾雜,較多的是黑色鋁酸鈣、硅酸鹽,主要來源于鋼包脫氧復合產物,少量來源于鋼包卷渣;少量的氧化鎂夾雜,主要來源于耐材侵蝕。在凝固過程中這些雜質沒來得及上浮而形成夾雜,這些夾雜在裂紋處富集,因而這些裂紋的產生與夾雜物的存在有關。

  3. 不銹鋼管外折原因

  鑄坯表面(或近表面)存在的裂紋(縱裂、橫裂或者表面星形裂紋)、氣孔等缺陷被氧化鐵皮所覆蓋,在環形爐加熱時,形成高溫氧化產物氧化亞鐵,裂紋經軋制擴展成鋼管外折,并伴有明顯的脫碳層,說明裂紋在進入環形爐加熱前已存在。