张超凡，刘 伟，冯 飞，张 磊，张 鹏
（1.广东广青金属科技有限公司，广东 阳江 529533；
2.广东省高端不锈钢研究院有限公司，广东 阳江 529533）
304奥氏体不锈钢具有良好的冷热加工性能和耐蚀性，被广泛应用于装饰、建筑、化工及石油等行业。热轧板带的基本要求是尺寸精确性好、表面质量好、板形好。在实际生产中，不锈钢热轧表面缺陷是重要管控点，主要表现为边部脱皮、线缝、边部粗糙痕等缺陷。马骏等[1]在304不锈钢冷轧板面线缺陷相关研究中发现CaO-SiO-MgO夹杂物，认为线缺陷的形成主要与钢水洁净度有关。刘勇等[2]在研究热轧带钢边部黑线时提出粗轧立辊对边部黑线缺陷的影响起主导作用，对粗轧立辊辊面质量的改善和侧压制度的优化能改善黑线缺陷。任贤霖[3]在304不锈钢热轧带钢边部质量控制相关研究中提到，边部粗糙痕主要是由于同一计划内薄规格轧制量过多、同宽公里数太大，使轧辊边部磨损严重，导致边部粗糙，在后续的酸洗、冷轧过程中粗糙带不易消除，形成边部粗糙带。由于奥氏体不锈钢带钢热轧过程涉及很多因素，从加热到轧制，再到后期的卷曲运输过程，都会对其质量产生影响。
广青科技1780不锈钢热轧板带生产线自2019年投产以来，主要生产300系奥氏体不锈钢、200系节镍型奥氏体不锈钢、400系不锈钢等产品。其中，300系奥氏体产量占总产量的80%。不锈钢产品对表面质量的要求较高，而304不锈钢因应用领域相当广泛，对热轧钢带的表面要求较高，否则将遗留至冷轧工序，严重时将无法满足用户的使用要求。热轧带钢边部往往是最容易发生质量问题的敏感区域，所以对边部质量的控制尤为重要。广青1 780.0 mm热轧生产线流程如图1所示。
图1 广青1 780.0 mm热轧生产线流程简图
奥氏体不锈钢中一旦有铁素体形成，用热处理或再加工等方法均无法消除。由于铁素体相与奥氏体基体之间的化学成分、力学性能及热稳定性等方面的差异，铁素体的出现一般都会对奥氏体不锈钢的性能造成不利影响，使热加工产生裂纹的倾向性增大。因此，通常情况下应尽量避免铁素体相形成。
304不锈钢对加热过程比较敏感，因此，在确保板坯烧透的前提下，尽量缩短加热时间，尤其是高温段的加热时间需要明确。加热区和均热区绝对不能超出标准温度，否则会使表面烧损，进而在热轧、冷轧带钢上产生表面缺陷[4]。
2.1 边部脱皮
边部脱皮缺陷样品宏观形貌如图2所示，沿带钢轧制方向分布，脱皮缺陷主要分布在钢带尾部70.0 mm和边部30.0 mm范围内，缺陷呈起皮状分布，有明显破皮。
图2 304样品缺陷的宏观形貌
采用扫描电镜对304不锈钢边部脱皮缺陷处进行微观形貌观察，发现缺陷沿轧制方向分布，缺陷内可观察到灰黑色物质。缺陷表面及其截面能谱分析结果如图3、表1所示，灰黑色物质主要为Fe、Cr、Mn的氧化物。
图3 304脱皮部位化学元素分析
表1 脱皮缺陷位置化学成分分析
此类脱皮原因是板坯经粗轧轧制成中间坯，中间坯温度在（1 090±30）℃范围内。由于在高温状态下中间坯硬度低，在与粗轧护板接触的摩擦过程中被刮伤。刮伤的中间坯经精轧轧制不能压合，产生脱皮缺陷。根据分析结论，提出在热轧阶段加强加热炉操作，对板坯加热温度提出均匀性要求，在炉后辊道增加边部加热器以及保温罩等措施，保证合理的粗轧温度、轧机速度，减少板坯在轧线上的温降，能将钢水洁净度控制在一定水平上，减少热轧阶段产生的脱皮缺陷。
2.2 线缝
不锈钢生产容易在板带两侧产生延轧向的线性裂纹，如图4所示；
该缺陷主要发生在单面距边20.0 mm以内，宽度在0.2～0.5 mm，长度甚至达到1 m。该缺陷在冷轧过程中不会被消除，会损坏冷轧轧辊，进而影响冷轧表面质量，严重影响冷轧产品向高端市场的发展。在冷轧阶段，需要切除边部缺陷，下游工序按照单边15.0 mm的切边量，1 500断面的热轧卷的切损达到2.00%，按公司一年产量200万t计算，切损量为4万t，经济损失达8亿元。因此，消除线缝等边部缺陷是热轧阶段的重中之重。
图4 线缝实际图
根据相关资料，线缝的出现主要是因为粗轧时边角部的金属在轧制过程中始终处于低温、高应力应变状态，并且逐渐流动到轧制件的上下表面，导致轧制件边部沿长度方向产生线缝缺陷。解决方法主要还是立辊轧制规程的合理设定。因此，在合理的宽度要求下，粗轧进行短行程宽度控制，立辊设定合理的边部压力控制，同时对连铸坯窄面进行缩边控制，将线缝发生位置集中在10.0～12.0 mm[5]。
对粗轧立辊力与线缝缺陷的发生情况进行分析，结果如图5所示，将粗轧立辊轧制力第一道次控制在30 kN，第三道次轧制力控制在150 kN以内，能较好地控制线缝距边位置。目前产线按此建议控制立辊力，线缝缺陷明显改善。
图5 线缝与立辊轧制力的关系（304钢种）
2.3 边部粗糙痕
热轧板上、下两边存在距边50.0 mm以内的粗糙带，该区域粗糙度比正常板面处粗糙度高，在冷轧过程中会出现。经过对白皮卷的边部粗糙带元素分析以及组织分析，发现该处化学元素与正常板面处没有差别，组织较正常板面处分布混乱，粗大晶粒较多，有理由怀疑粗糙带的产生是因为在热轧过程中，轧制通道上有冷却水残留在板带表面，聚集在边部，板带侧边由于温度降低速度较快，在轧辊上集中反应，在轧制力的作用下最终反馈到板带表面上。因此，加强板坯加热质量、轧制通道上各处漏水的检查，同时更改轧辊材质，采用合理的轧制润滑油制度，合理分布轧制负荷，采取合理的串辊制度等，能有效控制带钢边部粗糙带这一缺陷[6]。
（1）采用合理的加热温度，在炉后布局保温罩、边部加热器等一系列措施，使边部脱皮缺陷得到有效控制。
（2）除了连铸坯边部形状控制，在热轧阶段采取立辊材质改进、立辊各道次轧制力负荷合理分布、宽度精确控制等措施后，线缝这一缺陷能够稳定在可接受范围内。
（3）边部粗糙带表现为侧边一定范围内粗糙度的不同，其发生主要是由于产线漏水等造成的轧辊边部异常磨损，最终反映在板带表面。严格执行工艺制度，改变轧辊材质，利用高硬度、高耐磨的高速钢轧辊配合轧制油工艺润滑制度，采用合理的串辊制度，可将边部粗糙带缺陷逐渐消除。
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