1、第 卷第 期 年 月甘 肃 冶 金 ，文章编号：（）不锈钢氧化铁皮缺陷分析及控制王 珂，刘天增，万占学（酒泉钢铁（集团）有限责任公司，甘肃 嘉峪关）摘 要：通过钢卷表面缺陷产生部位和热加工工艺参数统计，结合 检测分析得出：温度偏高是氧化皮缺陷发生的主要原因，精轧压下率对缺陷的发生影响不大。调整加热炉出炉温度为 ，在炉时间 ，定期组织粗轧除鳞测试，优化生产排布，超纯铁素体不锈钢与 不锈钢连续轧制生产时，采用加热炉空步距措施，可以防止氧化皮缺陷发生。关键词：；表面；压下率；氧化皮缺陷；温度中图分类号：文献标识码：，（），）：，：；引言 铁素体不锈钢作为一种节镍不锈钢，已广泛应用于厨房设备、家用电器
2、、建筑装饰等与人们生活密切相关的各个领域。因 不锈钢导热系数约为奥氏体不锈钢的 倍，线膨胀系数仅为 奥氏体不锈钢的，因此热加工难度较大，很容易出现缺陷。近期钢厂在生产 不锈钢时，热轧黑卷出现氧化皮缺陷（图）导致不锈钢再酸洗率大幅上升，对生产和质量稳定运行造成很大困扰。鉴于此，排查和梳理此类缺陷发生规律及影响因素，并制定行之有效的措施迫在眉睫。本文通过缺陷位置发生统计、热加工工艺等影响因素分析，结合 检测，找出产生该缺陷的原因，为现场生产提供指导。实验材料与方法本文结合不锈钢产线生产的 钢卷进行图 氧化铁皮缺陷研究，具体工艺流程如下：脱磷转炉 转炉冶炼 炉精炼板坯连铸板坯修磨加热炉加热粗轧机轧制
3、炉卷轧机轧制卷取热退火酸洗剪切、检验、入库。化学成分 不锈钢成分见表 所示。表 冶炼化学成分 元素含量 DOI:10.16042/62-1053/tf.2022.06.027 主要实验方法截取 缺陷样品，放置在装有酒精的烧杯中，并在 超声清洗机中超声清洗，样品清洗后，放置在干燥箱中进行干燥，再进行 观察。本文通过缺陷位置发生统计、热加工工艺等影响因素分析，结合 检测，找出产生该缺陷的原因。实验结果与分析 缺陷发生位置及规律表 氧化皮缺陷发生统计缺陷发生面对应黑卷表面数量 卷占比 反对面上表面基准面下表面双面双面 从表 看出，缺陷发生在反对面的钢卷数共计 卷，占全年总发生量比例，缺陷发生在基准面
4、的钢卷数 卷，占全年总发生 量 比 例，缺陷双面发生 卷，占全年总发生量比例。氧化皮缺陷主要集中在钢卷反对面发生。表 氧化皮缺陷发生位置统计缺陷发生位置数量 卷占比 全宽操作侧中部传动侧两边部操作侧、中部 从表 看出，缺陷发生在全宽部位的占比是总发生卷数的一半，约，操作侧占比约，中部占比约，而发生在传动侧及两边部的占比均小于，通过进一步跟踪降级卷发生缺陷的部位来看，操作侧氧化皮缺陷的降级的钢卷数占比也较高。为分析缺陷产生原因，特对照缺陷沿长度方向发生的起始、终止位置进行记录，如图 所示。图 氧化皮缺陷对应带钢位置 从图 看出，发现氧化皮缺陷主要发生在带钢起始位置 处，约至 位置结束，部分稍有靠
5、后，但发生长度基本固定，对应板坯头部约 位置，此部位靠近加热段上部南侧第二、三处烧嘴，具有典型的规律性特征。可大致确定，加热炉工艺参数，尤其是加热段温度对氧化皮缺陷影响较大。加热工艺的影响分别对出炉温度和在炉时间两个热加工参数进行分析，如图 图 所示。从图 看出，以下区间发生量较少，而 以上区间大幅度增加，按照各区间发生缺陷占各生产量比率分析如图、图 所示。从图 来看，出炉温度在 区间时，缺陷发生率最高，其余区间发生率相对较小，且呈现随温度上升而逐步增加的特点，因而，当出炉温度稳定在 区间时，可将氧化皮缺陷发生率控制在较低水平。选取 区间出炉温度所对应的生产卷总数做基数，统计不同在炉时间缺陷发
6、生概率，发现跟出炉温度有相似的发生规律，在炉时间控制在 区间时，整体发生率较小，约在 以内，如图 所示。因此结合上述分析，生产 不锈钢时后续将出炉温度内控在 区间，在炉时间控制到。精轧压下率影响从表看出，热轧主要成品厚度对应发生概率第 期 王 珂，等：不锈钢氧化铁皮缺陷分析及控制 图 出炉温度与氧化皮缺陷对应关系图 出炉温度对应氧化皮缺陷发生率图 在炉时间对应氧化皮缺陷发生率对比明显，其中 规格生产量最大，发生概率最小，约为；其次，约为；另外，表 精轧压下率对应缺陷发生统计厚度 压下率 生产量 缺陷发生量 发生概率 发生概率最大，约为；其次 ，生产量与 相当，缺陷发生概率约为；压下率对缺陷的发
7、生概率基本上都相差不大，压下率对缺陷规律不明显。分析对氧化皮缺陷进行检测，缺陷形貌如图。图 氧化皮缺陷 形貌 缺陷位置如图 所示，分析如表 所示，缺陷处 原子含量较高，正常位置 原子含量较低，甘 肃 冶 金 第 卷 原子含量较正常位置低，主要原因可能是氧化铁皮在超声清洗时局部脱落导致。图 氧化皮缺陷位置 表 原子质量百分含量 缺陷位置正常位置 产生原因探讨 产生原因经排查，粗轧方面可能影响压入的有两个设备因素，分别是粗除鳞和入口侧吹。粗轧除鳞方面，除鳞泵系统压力最大约 ，除鳞压差约 ；粗轧除鳞集管和机架除鳞集管检查未发现异常。图 辊役与氧化皮缺陷发生量关系 从图 看出，辊役第一块发生量远高于平
8、均水平，占总发生量比率约。精轧辊役第一块经常遇到启机或钢种、规格切换，过渡超纯等情况，如长时间停轧启机，则很大概率发生压入缺陷，无论是异物还是氧化铁皮类；如过渡超纯，按照超纯温度控制而导致出炉温度较高，最终造成氧化皮缺陷发生率增加。图 辊役第一块出炉温度趋势图 从图 看出，辊役第一块氧化皮缺陷发生卷对应出炉温度范围为：，低温、高温各占比一半左右，但低温也接近常规控制上限，因此，温度偏高是氧化皮缺陷发生的主要原因。控制措施温度偏高是氧化皮缺陷发生的主要原因，针对缺陷产生的原因，后续采取以下措施：适当回调加热炉出炉温度，出炉温度控制在 ，在炉时间为 ，保证板坯整体及表面氧化的均匀性。定期组织粗轧除
9、鳞测试，保证设备稳定在现有正常水平之上，并试验粗轧除鳞倒泵和入口侧吹停用对氧化皮缺陷的影响几率。优化生产排布，超纯铁素体不锈钢与 不锈钢连续轧制生产时，采用加热炉空步距措施，防止出炉温度较高造成的氧化皮缺陷产生。结语从氧化皮缺陷发生规律来看，缺陷主要发生在上表面全宽固定长度范围内，钢板操作侧 范围内，长度方向 。温度偏高是氧化皮缺陷发生的主要原因，精轧压下率对缺陷的发生概率相差不大，压下率对缺陷规律不明显。适当回调加热炉出炉温度，出炉温度内控范围为 ，在炉时间。保证板坯整体及表面氧化的均匀性。定期组织粗轧除鳞测试，优化生产排布，超纯铁素体不锈钢与（下转第 页）第 期 王 珂，等：不锈钢氧化铁皮
10、缺陷分析及控制 结语超纯铁素体不锈钢表面山形鳞状折叠缺陷为钢种特有缺陷，可通过改善板坯表面质量、降低板坯与工作辊线速度差、优化表面氧化等措施加以改善。具体采取以下措施：连铸工序板坯修磨，改善板坯表面质量，减少表面夹渣、凹坑、微裂纹、夹杂及振痕等缺陷；降低轧制速度，减小工作辊与轧材的线速度差；改变中间坯厚度，优化分配粗精轧压下量，降低粗轧轧制压下量，提高精轧压下量；延长在炉时间，由原 提至 ，改善表面氧化铁皮状态。参考文献：董文卜，马力，李实，等 超低碳氮铁素体不锈钢的研究宝钢技术，（）：彭建国，李谋成，骆素珍 铁素体不锈钢高温氧化行为研究宝钢技术，（）：伏中哲宝钢 热连轧机及不锈钢轧制工艺中国
11、冶金，（）：热轧铁素体不锈钢板表面桔皮缺陷产生机制的研究世界金属导报 薛春江，闫文彪不锈钢热轧板带生产工艺及设备选型钢铁研究，（）：吕长宝热轧带钢酸洗山水纹缺陷的形成机理轧钢，（）：李 翠，吴月龙，朱坤亮，等 不锈钢热轧板表面 形裂纹原因分析中国重型装备，（）：李 锋，李志平热轧 不锈钢表面 型裂纹产生原因及解决措施山东冶金，（）：收稿日期：作者简介：高仁强（），男，山东省高密市人，正高级工程师，本科。主要从事不锈钢产品研发。（上接第 页）不锈钢连续轧制生产时，采用加热炉空步距措施，可以防止氧化皮缺陷发生。参考文献：张 帅，李静媛，杜 伟，等一种新型铁素体不锈钢的深冲性能研究材料科学与工艺，（）：程鹤辉，贺东风，田乃媛我国不锈钢发展现状及展望特殊钢，（）：陆世英不锈钢北京：原子能出版社，杨咏阶 不锈钢薄板起皱缺陷的成因及凝固组织对它的影响宽厚板，（）：，（）：管克智，周纪华，朱其圣，等热轧金属塑性变形阻力研究北京钢铁学院学报，（）：收稿日期：作者简介：王 珂（），男，陕西渭南人，工程师，本科。主要从事材料科学与工程相关工作。第 期 高仁强，等：超纯铁素体不锈钢 山形鳞状折叠研究