CN106391704A - 一种消除2205双相不锈钢中板热加工表面裂纹的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于不锈钢轧制技术领域，具体为一种消除2205双相不锈钢中板热加工表面裂纹的方法，其特征在于：坯料选择及修磨；铸坯加热，预热段温度为1100～1150℃，加热段温度为1150～1240℃，均热段温度为1220～1240℃，驻炉时间按铸坯厚度9～10min/10mm；20～25MPa高压水除鳞；粗轧开轧温度大于1150℃，压下率小于25％，轧制8～11道次，中间坯厚度35～45mm；精轧开轧温度大于1050℃，终轧温度大于950℃，压下率小于18％，轧制8～12道次。其优点是合理选取坯料规格，经修磨优化加热后合理匹配轧制温度和压下率等参数，有效避免了2205双相不锈钢中板表面裂纹缺陷。

Description

一种消除2205双相不锈钢中板热加工表面裂纹的方法
技术领域
本发明涉及双相不锈钢轧制工艺领域，具体涉及一种消除2205双相不锈钢中板热加工表面裂纹的方法。
背景技术
2205双相不锈钢是一种典型含N、Mo元素的超低C双相(铁素体+奥氏体)不锈钢，具有比普通铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢更为优异的性能。与铁素体不锈钢相比，该钢韧性高、韧脆转变温度低、焊接性能和耐腐蚀性能优异；与奥氏体不锈钢相比，该钢具有更高的强度和良好的耐腐蚀性能。凭借优异的性能，该钢广泛应用于石油化工、造船、造纸及海洋工程等苛刻的服役环境。
在双相不锈钢的两相组织中，铁素体为体心立方结构，奥氏体为面心立方结构，两相结构的不同使其高温变形机制存在显著差异：铁素体的主要软化机制为动态回复，而奥氏体的软化机制为动态再结晶。在热加工过程中，两相的应力和应变分布不均匀，变形协调能力差，在相界处易产生应力集中，萌生裂纹并扩展，形成起皮或岛状缺陷，严重降低产品的表面质量和成材率。
在热轧时，加热温度、轧制温度、轧制道次和变形率等工艺参数对2205双相不锈钢的表面质量具有重要影响。加热温度过高，过烧严重、晶粒粗化，热加工塑性大幅降低，易产生裂纹等缺陷；加热温度过低，造成轧制过程中变形抗力增大，并导致后续轧制过程温度不足，终轧温度过低，析出敏感性增强，降低产品表面质量。轧制道次越多，温降越大；压下率越大，越容易在相界处产生应力集中，二者均容易导致在后续轧制过程中产生表面裂纹和边裂等缺陷。
目前，双相不锈钢2205中板的轧制工艺开轧温度较低、轧制道次多、温降大、终轧温度低，钢板表面裂纹和边裂严重，废品率超过5％。因此，合理匹配加热温度、轧制温度、轧制道次和压下率等工艺参数对有效消除钢板表面裂纹和边裂等缺陷、获得高表面质量的2205双相不锈钢中板至关重要。
发明内容
为了克服现有双相不锈钢中板热加工方面的上述不足，本发明旨在提供一种消除2205双相不锈钢中板热加工表面裂纹的方法，适用于2205双相不锈钢铸坯成分按质量百分比为：C：≤0.030％、Si：≤1.00％、Mn：≤2.00％、Cr：21.00～23.00％、Ni：4.50～6.50％、Mo：2.50～3.50％、N：0.08～0.20％、P：≤0.030％、S：≤0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明的核心思想：首先选取合理的坯料规格并进行适当的修磨，从源头上为生产出高表面质量的产品提供保障；采用优化的坯料加热工艺，控制合理的均热温度和保温时间，既防止了晶粒过渡长大又降低了轧制的变形抗力，并在粗轧前充分除鳞，这些都为开轧奠定良好的基础；轧制过程中，控制好开轧温度、终轧温度、压下率和轧制道次等工艺参数，有效避免裂纹的生成，从而成功地生产出无边裂、无表面裂纹的高质量2205双相不锈钢中板。
本发明为一种消除前述2205双相不锈钢中板热加工表面裂纹的方法，其特征在于包括如下具体步骤：
(1)坯料选择及修磨
2205双相不锈钢铸坯规格为：厚度×宽度×长度＝(160～200)mm×(1000～2000)mm×(1500～3000)mm。为除去2205双相不锈钢铸坯表面微裂纹、氧化铁皮等缺陷，采用24～30目的砂轮对铸坯表面进行全修磨，修磨率为其重量1.5％～2.5％，修磨后铸坯表面无肉眼可见缺陷，表面粗糙度Ra≤60μm。
(2)铸坯加热
将修磨后的铸坯送入步进式加热炉内进行加热，铸坯依次经预热段、加热段和均热段处理后出炉，其预热段温度为1100～1150℃，加热段温度为1150～1240℃，均热段温度为1220～1240℃，驻炉时间以铸坯厚度计算：每10mm厚度铸坯驻炉时间为9～10min。
(3)高压水除鳞
利用高压水对加热出炉后的不锈钢铸坯进行除鳞2～3min，清理铸坯表面的氧化铁皮，除鳞机的出水压力控制在20～25MPa。
(4)粗轧
为防止2205双相不锈钢在轧制过程中表面和边部产生微裂纹并保证高表面质量，应采用如下粗轧方案：将坯料送至可逆式轧机中进行轧制，控制开轧温度大于1150℃，首先进行一次双道往复轧制，使铸坯底部氧化铁皮进一步破碎和剥离，然后进行常规轧制，粗轧道次8-11次，控制道次压下率小于25％，中间坯厚度控制在35～45mm。
(5)精轧
采用四辊精轧机进行精轧，控制开轧温度大于1050℃，终轧温度大于950℃，轧制过程压下率小于18％，轧制8～12道次，按照要求轧制到成品规格，并控制好板型。
本发明与现有技术相比，其突出的优势在于：
(1)本发明选取合理的坯料规格并对铸坯表面进行适当修磨和高压除鳞，从源头上为生产出高质量、无裂纹的产品奠定了基础。
(2)坯料的保温工艺对轧制过程影响很大，温度过高会造成板材的严重氧化、晶粒长大，致使轧制过程中容易形成裂纹；温度过低，变形抗力增大，并导致后续轧制过程温度不足，降低产品表面质量。所以，本发明选取了合理的均热温度和保温时间，既防止了晶粒过渡长大又降低了轧制的变形抗力，为后续轧制提供了良好的保障。
(3)本发明粗轧与精轧均采用多道次轧制工艺，降低了压下率，有利于铁素体和奥氏体的协调变形。粗轧时采用相对较大压下率，缩短了轧制时间，降低了轧制过程温度损失，保证了精轧在较高的温度下进行，有利于获得高表面质量的轧板。
(4)本发明终轧温度控制在硬而脆的σ相析出温度之上，大大降低了裂纹形成倾向。
(5)本发明显著降低了表面裂纹废品率：由初期的5％以上，降低至0.5％以下。
本发明提出了一种更为稳定、经济的双相不锈钢热加工方法，为生产出无边裂、无表面裂纹的高质量、高成材率的2205双相不锈钢中板提供了技术保障，明显降低了2205双相不锈钢中板的生产成本，显著提高了企业的经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。
实施例一
根据本发明工艺，进行双相不锈钢2205中板轧制的方法：
(1)坯料选择及修磨
2205双相不锈钢铸坯规格为：厚度×宽度×长度＝160mm×1238mm×1800mm。采用30目的砂轮对铸坯进行全修磨，修磨率为1.8％，修磨后铸坯表面无肉眼可见缺陷，表面粗糙度Ra＝56μm。
(2)铸坯加热
将修磨后的铸坯送入步进式加热炉加热，铸坯依次经预热段、加热段和均热段后出炉。预热段温度1110～1140℃，加热段温度1160～1230℃，均热段温度1230℃，驻炉时间160min。
(3)高压水除鳞
利用高压水对出炉后的不锈钢铸坯进行除鳞2min，清理铸坯表面的氧化铁皮，除鳞机的出水压力为22MPa。
(4)粗轧
将坯料送至可逆式轧机进行轧制，开轧温度为1170℃，首先进行一次双道往复轧制，使铸坯底部氧化铁皮进一步破碎和剥离，然后进行常规轧制，粗轧道次为9，压下率小于25％，中间坯厚度为38mm。
(5)精轧
采用四辊精轧机进行精轧，开轧温度1100℃，终轧温度970℃，压下率小于18％，轧制9道次，按照要求轧制到成品规格：厚度×宽度×长度＝12mm×1600mm×7000mm，并控制好板型。
(6)轧制结果
中板表面质量优异，无表面裂纹和边裂纹产生。
实施例二
根据本发明工艺，进行双相不锈钢2205中板轧制的方法：
(1)坯料选择及修磨
2205双相不锈钢铸坯规格为：厚度×宽度×长度＝180mm×1550mm×2500mm。采用30目的砂轮对铸坯进行全修磨，修磨率为2.1％，修磨后铸坯表面无肉眼可见缺陷，表面粗糙度Ra＝58μm。
(2)铸坯加热
将修磨后的铸坯送入步进式加热炉加热，铸坯依次经预热段、加热段和均热段后出炉。预热段温度1120～1150℃，加热段温度1180～1240℃，均热段温度1235℃，驻炉时间180min。
(3)高压水除鳞
利用高压水对出炉后的不锈钢铸坯进行3min除鳞，清理铸坯表面的氧化铁皮，除鳞机的出水压力为24MPa。
(4)粗轧
将坯料送至可逆式轧机进行轧制，开轧温度为1190℃，首先进行一次双道往复轧制，使铸坯底部氧化铁皮进一步破碎和剥离，然后进行常规轧制，粗轧道次为10，压下率小于25％，中间坯厚度为42mm。
(5)精轧
采用四辊精轧机进行精轧，开轧温度1110℃，终轧温度980℃，压下率小于18％，轧制10道次，按照要求轧制到成品规格：厚度×宽度×长度＝20×1800×6000mm，并控制好板型。
(6)轧制结果
中板表面质量优异，无表面裂纹和边裂纹产生。

Claims (2)

1.一种用于消除2205双相不锈钢中板热加工表面裂纹的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)坯料选择及修磨
2205双相不锈钢铸坯规格为：厚度×宽度×长度＝(160～200)mm×(1000～2000)mm×(1500～3000)mm；采用24～30目的砂轮对铸坯表面进行全修磨，修磨率为其重量1.5％～2.5％，修磨后铸坯表面无肉眼可见缺陷，表面粗糙度Ra≤60μm；
(2)铸坯加热
将修磨后的铸坯送入步进式加热炉内进行加热，铸坯依次经预热段、加热段和均热段处理后出炉，其预热段温度为1100～1150℃，加热段温度为1150～1240℃，均热段温度为1220～1240℃，驻炉时间以铸坯厚度计算：每10mm铸坯厚度驻炉时间为9～10min；
(3)高压水除鳞
利用高压水对加热出炉后的不锈钢铸坯表面进行除鳞2～3min，除鳞机的出水压力控制在20～25Mpa；
(4)粗轧
将坯料送至可逆式轧机中进行轧制，控制开轧温度大于1150℃，首先进行一次双道往复轧制使铸坯底部氧化铁皮进一步破碎和剥离，然后粗轧8-11道次，控制道次压下率小于25％，中间坯厚度控制在35～45mm；
(5)精轧
采用四辊精轧机进行精轧，控制开轧温度大于1050℃，终轧温度大于950℃，轧制过程压下率小于18％，轧制8～12道次，控制板型轧制到成品规格。
2.根据权利要求1中所述的用于消除2205双相不锈钢中板热加工表面裂纹的方法，其特征在于，所述方法中所述的2205双相不锈钢是指钢种成分按质量百分比为：C：≤0.030％、Si：≤1.00％、Mn：≤2.00％、Cr：21.00～23.00％、Ni：4.50～6.50％、Mo：2.50～3.50％、N：0.08～0.20％、P：≤0.030％、S：≤0.020％，其余为Fe和不可避免杂质。
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