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分享 | 316L不锈钢冷轧板表面缺陷成因分析(一)
返回列表 来源: 发布日期: 2020.12.26

316L不锈钢厂家无锡中兴溢德今天和大家分享的是316L不锈钢冷轧板表面缺陷成因分析。这期内容主要是316L不锈钢冷轧板的检验内容及检验结果。请看下面:


摘要

针对316L不锈钢冷轧板表面出现的线状缺陷,通过对连铸坯、热轧黑卷以及冷轧板的化学成分分析、金相分析和扫描电镜及能谱检测进行分析。

结果表明:产生缺陷的316L不锈钢连铸坯表面振痕较深,有凹坑,并且存在微裂纹缺陷;热轧板表面存在线状缺陷,缺陷附近存在大面积的氧化区域;冷轧板缺陷处未发现较大尺寸的夹杂物,化学成分符合要求。

因此判断冷轧板线状缺陷源来自连铸坯,在加热炉加热过程中连铸坯原始凝固缺陷或修磨后过于粗糙的痕迹被严重氧化,遗传给冷轧板导致表面线状缺陷。

通过连铸工艺参数的调整及连铸坯表面修磨精细化操作,有效的改善了连铸坯表面质量,大幅减少了冷轧板表面线状缺陷。


316L不锈钢是在304不锈钢基础上发展的更耐蚀的不锈钢,添加了2%~3%Mo元素,钼元素的加入使316L不锈钢耐稀硫酸、磷酸、各种有机酸、尿素及氯化物点蚀性能大大提高,主要用于石油石化行业,广泛用于压力容器、交通运输、金属制品、机械制造、装饰、焊管等用途。316L不锈钢冷轧板表面质量要求较高,不得有划伤、粗糙、坑 疤、条纹等缺陷,在出厂前必须经过严格的表面检验。

316L不锈钢冷轧板生产流程为:EAF+AOD+LF+CC+板坯修磨+热轧+冷轧,其中:EAF、AOD和LF炉容量均为180t,板坯尺寸以200×2040m为主,热轧板厚度范围为2.5~14.0mm,冷轧板厚度范围为0.3~4.0mm。在冷板表面缺陷率最高的一类为线状缺陷,常因此缺陷导致冷板表面不合,对产品质量及成材率产生较大影响。

为确定316L不锈钢冷轧板表面线状缺陷成因,对不合冷轧板同线生产的连铸坯表面及皮下质量、热轧黑卷轧向横截面、冷轧板缺陷处及轧向横截面分别进行了金相分 析和扫描电镜及能谱分析,同时对成品化学成分进行了分析。

2.1化学成分

纯或亚纯奥氏体不锈钢在凝固过程中不发生或少发生δ相变,在树枝状晶之间硫的浓度富集,使晶间结合力及可塑性极弱,在此条件下,由于固液两相区间很宽,凝固收缩率最高,在振痕波谷产生纵向微裂纹,S在晶界富集在热轧时发生微裂纹的倾 向也会增加,因此要求316L不锈钢含有较低的S含量。

同时不锈钢裂纹的敏感性与铬镍当量比有明显的关系,当铬镍当量比在1.5以上时裂纹敏感性消失,因为当铬镍当量比大于1.5时,在凝固过程中会发生相变,成长中的硫化物被切断、分割成点状硫化物,从而抑制了硫的有害性。

基于以上原因首先对表面质量判定不合的冷轧板进行成分检测,主要关注钢中S含量及铬镍当量比情况,具体成分见表1。由表1可知,316L不锈钢中S含量控制在较低水平,Creq/Nieq>1.5,因此首先排除钢液成分与冷轧板线状缺陷的关系。

2.2连铸坯表面缺陷检验

经过检验后发现316L不锈钢连铸坯表面缺陷主要有深振痕(深度在1.5mm附 近),振痕不规则紊乱,宽面边部存在渣坑等,如图1所示。

图1 316L不锈钢连铸坯表面缺陷


在振痕较深及渣坑处取试样进行金相分析,发现连铸坯表面有微裂纹缺陷,如图2所示。

图2 316L连铸坯皮下缺陷

 

通过大量的取样检测分析发现,316L不锈钢连铸坯表面缺陷位置的皮下基本都存在如图2所示的微裂纹缺陷,针对此缺陷要对连铸坯表面进行修磨,在修磨时压力过重或连续局部修磨会使裂纹继续扩展。因此通过金相显微镜观察修磨后的连铸坯表面 及次表面,仍然存在裂纹缺陷如图3(a)所示,并且肉眼观察连铸坯表面修磨粗糙不均 匀,如图3(b) 所示,平均粗糙度 Ra达250μm。

图3 修磨后连铸坯表面质量(a)微裂纹(b)表面粗糙

 

2.3热轧黑卷缺陷检测

进一步取未经过酸洗的热轧黑卷试样后发现表面存在线状缺陷,在缺陷横截面处进行扫描电镜观察及能谱分析,如图4所示,图中成分为(a)点的成分。


由图4可以看出,热轧黑卷表面线状缺陷沿着表面向下形成裂纹,并且裂纹周围形成了大面积的氧化区域,成分检测后发现氧化区域含有较高的Si、O元素,由此推断大面积的氧化区域是由连铸坯表面裂纹在热轧加热炉进行长时间高温加热,炉内氧化性气氛通过裂纹渗入基体与基体内的亲氧物质Si结合,在裂纹周围形成大面积的氧化区域,经过轧制导致了热轧黑卷表面线状缺陷,而氧化区域酸洗不净便会遗传至冷轧板,导致冷轧板表面缺陷。

图4 未酸洗热轧卷缺陷扫描电镜观察及能谱分析

 

2.4冷轧板表面缺陷检测分析

造成冷轧板表面判定不合的线状缺陷平行于轧向分布,两边部分布较密集,长约10mm,宽约1mm,如图5所示。对缺陷进行扫描电镜观察与成分检测,图6中(a)点用能谱仪分析化学成分,为正常基体组织下的氧化皮成分,未发现有大尺寸夹杂物,如图6所示。

图5 316L不锈钢冷轧板表面缺陷宏观形貌

冷轧板缺陷与连铸坯表面缺陷分布在位置上有对应关系,又通过对未酸洗热轧黑卷缺陷分析证明了冷轧板线状缺陷的来源是连铸坯表面微裂纹缺陷。

未完待续...

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