奥氏体不锈钢ER307Ti连铸坯轧制缺陷研究_艾进.pdf
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1、DOI:10.16683/J.CNKI.ISSN1674-0971.2022.4059前言ER307Ti(H10Cr19Ni9Mn7Ti)是在ER307基础上添加Ti来改善晶间腐蚀性能的一种焊线用奥氏体不锈钢,主要用于焊接有耐热、耐腐蚀要求的不锈钢和铁镍基合金,在国内外具有较大的市场空间1,2。目前该钢种的生产普遍采用:配料电炉粗炼(EAF)氩氧精炼炉(AOD炉)精炼钢包精炼炉(LF 炉)精炼模铸钢锭修磨热轧酸洗工艺进行生产3。因ER307Ti 盘条含有Ti元素,容易形成带有尖角的TiN夹杂,在轧制过程中易出现角裂,掉块等缺陷。江苏申源集团有限公司在针对本钢种生产的初期,采用连铸坯轧制盘条的工
2、艺生产,出现了线材表面翘皮、折叠等缺陷,并伴有严重的轧制堆钢现象。申源集团技术中心牵头组织攻关,重新修改和完善该钢种的冶炼和轧制工艺,解决了轧制过程中85.6mm圆棒开裂问题,保证了ER307Ti钢种盘条质量,满足了俄罗斯客户的订单需求。1生产概况冶炼(EAF-AOD-LF)连铸坯6m装炉(推钢式)加热出钢粗轧机6架(第4架开始咬入,第6架尺寸为108134mm)一中轧4架次(第奥氏体不锈钢ER307Ti连铸坯轧制缺陷研究艾进薛卫兵涂玉国(江苏申源集团有限公司,江苏 兴化225722)摘要:ER307Ti是一种奥氏体不锈钢焊接线材,用于焊接具有耐热、耐蚀要求含钛不锈钢或异种钢焊接,其焊缝金属通
3、过添加钛来固碳,防止晶间析出碳化铬,提高了焊缝的抗晶间腐蚀能力,具有良好的力学性能。但Ti元素的加入会形成TiN夹杂,在轧制变形应力的作用下易导致裂纹、掉块等缺陷。本文通过宏观和金相缺陷分析以及理论计算等手段研究缺陷产生的原因并提出解决方案,取得了良好的效果。关键词:ER307Ti不锈钢;轧制缺陷;TiN夹杂;裂纹中图分类号:TF777.3文献标识码:B文章编号:1674-0971(2022)-004-04Research on rolling defects of austenitic stainless steelER307Ti continuous casting billetAi Ji
4、n,Xue Weibing,Tu Yuguo(Jiangsu Shenyuan Group Co.,Ltd.,Xing Hua 225722,Jiangsu,China)Abstract:ER307Ti is an austenitic stainless steel welding wire,which is used for welding titanium-containingstainless steel or dissimilar steel with heat and corrosion resistance requirements.The anti-intergranular
5、corrosionability of the weld has good mechanical properties.However,the addition of Ti element will form TiN inclusions,which can easily lead to rolling defects such as cracks and block drop under the action of rolling deformation stress.This paper studies the causes of defects and proposes solution
6、s by means of macroscopic and metallographic defectanalysis and theoretical calculation,and has achieved good results.Keywords:ER307Ti stainless steel,rolling defects,TiN inclusions,crack收件日期:2022-06-11作者简介:艾进(1986-),男,硕士研究生,工程师,现供职于江苏申源集团有限公司技术中心,从事不锈钢、耐热钢产品生产及研发工作。特钢技术Special steel Technology第28卷
7、总第113期2022年第4期Vol.28(113)2022.No.410架出85.6mm圆棒)1#飞剪切头二中轧8架次(第18架出32mm圆棒)2#飞剪切头预精轧6架次(第24架出16.4mm圆棒)3#飞剪切头精 轧 机 10 道 次(K1 出 5.5mm 成 品 盘 条)。ER307Ti在加热炉中的均热段温度11801200,加热段温度1120-1150,总轧制34道次,轧制在第10道次就已经出现开裂。材料的化学成分实测值见表1。2缺陷分析2.1宏观分析图1为中轧结束(第10道次)后85.6mm圆棒表面宏观缺陷形貌,表面可见树皮状裂纹、龟裂状裂纹、轴向裂纹、金属块掉落等现象,裂纹内及金属块掉
8、落表面充有较厚的褐色高温氧化物。结合相关文献3,4以及缺陷形态推断,85.6mm圆棒存在开裂可能与坯料的表面质量以及坯料在加热炉中的加热工艺有关。2.2微观分析2.2.1材料纯净度分析图2为材料中的TiN夹杂物,呈密集分布,按GB/T10561-2005标准,ISO标准评级图,试样中的夹 杂 物 类 比 评 级 可 评 DTiN3 级(超 过 GB/T10561-2005和ISO标准评级图范围)。TiN夹杂物边角锐利,质地硬且脆属脆性夹杂物,容易应力集中而形成微裂纹。TiN夹杂物的严重超标系冶炼时与钢液中气体含量有关,也与加Ti方法与过程的把控有关;TiN夹杂的增多产生的效应即达不到原本加Ti
9、细化晶粒和提高材料高温持久蠕变的性能要求,又提高了轧制时变形抗力,并导致轧制时TiN夹杂的应力集中产生微裂纹。2.2.1 材料金相分析从缺陷的横截面金相图片(图3)可以看出,材料的组织为基体+极少量点状碳化物,缺陷呈现为TiN夹杂脱落孔洞、晶界孔洞和晶界裂纹。材料的表面局部存在奥氏体二颗晶粒和三颗晶粒的孔洞,换言之孔洞在奥氏体晶界上形核、长大并相互连接形成晶界裂纹。孔洞的形核与材料中存在大量TiN夹杂有关,处在奥氏体晶界上TiN夹杂受轧制变形应力的作用,TiN夹杂其质地硬脆边角锐利,易应力集中,在TiN与基体二相界面上形成晶界微裂纹,微裂纹的相互连接造成一定线度范围内的晶界裂纹。而裂纹的扩展割
10、裂了基体,部分裂纹相互连接呈封闭曲面时造成金属脱落;使得边部材料变形不匀并改变了轧制应力的分布。当大规格棒材出现的质量问题带到小规格线材轧制时,形成线材表面折叠、翘皮等缺陷。同样在线材表面会出现裂纹扩展连接呈封闭曲面所造成的掉落金属块或金属屑遗留在了轧制孔槽内,并且掉落数量较大,当碎金属块累积到一定数量时,便出现了轧制部位堵钢卡机现象。第28卷第4期艾进 薛卫兵 涂玉国:奥氏体不锈钢ER307Ti连铸坯轧制缺陷研究表1 ER307Ti钢化学成分实测值(wt%)Table 1 Measured value of chemical composition ofER307Ti steel(wt%)炉
11、号20-0674C20-0675C钢种ER307TiER307TiC0.0590.055Si0.680.63Mn5.315.39S0.0030.003P0.020.02Cr19.1018.96Ni8.248.14Al0.0180.019Ti0.690.67Mo0.0260.026Cu0.0260.030N0.0200.019图1 85.6mm圆棒缺陷形貌Fig.1 Defect morphology of 85.6mm round bar(a)圆棒表面金属块状掉落(b)圆棒表面金属块状掉落(c)圆棒表面轴向裂纹(d)酸蚀低倍纵截面缺陷形态(e)酸蚀低倍横截面缺陷形态图2 材料中的TiN夹杂物F
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