黃 磊， 凌 銳

（北海誠德鎳業(yè)有限公司， 廣西 北海 536000）

304 不銹鋼是一種含鎳的奧氏體不銹鋼，具有優(yōu)秀的耐蝕性、耐熱性、低溫強度和力學性能，被廣泛應用于電梯裝飾、廚房器具、醫(yī)療器械、化學工業(yè)及建筑裝飾等行業(yè)，這些行業(yè)對產(chǎn)品的表面質(zhì)量有很高的要求，但是鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)304 不銹鋼的過程中經(jīng)常遇到表面色差、夾雜等缺陷，影響產(chǎn)品的成材率和表面質(zhì)量，在日益競爭激烈的市場環(huán)境下，嚴重影響企業(yè)競爭力。因此，從源頭上控制產(chǎn)品的缺陷是304 不銹鋼生產(chǎn)過程中急需解決的問題。

1 缺陷分析

304 不銹鋼的采用高爐鐵水→AOD→LF→CC冶煉工藝，高爐鐵水直接兌入AOD 中進行脫碳、脫硫、合金化，在LF 中進行溫度調(diào)整和軟吹鎮(zhèn)靜等精煉操作，達到要求的鋼水經(jīng)鋼包吊運至連鑄平臺進行澆鑄。連鑄坯熱送熱裝進行軋制，熱軋卷經(jīng)過固溶、酸洗處理后成為冷軋原料，經(jīng)過冷軋、退火酸洗最終成品表面等級為No.2B，304 不銹鋼的主要成分見表1。

表1 304 不銹鋼的主要成分 %

在冷軋成品表面檢查中，最常見的缺陷是“剝片”缺陷，“剝片”缺陷的主要形態(tài)為在鋼卷兩個面全寬、全長范圍內(nèi)無規(guī)律發(fā)生，發(fā)生頻率多則10 處/m，缺陷為短線狀、細雨絲狀，長度20～50 mm 不等，缺陷使用砂紙打磨無法去除，缺陷變寬呈灰白細條狀，見圖1。

圖1 剝片

使用線切割方式切取304 鋼卷表面剝片缺陷較嚴重的的部位作為分析試樣，對試樣使用掃描電鏡進行形貌和能譜分析，缺陷部位表面微觀形貌如圖2 所示，在表面溝槽邊緣存在黑色物質(zhì)，經(jīng)能譜分析主要為Ca、Al、Mg、Si、O 等元素的雜質(zhì)，根據(jù)成分判斷主要是鎂鋁尖晶石夾雜物和鈣鋁酸鹽夾雜物。

圖2 缺陷微區(qū)形貌和成分分析

表2 缺陷微區(qū)成分分析 %

由缺陷形貌和非金屬夾雜物的分析結果，判斷“剝片”缺陷主要是由于基體內(nèi)部夾雜物造成，鋼液在凝固過程中，大顆粒的夾雜物未能上浮，凝固在基體中，在壓延過程中脆性夾雜物被延長、破碎、裸露在鋼帶表面，形成表面缺陷。下頁圖3、圖4 為產(chǎn)品夾雜物評級B 類和D 類夾雜物級別統(tǒng)計，從圖中可以看出夾雜物評級較惡劣，夾雜物尺寸較大。

從分析結果來看，要控制和降低“剝片”缺陷的發(fā)生率，就必須控制大顆粒夾雜物的數(shù)量和成分，使其成為易變形、小尺寸的夾雜物存在鋼水中。

圖3 B 類夾雜物評級統(tǒng)計

圖4 D 類夾雜物評級統(tǒng)計

2 缺陷控制

2.1 控制鋼水中酸溶鋁的含量

鋁是極強的脫氧元素，是目前鋼鐵生產(chǎn)過程中最常用的脫氧劑之一[1]，同時也在各種合金中作為雜質(zhì)元素存在，特別是在使用廢不銹鋼冶煉的過程中由于原料來源較雜，更容易帶入熔煉鋼水中。圖5[2]中虛線為純鐵液中Al-O 平衡關系，當溶解鋁質(zhì)量分數(shù)達到0.2%左右，氧質(zhì)量分數(shù)可以降到10×10-6以下。但當鋼種w（Al）＞0.05%時，鋼種夾雜物主要為較大尺寸的Al2O3夾雜。

圖5 鋁脫氧平衡曲線

由于在冶煉過程中廣泛使用高鎂質(zhì)的各類耐材材料，而且煉鋼用造渣石灰中含有一定的氧化鎂，因此，鋼水中不可避免含有鎂，造成鎂鋁尖晶石夾雜物的產(chǎn)生同樣不可避免，所以減少鋁在生產(chǎn)中被帶入鋼水是避免生成鎂鋁尖晶石夾雜物的最有效的方法。表1 是常用原料中鋁、鈣含量的檢測結果，由檢測結果可以看出，煉鋼常用的脫氧劑硅鐵、硅鈣鋇中的鋁含量都遠高于其他原料，在304 鋼種冶煉過程中，硅鐵用量約30 kg/t，硅鈣鋇用量約0.5 kg/t，鋼水中的酸溶鋁也主要由這兩種原料帶入，所以要想減少鎂鋁尖晶石夾雜物和鈣鋁酸鹽夾雜物的生成，則應當盡量使用低鋁硅鐵。根據(jù)鋼水氧含量檢測結果來看，精煉鋼水總氧含量基本控制在（30～40）×10-6，對比其他同類鋼廠，處于較低的水平，沒有添加硅鈣鋇脫氧的必要性。

表1 常用原料分析結果 %

2.2 鋼水中夾雜物進行變性處理

尖晶石夾雜物熔點較高、硬度大、軋制時不易變形，容易形成缺陷，而Mno-Si02類的夾雜物熔點低，易變形可以有效地避免在軋制過程中形成“剝片”缺陷，當鋼水中不可避免的存在夾雜物時，應盡量使夾雜物的組分是MnO-Si02類，根據(jù)在煉鋼廠進行的爐渣堿度試驗結果顯示，在LF 精煉過程中當頂渣堿度超過1.75 后鋼中的Al、Mg、Ca 含量迅速上升。

圖5 爐渣堿度與鋼種Al、Mg、Ca 含量

相關試驗結果表明要控制鋼中夾雜物的Al2O3含量，爐渣堿度要小于2.25，爐渣中Al2O3含量要小于4%，氧化鎂含量小于10%。過低的爐渣堿度容易導致鋼包渣線位置侵蝕嚴重，影響鋼包使用壽命，通常堿度控制在1.6～1.8 即可。通過在LF 精煉時加入石英砂（w（Si02）＞95%）降低頂渣堿度，經(jīng)過長時間的LF 爐精煉處理，通過鋼水傳質(zhì)使鋼水中的夾雜物與頂渣充分反應，鋼水中夾雜物的Al2O3含量也有效的降低，夾雜物向低熔點的MnO-Si02類轉變。

2.3 避免鋼水的二次氧化

一方面，二次氧化使得鋼水中的T.O 和[N]含量明顯升高，增加了夾雜物的總量；另一方面由于鋼水中含有一定量的鋁，二次氧化導致產(chǎn)生Al2O3夾雜物[3]。通過對生產(chǎn)過程中各階段鋼水取樣分析T.O 和[N]的變化結果顯示，在澆注過程鋼水的總氧和總氮有上升的趨勢，表明在澆注過程中存在鋼水二次氧化的問題（見圖6）。

為防止二次氧化的發(fā)生，對各種保護澆鑄措施要嚴格執(zhí)行，如：LF 控制氬氣流量避免出現(xiàn)吹破渣面鋼水裸露的情況出現(xiàn)；有序組織生產(chǎn)，保證軟吹、鎮(zhèn)靜時間；澆鑄過程嚴格執(zhí)行保護澆鑄工藝；保證鋼包自開率，避免敞開澆鑄；開澆前進行中間包充氬吹掃[4]；保證中間包余鋼量等。

3 總結

1）不銹鋼冷軋產(chǎn)品出現(xiàn)的“剝片”缺陷主要是由于鋼中的不易變形的夾雜物造成。

2）通過控制鋼中酸溶鋁含量，對夾雜物進行變性處理，以及防止二次氧化等措施可以對缺陷進行改善。

圖6 鋼水氧含量變化趨勢