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奧氏體不銹鋼中厚板加熱工藝優化

來源:至德鋼業 日期:2020-06-04 23:06:25 人氣:20

介紹了采用空氣、煤氣雙蓄熱式加熱爐生產奧氏體不銹鋼中厚板的加熱工藝制度,通過對加熱溫度、加熱制度、爐內空燃比、殘氧量、板坯在爐時間的調整優化,解決了由于不銹鋼自身特性及加熱制度不合理導致的不銹鋼表面裂紋、色差等質量缺陷。

1前言

酒鋼天風不銹鋼酸洗分廠2009年投產,計劃年不銹鋼酸洗量為20t。2011年開始,酒鋼中板作業區年不銹鋼中厚板平均生產量為1.5t,無論是不銹鋼中厚板的生產量,還是品種規格及市場開發均沒有達到預期的能力及目標。

不銹鋼中厚板產品合格率不高,主要由其自身特性及中板目前的現有設備影響所致。一方面因不銹鋼屬于高合金強化產品,生產過程中溫度敏感性極強,溫度區間小,加熱過程中溫度波動,將會直接導致鋼板表面裂紋缺陷,產生廢品,對不銹鋼最終產品質量造成較大影響;另一方面,中板目前采用的是雙蓄熱式加熱爐,其加熱特性及工藝均不成熟。本研究是通過探討合理的不銹鋼中厚板加熱工藝,對各加熱段溫度區間、溫度梯度、空燃比、殘氧量及在爐時間的優化調整,制定最佳的加熱工藝制度,解決不銹鋼表面裂紋缺陷及表面色差,提高不銹鋼中厚板質量。

2邊部裂紋缺陷

不銹鋼坯料經表面打磨后組批,通過加熱爐加熱工藝的優化,主要是爐內各個加熱段溫差控制和空燃比的控制,以達到成品鋼板表面質量的控制。具體工藝如下:

板坯表面處理—板坯入爐—預熱段溫度控制—殘氧量、空燃比控制—加熱段溫度控制—殘氧量、空燃比控制—均熱段溫度控制—軋制—控制冷卻—精整—下線。

對于不銹鋼產品來說,其他缺陷可以通過一定的修磨、再酸洗、改尺、切除等措施得到有效的彌補,將損失量降至最低,而裂紋缺陷對于不銹鋼產品,即使是碳鋼產品來說,都是致命的,因裂紋缺陷除去切除之外,沒有其他可行的彌補措施。如何從冶煉、加熱、軋制等環節合理控制裂紋缺陷,是不銹鋼中厚板生產的關鍵,也是不銹鋼中厚板產品質量提升的前提條件。

不銹鋼中厚板裂紋缺陷主要是在冶煉及軋制環節產生。由于不銹鋼屬于高合金強化鋼種,溫度、工藝及過程控制敏感性強,小的控制波動都極有可能導致表面裂紋缺陷。中板軋制過程中不銹鋼裂紋產生的主要環節在坯料加熱,由于不銹鋼合金元素多,導熱性差,板坯加熱的不均勻或溫度波動,都會使局部溫度場熱量擴散不均勻,導致軋后鋼板邊部局部出現裂紋缺陷。

3加熱工藝優化

3.1溫度控制

通過實際軋制跟蹤分析,對于不銹鋼板坯加熱來說,預熱段的溫度控制尤為重要,往往決定了最終的產品質量。預熱段加熱的主要目的是低溫板坯逐漸升溫,在此階段保證緩慢的加熱速度,避免加熱速度過快造成板坯出現裂紋缺陷。預熱段溫度一般控制在780810℃。

加熱段主要是將板坯加熱到滿足軋制及性能控制要求的狀態,在此階段板坯的加熱溫度尤為關鍵。溫度過高會出現過熱、過燒的現象,嚴重影響軋后鋼板質量及性能控制;加熱溫度低會出現板坯心部與表面溫度不均,同樣影響產品質量。奧氏體不銹鋼變形抗力大,加熱不良無法保證軋制塑性。二加熱段溫度一般控制在9801 090℃,三加熱段溫度一般控制在1 2301 260℃。

均熱段主要是調整板坯的加熱質量,比如“黑印”、“陰陽面”等加熱缺陷,同時保證板坯的開軋溫度。均熱段溫度一般控制在1 2301 250℃。

3.2加熱速度和在爐時間控制

加熱速度過快,在爐時間不足,都會造成坯料表面溫度過高,坯料表層α相鐵素體數量迅速增加,由于奧氏體與α相鐵素體在軋制過程中再結晶速度不一致,兩者接受變形的能力不同,α相鐵素體的塑性比奧氏體的差,使加工變形困難。當加工變形量較大時,在兩相晶粒交界處容易產生裂紋,最終導致熱軋裂紋的出現。當保溫時間不足時,坯料邊部、心部溫度不均,就會導致金屬塑性急劇變壞。在爐時間對α鐵素體相的影響:保溫時間對鐵素體相的數量變化影響不明顯,而對形態的變化影響很明顯。隨著保溫時間的延長,鐵素體由原來的網絡狀分布轉變為尖角狀和長條狀以及球狀的分布。加熱保溫時,由于合金元素擴散和界面遷移,必然要發生α/γ界面趨于最小的過程,就會出現鐵素體從網絡狀到尖角狀到長條狀到球粒狀的結果,從而降低系統的自由能。因此,適當增加保溫時間可使α鐵素體相邊界趨于圓滑,從而使得鋼的熱塑性得以提高。

針對奧氏體不銹鋼的特點,在爐時間控制在5 h(坯料尺寸220 mm×1 580 mm×2 775 mm),并嚴格控制軋制節奏,保證加熱速率的穩定過渡,達到細化內部組織晶粒的目的,有利于提高產品質量。

3.3爐內氣氛控制

奧氏體不銹鋼在加熱過程中,必須嚴格控制爐內氣氛,殘氧量高、空燃比小使鋼板燒損增大,表面生成氧化鐵皮不均勻,軋后不銹鋼經酸洗會出現表面“色差”。

殘氧量低、空燃比大,造成加熱過程中生成的氧化鐵皮致密,后續軋制除鱗很難完全清除干凈,在軋制過程中壓入鋼板表面,酸洗后壓入的氧化鐵皮脫落,產生表面壓入缺陷。

實踐證明,空燃比設定為0.9,綜合殘氧量控制在3%較為合理。2012、2013年奧氏體不銹鋼中厚板軋制統計表明,工藝優化后徹底解決了鋼板的邊部裂紋缺陷,表面色差得到了明顯改善,成材率得到提高。

4結論

酒鋼的生產實踐表明,奧氏體不銹鋼坯料尺寸為220 mm×1 580 mm×2 775 mm時,預熱段溫度一般控制在780810℃,二加熱段溫度控制為9801 090℃,三加熱段溫度控制在1 2301 260℃,均熱段溫度控制為1 2301 250℃,在爐時間約5 h,空燃比設定為0.9,綜合殘氧量控制在3%,并嚴格控制軋制節奏,保證加熱速率的穩定過渡,以細化內部組織晶粒,有利于提高產品質量。

本文標簽:奧氏體不銹鋼 

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