铁素体不锈钢作为一种以铬为主要合金元素的钢种,具有含镍不锈钢所具有
的成型性、耐蚀性、抗氧化性等性能,同时由于成本低、耐应力腐蚀性能优异等
显著特点,被称为经济型不锈钢,而被广泛的应用于电梯面板、建筑装饰和汽车
排气系统等领域。在超纯铁素体不锈钢生产过程中,为了有效固定不锈钢中的 C、
N 元素,Ti 元素常常作为合金元素而被大量加入。如果控制得当,生成的 TiN
夹杂物将作为铁素体异质形核的核心,促进等轴晶的生长,同时还能起到细化晶
粒、沉淀强化等作用。然而,如果控制不当,在连铸坯表面生成大量的 TiN 夹杂
物,将严重影响冷轧板的表面质量,如导致白色条纹缺陷等。因此,很有必要开
展铁素体不锈钢中非金属夹杂物控制关键技术研究。
(1)铁素体不锈钢冶炼 Ti-N 积控制技术。在超纯铁素体不锈钢冶炼过程中,常
常加入 Ti 元素固定不锈钢中的 C、N 元素,形成的 TiN 夹杂物能够促进等轴晶的
生长,起到细化晶粒、沉淀强化等作用。然而 Ti-N 积如果控制不当,会在连铸
坯中形成分布不均匀的 TiN 夹杂物,轧制过程中密集分布的 TiN 夹杂物将沿轧制
方向延展,最终在冷轧板表面形成白色条纹缺陷。图 1 所示为不同 Ti-N 积条件
下对应的冷轧板表面白色条纹缺陷发生率:当 Ti-N 积大于 0.0025 时,白色条纹
缺陷率急剧增加同时也将大于 20%。因此需要将 Ti-N 积控制在 0.0025 以下。
(2)氧化物异质形核技术。铁素体不锈钢连铸坯中 TiN 夹杂物的形核主要包括
两种方式,即均质形核与异质形核。异质形核可以影响 TiN 夹杂物在连铸坯中的
数量、尺寸以及分布,更有利于 TiN 夹杂物均匀地分布在连铸坯中。对由 Mg、
Al、Si、Ca 四种元素组成的共 15 种氧化物进行异质形核核心的考察发现,促进
TiN 形核的氧化物主要包括五种,分别为 CaO、Al 2 O 3 、Al-Ca 氧化物、Mg-Al 氧化
物和 Mg-Al-Ca 氧化物,而这其中又以含 Ca 的氧化物,即 CaO、Al-Ca 氧化物和
Mg-Al-Ca 氧化物为主。值得注意的是,钢中的含 Si 氧化物,即 SiO 2 、Si-Ca 氧
化物、Al-Si 氧化物、Mg-Si 氧化物、Mg-Al-Si 氧化物、Mg-Si-Ca 氧化物、Al-Si-Ca
氧化物以及 Mg-Al-Si-Ca 氧化物均不能有效的促进 TiN 夹杂物异质形核。而钢中
未发现MgO作为TiN夹杂物的异质形核核心的原因可能为钢中没有纯的MgO夹杂
物。(3)连铸坯表面精准扒皮技术。
采用 Aspex 观测和统计 TiN 夹杂物在铁素体不锈钢连铸坯表层的分布情况,结果
表明:越远离连铸坯的表面,TiN 夹杂物的数量密度呈减小的趋势,平均尺寸呈
增大趋势。尤其是在连铸坯表层下 4mm 范围内,TiN 夹杂物的数量密度很大并且
由表层向内呈快速递减的趋势。同时在连铸坯表层 10mm 内,TiN 夹杂物的数量
在平行于內弧面的分布是不均匀的,尤其是在连铸坯表层 4mm 内,TiN 夹杂物的
数量密度很大并且分布极不均匀。因此,为了避免在超纯铁素体不锈钢冷轧板表
面生成白色条纹,建议将连铸坯表层的扒皮厚度为 4mm。
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