楊 梟，吳東平

316L 不銹鋼棒材是奧氏體不銹鋼，得到廣泛應(yīng)用的鋼種，因添加Mo，故其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫強(qiáng)度特別好，可在苛酷的條件下使用；加工硬化性優(yōu)（無磁性），316L 不銹鋼棒材主要用于制作不銹鋼管件、不銹鋼法蘭、食品工業(yè)、外科手術(shù)器等產(chǎn)品，因此客戶對(duì)316L 不銹鋼棒材物理性能和表面質(zhì)量都提出了較高的質(zhì)量要求。我司316L 棒材質(zhì)量一直比較穩(wěn)定，近期由于技術(shù)改進(jìn)煉鋼連鑄工藝做了一些調(diào)整，導(dǎo)致316L 棒材出現(xiàn)了裂紋，裂紋會(huì)對(duì)穿管整個(gè)工藝都產(chǎn)生影響，包括扒皮深度。管坯修磨和成品拋光，比較嚴(yán)重的影響了客戶成材率和代加工廠的生產(chǎn)效率。

1 生產(chǎn)工藝流程

316L 棒材生產(chǎn)工藝流程：鋼坯→加熱爐→粗軋機(jī)組→液壓剪→一中軋機(jī)組→1#飛剪→精軋機(jī)組→2#飛剪→編組臺(tái)架→熱鋸→冷床→精整修磨→精整打包→稱重入庫。

316L 棒材荒管生產(chǎn)工藝流程：熱軋圓鋼→扒皮→切分棒材（1.5m ～2.5m）→加熱爐→穿管→水冷→矯直→入庫

2 缺陷原因分析

2.1 宏觀開裂形貌

（1）此批連鑄方坯表面渣坑、振痕比列較高。

（2）軋制出現(xiàn)垂直軋制方向的橫向裂紋和橫向的月牙彎裂紋，扒皮1.4mm 出現(xiàn)密集、無明顯規(guī)律的細(xì)小裂紋裂紋深度大概0.4mm ～0.6mm。

（3）穿管后跟隨穿管軋制延伸呈現(xiàn)螺旋狀裂紋?；墓芩嵯春笥忻黠@的酸液殘留。裂紋深度大概0.3mm ～0.5mm。

圖1所示。

圖1 316 棒材穿管開裂宏觀開裂形貌

2.2 微觀金相組織分析

（1）觀察方向?yàn)榇怪避堉品较蛎?，表層及?nèi)部存在裂紋.

（2）位置①深度約225.714μm，位置②深度約236.833μm，位置③寬度約516.522μm。深度約1000μm，（內(nèi)部裂紋）。

（3）腐蝕方法：采用硝酸水溶液電解，位置①、位置②裂紋末端沿晶破裂，裂紋周圍存在一定細(xì)晶粒。

圖2所示。

圖2 316 棒材穿管開裂金相組織

2.3 塔形試驗(yàn)

（1）根據(jù)客戶服役條件，我司將塔形實(shí)驗(yàn)按照客戶實(shí)際扒皮分為0.8、1.2、1.6mm 三個(gè)梯度進(jìn)行裂紋檢驗(yàn)。

表1 塔形測(cè)試數(shù)據(jù)

（2）月牙彎裂紋在各個(gè)梯度均有存在，裂紋程度、形態(tài)基本呈遞減，部分較嚴(yán)重?zé)o規(guī)律。月牙彎形裂紋間距與振痕周期有一定的吻合，振痕深度較深的方坯，在經(jīng)過軋機(jī)時(shí)無法消除導(dǎo)致了沿軋制方向的倒V 字型裂紋。

（3）沿軋制方向線性裂紋圓鋼表面基本不呈現(xiàn)，塔形結(jié)果總體呈遞減，部分較嚴(yán)重?zé)o規(guī)律。連鑄保護(hù)渣流動(dòng)性差導(dǎo)致的渣坑和凹陷，隨著熱軋軋制延伸渣坑和凹陷被不斷拉長(zhǎng)形成了線性折疊裂紋。

表2 D1、D2、D3 三個(gè)梯度下塔型CD 級(jí)數(shù)據(jù)

圖3所示。

圖3 316 棒材穿管開裂塔形試驗(yàn)

（4）塔型實(shí)驗(yàn)結(jié)果D1、D2、D3 各個(gè)梯度在煉鋼不同工藝調(diào)整下，棒材成品裂紋呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，煉鋼整體生產(chǎn)工藝執(zhí)行R20/SPH-C129/De-F ≥3.5，能將裂紋降級(jí)率降至7.04%，考慮到制樣和實(shí)驗(yàn)誤差，這一比例完全滿足客戶使用。

3 改進(jìn)措施

（1）積極改善方坯表面振痕深度和渣坑，減少圓鋼表面褶皺和裂紋.對(duì)連鑄坯表面異常振痕、連鑄液面異常波動(dòng)、拉速存在變速異常要進(jìn)行修磨處理。

（2）優(yōu)化結(jié)晶器銅套R(shí) 角，用于改善方坯角部振痕和匹配熱軋軋機(jī)槽底角度。

（3）使用匹配316L 澆注溫度的連鑄保護(hù)渣，減少保護(hù)渣在澆注過程中自身粘度、熔點(diǎn)、融化速度、結(jié)晶速度對(duì)方坯的影響，出現(xiàn)如凹陷、深振痕、渣坑、壓坑（痕）等缺陷

（4）適當(dāng)提高De-F，316L 含Mo，高溫條件下塑性變形較304 困難，適當(dāng)提高De-F 含量能有效改善其高溫塑性。

（5）熱軋棒材加熱爐加熱爐溫整體上調(diào)，均熱段偏下限控制，在爐時(shí)間偏下限控制；減少方坯在爐加熱時(shí)間，抑制裂紋的進(jìn)一步長(zhǎng)大和延伸。

4 總結(jié)

綜上所述分析得出316 棒材穿管開裂原因是：

根據(jù)塔型結(jié)果裂紋呈現(xiàn)兩種形態(tài)，一種是垂直于軋制方向的橫向月牙彎裂紋，月牙彎裂在軋制方向呈現(xiàn)明顯間隔。橫向條狀裂紋呈現(xiàn)缺肉坑狀。連鑄坯表面常產(chǎn)生振痕，導(dǎo)致鑄坯表面產(chǎn)生橫向裂紋，皮下產(chǎn)生磷、錳等臺(tái)金元素的正偏析，對(duì)后步工序產(chǎn)生不利影響，降低了產(chǎn)品各種物理性能橫向斷面的均勻性。所以方坯表面振痕深度和渣坑是導(dǎo)致裂紋的主要因素。另一種是沿軋制方向的線性裂紋。裂紋發(fā)生區(qū)域呈現(xiàn)無規(guī)律分布。連鑄保護(hù)渣流動(dòng)性差是導(dǎo)致裂紋無規(guī)律密集分布的重要原因。加上316L 含Mo 元素，高溫條件下塑性變形較304 困難，所以適當(dāng)提高De-F 含量能有效改善其高溫塑性。在煉鋼調(diào)整的基礎(chǔ)上，熱軋?jiān)谲堉品矫嬉餐ㄟ^提高熱軋加熱爐爐溫和適當(dāng)降低在爐時(shí)間對(duì)裂紋延伸起到一定的抑制作用。