409 不锈钢冷板表面缺陷与炼钢工艺相关性的分析与研究

张春亮

（山西太钢不锈钢股份有限公司， 山西 太原 030003）

409 铁素体不锈钢是公司重要的拳头产品，市场占有率较高，用户评价较好，但在实际生产过程中，由于过程工艺控制的不合理，会造成轧制冷板表面出现缺陷，产生降级品或废品，影响用户的使用感知及产品成材率。本文研究了409 冷板表面缺陷的主要特点，以及缺陷与炼钢工艺控制情况的对应性，并系统提出了降低炼钢造成的缺陷不合率措施。

1 409 冷板表面缺陷分析

409 冷板表面缺陷主要有夹杂、重皮等炼钢缺陷以及热坑疤、擦疤、划伤、粗糙、辊印等轧制缺陷。

根据现场实物取样分析结果可知，分析的68 个试样中，8 个试样中发现炼钢夹杂，其余为Fe-Cr 氧化物，没有炼钢夹杂物。

根据分析结果，缺陷处部分是由于炼钢过程产生的夹杂造成的，部分是在轧制过程中，因加热氧化产物未除尽压入基体而形成的。

2 409 冷板初判不合与炼钢工艺的对应性分析

初判不合卷对应连铸铸坯号如图1 所示。

图1 409 初判不合与连铸坯号的关系

由图1 分析可知，头尾坯轧制卷的初判不合比例较低，因头尾坯生产过程中工艺不稳定，对铸坯表面要全部修磨，且部分头尾坯根据情况改轧热轧板。讲统计出的263 卷初判不合的冷板对应至炼钢连铸坯中，发现有4 块无修磨，其余铸坯均修磨。因修磨工艺是根据铸坯表面质量判定等级情况来决定的，现场生产一般将铸坯分成四级，即A 级最好，B 级、C级次之，D 级最差。判定为C、D 级的铸坯是需要全部修磨的，B 级需进行局部修磨，A 级为无修磨。缺陷卷对应的A 坯占比为2.81%，D 坯占为11.56%。

409 初判不合卷与炼钢洁净度（主要是钢中w（O））的关系分析如图2 所示。

图2 初判不合卷与钢中w（O）的关系

由图2 可知，铸坯w（O）的高低表征某月该类产品的控制水平，通过逐月分析钢中w（O）与后部冷板表面质量判定的关系可以得知，w（O）的高低与整体的初判不合趋势没有直接的对应关系。

3 降低炼钢造成的缺陷不合率措施

提高钢水洁净度，降低钢中w（O）是改善因夹杂造成表面缺陷的主要措施。

3.1 提高钢中w（Al）

调整钢中w（Al）的目的主要有两个，一是为提高钢中Al 活度，降低Ti 的烧损；二是为降低钢中平衡w（O）。通过理论计算实际冶炼条件下钢中Al、Ti 元素吉布斯自由能的关系，得到的结果如图3、图4 所示。

图3 铝钛氧势图

图4 实际冶炼条件下钢中Al、Ti 元素吉布斯自由能的关系

从图3 可知，在w（Al）、w（Ti）相同情况下，铝优先与氧发生反应，铝就可以实现防止钛的氧化。从图4 可以看出，钢中w（Al）为0.01%～0.05%，w（Ti）含量为0.1%～0.25%时，由于钢中Ti 的氧化性要高于Al的氧化性，且随着w（Al）、w（Ti）的增加，Al 的氧化性增加幅度要大于Ti，即提高钢中的w（Al）可以降低钢中Ti 的烧损。

1 月—12 月409 钢中调整工艺前后钢中w（Al）的变化情况，如图5 所示。

图5 调整工艺前后钢中w（Al）的变化情况

现场对409 钢中的w（Al）从3 月份开始整体增加，由0.035%增加到了0.048%。

3.2 钛合金化工艺的优化

在分析钛线合金化过程存在的增氧问题时，提出了钛线前移工艺试验，目的是在后续工序中能有足够的时间去除喂线过程中增加的w（O），优化前后的工艺情况如下所述。

常规工艺：LF→送电化渣微调成分→中搅5 min →根据节奏送电升温调整温度→喂钙线→喂钛线→中搅5 min→弱搅拌15 min。

钛线前移优化工艺：LF→送电化渣微调成分→喂钛线→中搅5 min→节奏送电升温调整温度→中搅5 min→弱搅拌15 min。

从调整后的分析结果看，在弱搅前钢中w（O）有降低趋势，表明钛线提前后，使钢中夹杂物有了充分上浮的时间。

3.3 钢中w（O）控制情况

1 月—12 月期间，409 不锈钢冷板大生产中包取样炉次平均w（O）情况如图6 所示。

图6 1 月—12 月409 不锈钢冶炼过程中平均w（O）

通过采取提高钢中w（Al），优化钛合金化工艺等措施，有效降低了钢中的w（O），使钢中w（O）整体降低约13×10-6。

4 结论

1）通过分析409 冷板缺陷特点，得出其主要产生原因为轧制过程产生的缺陷所导致，但也有部分是由炼钢过程中夹杂物造成的。

2）分析炼钢炼制坯质量与初判不合的关系，判定等级较差的铸坯生产冷板的缺陷比例较等级较好的要高。

3）提高钢水洁净度，即降低钢中w（O）是降低夹杂物缺陷的有效措施，研究表明通过提高钢中w（Al）、优化钛合金化工艺可使钢中w（O）整体降低约13×10-6。