2205雙相鋼圓棒軋制表面開(kāi)裂原因分析及生產(chǎn)工藝優(yōu)化

沈 榮，馮昊蘇，吳振忠，黃日圣，徐 濤

（安徽富凱特材有限公司，安徽 宣城 245300）

安徽富凱特材有限公司是國(guó)內(nèi)大型不銹鋼特材生產(chǎn)基地，集不銹鋼特材冶煉、軋制、穿孔為一體。2205雙相鋼年產(chǎn)量20000余噸，其中60%以上需要經(jīng)軋鋼生產(chǎn)線軋制成∮60-∮130圓棒。2205雙相鋼經(jīng)軋制之后，表面裂紋率高達(dá)10%～15%，報(bào)廢率在5%以上，本文通過(guò)對(duì)2205雙相鋼圓棒表面裂紋產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，通過(guò)工藝優(yōu)化，提高圓棒產(chǎn)品的合格率。

1 2205雙相鋼介紹

化學(xué)成分：

2205雙相鋼經(jīng)過(guò)固溶之后材料中的鐵素體組織和奧氏體組織各占50%，實(shí)際生產(chǎn)中鐵素體相占比45%～55%，奧氏體相占比55%～45%。2205雙相鋼具有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐蝕性能以及良好的焊接性能，在石油、天然氣、海洋工程等行業(yè)具有廣泛的用途。它的屈服強(qiáng)度是奧氏體不銹鋼的兩倍，這一特性使設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)可以減輕重量。由于其Cr和Mo含量都很高，因此具有良好的耐酸堿腐蝕和點(diǎn)腐蝕的能力。

2 2205雙相鋼圓棒裂紋原因分析

2205雙相鋼圓棒主要生產(chǎn)工藝如下：

合金+返回料→35t槽式電弧爐熔化原料→35t氬氧精煉爐脫碳精煉→35tLF精煉爐二次精煉→R10米弧形連鑄機(jī)生產(chǎn)200*200方坯→方坯精整→天然氣加熱爐加熱→650軋機(jī)開(kāi)坯→平立交替式六連軋機(jī)軋制成圓棒→矯直、平頭、檢驗(yàn)、入庫(kù)。

2205圓棒裂紋主要形態(tài)示意圖如圖1、圖2所示。

圖1 沿軋制方向呈直線分布的裂紋，一般為對(duì)稱出現(xiàn)（裂紋代碼：L01）

圖2 在圓棒上呈無(wú)規(guī)律分布的橫向裂紋（裂紋代碼：L02）

2205圓棒軋制過(guò)程中中間方裂紋形態(tài)示意圖如圖3所示。

圖3 裂紋分布在中間方四個(gè)角部（裂紋代碼：L03）

各種裂紋缺陷占比見(jiàn)表2。

表2 各種裂紋嚴(yán)重程度及占比

L01裂紋從裂紋形態(tài)上分析，主要為200*200連鑄方坯經(jīng)650軋機(jī)開(kāi)坯后，在左右兩個(gè)面存在高度2mm～4mm高度的耳子，進(jìn)入六連軋之后，耳子被壓入基體造成。由于凸起的耳子與空氣的接觸面大，耳子部分散熱較快，溫度低于基體溫度，熱塑性與基體不一致，連軋時(shí)被壓入基體之后，會(huì)在原位置形成直線型的裂紋。同時(shí)耳子表面的氧化皮也會(huì)被壓入基體，形成圓棒次表面夾雜。

L02裂紋出現(xiàn)頻率最高，裂紋深度最深，造成的報(bào)廢率也最高。取裂紋處試片，用10%草酸溶液電解腐蝕，在蔡司Axio lmagre.A2m金相顯微鏡下觀察，如圖4所示，裂紋附近存在大量的二次相析出。雙相鋼析出的二次相主要為σ相，σ相屬于脆性相，會(huì)嚴(yán)重降低材料的熱加工塑性，σ相主要析出溫度區(qū)間為850℃～1000℃，因此2205雙相鋼在加熱和軋制過(guò)程中要盡量避免或者快速通過(guò)此溫度區(qū)間。

圖4 L025裂紋金相分析圖片（100X）

L03裂紋2205雙相鋼經(jīng)過(guò)650軋機(jī)開(kāi)坯之后出現(xiàn)在中間方的四個(gè)角部。2205連鑄方坯四個(gè)角的R角為8mm，連鑄坯經(jīng)加熱之后進(jìn)入650軋機(jī)，四個(gè)角的散熱較快，在進(jìn)入650軋機(jī)時(shí)，角部溫度比面上的溫度低20℃～50℃，造成角部熱塑性和面上熱塑性不一致。另外，在650開(kāi)坯過(guò)程中，角部為熱應(yīng)力比較集中的區(qū)域，在熱軋過(guò)程中，出現(xiàn)裂紋的傾向更高。

3 改進(jìn)方案

L01裂紋主要為開(kāi)坯之后產(chǎn)生的耳子再次壓入基體造成，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)，對(duì)650軋機(jī)孔型進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，如表3所示。

表3 650軋機(jī)孔型調(diào)整前后孔型數(shù)據(jù)對(duì)比

孔型調(diào)整之后，前幾道次采用大壓下量，后續(xù)道次壓下逐漸減小，L01裂紋出現(xiàn)頻率降低至0.3%左右，L01裂紋得到有效解決。

L02裂紋主要形成原因?yàn)椴牧显?50℃～1000℃溫度區(qū)間長(zhǎng)時(shí)間停留造成二次相析出。在制定加熱爐加熱曲線的時(shí)候，需要使連鑄坯的溫度快速通過(guò)這一溫度區(qū)間，調(diào)整后的加熱曲線如圖5所示。調(diào)整之后，L02裂紋出現(xiàn)頻率降低至1.1%以下。

圖5 調(diào)整之后200*200連鑄坯加熱曲線

針對(duì)L03裂紋，中間方容易出現(xiàn)角部裂紋，對(duì)200*200連鑄坯R角進(jìn)行調(diào)整，將200*200連鑄坯R角由8mm逐步提高到20mm，R角達(dá)到20mm之后，中間方角裂問(wèn)題出現(xiàn)頻率降低到0.25%以下。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)2205雙相鋼圓棒生產(chǎn)工藝的優(yōu)化和實(shí)踐，將2205雙相鋼圓棒裂紋率降低至2%以下，報(bào)廢率降低至0.3%以下。

2205雙相鋼圓棒裂紋產(chǎn)生的原因有很多，通過(guò)分析，裂紋主要由開(kāi)坯孔型不匹配產(chǎn)生耳子、加熱制度不合理，材料表面出現(xiàn)大量脆性二次相、連鑄方坯R角不合適等。

針對(duì)以上三個(gè)主要原因，制定相應(yīng)的改進(jìn)優(yōu)化方案，有效的降低了2205雙相鋼圓棒裂紋率，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本。