304不锈钢中的夹杂物及其冷轧变形行为

非金属夹杂物是引起冷轧板坯表面缺陷的主要原因.分析了304不锈钢热轧板坯中非金属夹杂物的成分、形貌及尺寸.对304热轧板坯进行不同压下量的轧制,分析不同厚度冷轧板坯中的夹杂物形状和尺寸,研究非金属夹杂物在板坯冷轧过程中的变形行为.结果表明:304热轧板坯中的夹杂物主要组成为CaO-SiO2-MgO-Al2O3的复合氧化物,为脆性夹杂物;冷轧过程中,夹杂物的塑性变形不明显,随着冷轧压下量的增加,大颗粒的夹杂物不断被轧碎,板坯中夹杂物的平均尺寸逐渐减小.     

304不锈钢连铸坯中的非金属夹杂物数量分布

为研究304不锈钢连铸坯中夹杂物的数量分布,用金相检验法对铸坯中的夹杂物数量进行了统计分析.结果显示,铸坯中由外向内非金属夹杂物数量增加.304不锈钢铸坯表层中绝大多数5 μm以上夹杂物为球状或近似球状的硅酸盐夹杂物.但随着凝固的进行,在铸坯内部会新生大量氧化铝、镁铝尖晶石、氮化物等点状夹杂物和不规则夹杂物.铸坯心部10 μm以上的大颗粒夹杂物数量较多.     

304不锈钢热轧板中非金属夹杂物的研究

利用光学显微镜对304不锈钢热轧板中的夹杂物进行统计分析,并用扫描电镜能谱分析的方法对其形貌和成分进行了研究。结果表明:304不锈钢热轧板中夹杂物主要为CaO-SiO2-MgO-Al2O3和CaO-SiO2-MgO-Al2O3-TiO2硅酸盐类夹杂,粒度小于5μm的显微夹杂物中同时存在MgO-Al2O3尖晶石夹杂和Al2O3夹杂物;中部试样夹杂物的面积分数为0.032%,边部试样夹杂物的面积分数为0.025%。     

直结晶器弧形连铸机铸坯夹杂物研究

利用金相观察、大样电解、扫描电镜和光谱分析等方法对直结晶器弧形连铸机板坯夹杂物种类、形状、尺寸及分布等进行研究．研究表明，板坯中非金属夹杂物包括脱氧产物、硫化物、硫化物与脱氧产物形成的复合夹杂以及少量的由外来夹杂物和脱氧产物形成的复合夹杂物，以球状硅酸盐夹杂为主，在结晶器内大于280pm的夹杂物能够去除，而直径在50～280μm之间的夹杂物没能有效去除．     

硼对低碳钢中夹杂物形态的影响

研究结果表明:硅锰脱氧的含硼低碳钢中的夹杂物以长条状的MnO-SiO2夹杂物为主,其长宽比为8.7～16.6,变形程度高;随着钢中硼含量的增加,长条状变形夹杂物的比例呈上升的趋势;铝脱氧的低铝含硼低碳钢中的夹杂物以MnO-Al2O3-TiO2与MnS的长条状复合夹杂物为主,其长宽比为9.3～16.3.对比分析认为,这两类长条状夹杂物均为含B2O3的低熔点氧化物塑性夹杂.高铝的含硼低碳钢中的氧化物夹杂主要是Al2O3,未发现变形的长条状氧化物夹杂.     

FeSi中铝对不锈钢连铸和热轧板表面缺陷影响

 针对硅脱氧条件下304不锈钢中出现的Al2O3夹杂物和热轧板表面存在分层缺陷的问题,通过对铸坯的大样电解、热轧板取样、扫描电镜检测分析以及FactSage软件计算等方法,主要研究了FeSi合金中残余铝质量分数对Al2O3夹杂物生成的影响,并分析了Al2O3夹杂物对不锈钢连铸和热轧板表面分层缺陷的影响。研究表明,硅脱氧条件下生产的304不锈钢整个冶炼过程中,产生Al2O3夹杂物的主要环节为GOR还原初期含有较高铝质量分数的FeSi合金的脱氧过程。通过FactSage软件计算得到了避免Al2O3生成时FeSi合金中所允许的最大铝质量分数。根据计算结果和现场试验得出以下结论：FeSi合金中的铝质量分数超过1.8%时,钢液中会产生Al2O3夹杂物,Al2O3进入具有较高碱度的结晶器保护渣熔渣层造成局部保护渣黏度和熔化温度快速增加形成块状的夹杂物,这些夹杂物被卷入钢液内部或者被新生铸坯表面捕捉,从而造成热轧过程中轧板的表面分层缺陷形成。当FeSi合金中的铝质量分数小于1.5%时,钢液中难以产生Al2O3类夹杂物,有效抑制了这类表面缺陷的产生。     

304系不锈钢冶金过程硬质夹杂物形成机理分析

304不锈钢由于具有优异的耐蚀性、加工性能被广泛应用，而钢中硬质夹杂物对冷板表面质量影响较大。为了明晰304不锈钢中硬质夹杂物的形成机理，通过工业生产取样，利用自动扫描电镜ASPEX及统计方法，研究了304不锈钢冶炼过程中全氧含量、各类夹杂物的变化规律。研究结果表明，从AOD出钢到铸坯过程中，随着底吹搅拌的进行，钢中T[O]含量不断降低，T[O]质量分数由0.008 8%降低至0.002 5%。AOD出钢和LF出站夹杂物主要类型为硅酸盐，并含由少量复合型硅酸盐和镁铝尖晶石夹杂物，LF出站至铸坯，夹杂物的成分发生了部分转变，夹杂物中SiO₂含量减少，Al₂O₃含量升高。从AOD出钢至中间包，钢液中硬质夹杂物镁铝尖晶石和Al₂O₃很少，但从中间包到铸坯其比例显著增加，镁铝尖晶石夹杂物的比例增加了28%,钢-渣反应脱氧产物中的复合型硅酸盐夹杂物的比例也明显增加，而脱氧剂脱氧产物SiO₂和钢-渣反应脱氧产物中SiO₂-Al₂     

H08A焊丝钢夹杂物演变规律分析

为了提高H08A焊丝钢的拉拔性能和焊接性能,对该钢种全流程进行取样分析,利用扫描电镜观察夹杂物的形貌,统计数密度,利用夹杂物自动分析系统对夹杂物成分变化和成分分布进行分析,利用FactSage热力学软件分析夹杂物低熔点区域分布。结果表明,钢中全氧含量可间接反映出夹杂物数密度水平,若没有LF精炼和中间包保护浇铸,铸坯中全氧很难达到要求的0.005%。夹杂物类型主要是硅锰铝氧化物的复合夹杂物,脱氧合金化后,夹杂物成分趋于稳定,大尺寸夹杂物多为MnO-SiO₂-Al₂O₃,尺寸最大达到70 μm。钙收得率不高,在夹杂物中没有发现典型钙氧化物夹杂物。夹杂物主要是球形,大尺寸夹杂物总量较多,中间包和铸坯中80 μm以下大尺寸夹杂物占比较小,80 μm以上大尺寸夹杂物占比为87.6%~87.9%。     

IF钢连铸坯及热轧板夹杂物研究

夹杂物是影响IF钢表面质量的重要因素。对某厂生产的IF钢连铸坯和热轧板取样, 采用光学显微镜、扫描电镜、能谱、大样电解等多种检测分析方法, 分析了夹杂物的形貌、尺寸、数量、分布以及成分等。研究发现, 热轧工艺的轧制作用使连铸坯宽度方向1/4处聚集的夹杂物向边部迁移, 最终造成热轧板边部夹杂物指数最高, 说明夹杂物聚集带在轧制过程中具有遗传性。热轧板中20 μm以下夹杂所占百分比与连铸坯中夹杂相比稍有增大, 50 μm以上夹杂所占百分比稍有降低。热轧工艺的轧制作用将连铸坯中大颗粒氧化铝夹杂挤压变形为热轧板中的长条状, 容易形成表面条状缺陷。夹杂物在连铸坯距内弧侧30 mm处存在聚集现象, 热轧板中距内弧侧0.5 mm处夹杂物指数最高, 这是由于等效应变不同使夹杂物聚集带向表层迁移。IF钢连铸坯和热轧板中主要有4类显微夹杂, 分别为Al₂O₃类、TiN、Al₂O₃-TiO_x和SiO₂类复合夹杂, 且两者中各类夹杂物所占百分比差别不大。      

304不锈钢2B板表面线鳞缺陷改进实践

针对304不锈钢2B板表面发生的线鳞缺陷,采用扫描电镜对缺陷处形貌和成分进行了分析,采用光学显微镜对同期生产的板坯、热轧卷进行夹杂物分析。结果表明,304线鳞缺陷是由CaO- SiO2- MgO夹杂物引起。在304不锈钢的工业生产中,通过控制炼钢过程工艺,有效改善了钢中夹杂物水平,并减少了304不锈钢2B板表面线鳞缺陷的发生率。改进后,板坯边部和中部试样中夹杂物以5~10 μm为主,热轧板中C类硅酸盐夹杂和D类球状氧化物夹杂都为0.5级,线鳞缺陷的发生率跟改进前相比降低了1.35％。     

304奥氏体不锈钢带氧化铁皮直接冷轧技术的研究

结合现场生产实际,通过在试验室对奥氏体不锈钢304黑皮卷直接进行压下率分别为10%,20%,30%的冷轧然后退火酸洗的试验,证明在退火酸洗工艺相同的情况下,通过在热轧后进行一定压下率的直接轧制,可以获得与传统No.1产品相比晶粒尺寸等级相同、表面粗糙度更低、力学性能和耐蚀性相近的2E产品,并且获得更大的热轧产品厚度范围,降低冷轧一个轧程后的产品厚度.因此根据不同客户的要求,可以用2E产品替代No.1产品.     

Effect of Cu on Surface Microcrack of Austenitic Stainless Cold Rolled Coil

In order to find out the cause of surface microcrack on 304 austenitic stainless cold rolled coils which is produced in a steel plant of China, lots of studies have been carried out. The results indicated that the copper guide of steekle mill used in hot rolling process contacts directly with the hot rolled coil, so parts of copper melt and glued to the surface of the stainless steel plates due to a higher temperature of stainless steel plates than the copper melting temperature, which leads to deterioration of austenitic grain boundaries. Shear stress produced in the process of repeat-rolling on finishing mill induces the surface microcracks and promotes it. After changing the copper guide to the cast steel one, such kinds of surface microcracks have never appeared.     

Fracture Behavior of Cold Sprayed 304 Stainless Steel Coating During Cold Rolling

 The fracture behavior of cold sprayed 304 stainless steel coating in cold rolling process was studied. The 304 stainless steel coatings were deposited on low carbon steel substrate by cold gas dynamic spray (CGDS) and then cold rolled, respectively. The fracture morphology of the coatings was observed and analyzed, and the crack distributions along the longitudinal rolling direction of the coatings were also investigated and discussed. The results showed that the cohesive strength of the cold sprayed 304 stainless steel coating was too low to be cold rolled. Microcracks were formed in the as-sprayed coatings and ran perpendicularly to the rolling direction. The spacing distance between these cracks decreased with the increase of the cold rolling reduction. In addition, it was also found that the initial crack generated at the surface of the coating and propagated from the surface to the interface along the weakly bonded particles. A theoretical analysis was developed for the coating fracture. It gave a critical minimum cohesive bonding strength of the coating for non-breaking in cold rolling process. The crack propagation manner of the cold rolled coatings was also discussed.     

含铈304不锈钢夹杂物改性及耐腐蚀性能优化

 通过在304不锈钢中加入不同含量的铈,研究了铈处理前后钢中夹杂物的变化,并借助于腐蚀失重试验及电化学试验,分析了不同含量的铈处理后钢中夹杂物性质变化对304不锈钢耐腐蚀性能的影响。研究结果表明,未加铈的不锈钢中主要为MnS夹杂及复合氧化物夹杂,夹杂物的平均尺寸为8.6 μm,而钢的自腐蚀电位仅为-348.52 mV。加入稀土铈后,夹杂物逐渐改性成球状或椭球状的含铈夹杂物,平均尺寸有所降低,而不锈钢耐腐蚀性则有所提高。当铈质量分数达到0.012%时,钢中MnS夹杂全部改性成球状含铈夹杂,不锈钢自腐蚀电位高达-311.25 mV,耐腐蚀性能最好。继续增加稀土铈含量,钢中夹杂物的形状变得不规则,尺寸也有所增加,导致不锈钢耐腐蚀性能降低。     

薄带连铸304不锈钢凝固过程中生成的氧化物夹杂

 采用透射电镜(TEM)对双辊薄带连铸AISI304不锈钢凝固过程中生成的非金属夹杂物进行了研究,发现在薄带的晶界存在许多球型的微细氧化物夹杂,其成分主要是MnO Al2O3 SiO2类复合夹杂物,直径均小于1 μm,并采用数学模型对薄带连铸304不锈钢凝固过程中析出的氧化物夹杂的大小进行了计算,预测值与实验中观察到的结果吻合较好。与传统连铸相比,双辊薄带连铸AISI304不锈钢凝固过程中生成的非金属夹杂物数量增多,尺寸明显减小。     

节镍无磁不锈钢Cr18Ni6Mn3N的组织及性能

研究了节镍无磁不锈钢Cr18Ni6Mn3N的热轧及固溶后的力学性能和耐蚀性能,分析了其固溶和时效析出后的组织演变规律、冷变形过程中形变诱发马氏体相变及其磁性能.结果表明:该不锈钢的固溶组织为单相奥氏体,其力学性能和耐蚀性能均高于SUS304不锈钢;800℃保温4 h后,在晶界析出粒状氮化物,随着保温时间延长,逐渐沿晶界凸起片层状析出物并向晶内生长,保温20 h后,凸出的片层状析出物直径达20μm.冷轧压下率18.3%时尚未发现形变诱发马氏体组织,随着变形量增大,马氏体含量增多,磁导率上升,但与相同条件下的SUS304不锈钢相比,冷轧板固溶后相对磁导率可降至1.002,因此可用于低成本无磁不锈钢领域.      

薄带铸轧流程制备含钇3% Si取向硅钢的组织和织构研究

通过50 kg真空感应炉冶炼,用常规流程和薄带铸轧两种工艺分别在实验室制备了含稀土钇的3%Si取向硅钢。薄带铸轧浇注温度1530℃,轧制速率0.3 m/s,铸带厚度2.5 mm。常规流程为80 mm铸坯加热温度1150℃,热轧板厚度2.4 mm,终轧温度935℃。采用扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)研究了钢中夹杂物成分、形貌、数量、尺寸和分布;利用光学显微镜(OM)和电子背散射衍射(EBSD)分析了硅钢铸带、热轧板、0.3 mm冷轧板、870℃ 7 min和1100℃ 10 min再结晶退火板组织和织构。实验结果表明：与常规流程相比,薄带铸轧硅钢一次再结晶后晶粒较细小,且γ织构强度达到17,但是二次再结晶后晶粒尺寸不均匀,平均晶粒尺寸为61μm,部分Goss取向晶粒尺寸达到1 mm以上。原因为细小的含钇夹杂物数量过多,且分布不均匀,夹杂物聚集的区域晶粒长大受到明显抑制。常规流程生产的含钇硅钢二次再结晶热处理后晶粒均匀长大,平均晶粒尺寸为102μm,没有形成明显的Goss织构。     

Influence of strain-induced phase transformation on the surface crystallographic texture in cold-rolled-and-aged austenitic stainless steel

Stainless steels (SSs) having a stable and metastable austenitic phase were studied to see the influence of strain-induced phase transformation in the metastable austenitic stainless steel on the evolution of texture during cold rolling and aging. AISI 304L and 316L SS plates were unidirectionally cold rolled up to a 90 pct reduction and aged at different aging temperatures. The strain-induced transformation of austenite to α′-martensite phase and the evolution of texture in both the phases were studied as a function of rolling reduction as well as aging temperature in the metastable 304L austenitic stainless steel. The X-ray diffraction (XRD) technique was employed to quantify the volume fractions and characterize the texture of austenite and martensite phases in the rolled and aged conditions. Results are compared with the texture evolution in the stable austenitic 316L SS.     

2507双相不锈钢热轧板表面起皮缺陷的特征及成因分析

摘要：针对2507双相不锈钢热轧板表面起皮缺陷问题,通过对热轧板取样,使用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪观察起皮缺陷处表面,并进一步对基体处进行了观察,对比了两者金相组织特点以及物相组成,分析了起皮缺陷的成因及形成过程。研究发现：起皮缺陷处组织变形流向与基体明显不同,铁素体体积分数为8397%,显著高于其基体的6233%,认为是热轧过程中皮下有害夹杂物加重组织变形所致;在起皮缺陷处发现了大量不同于基体部分的高熔点大尺寸夹杂物,如硅氧化物、硅铝氧化物以及簇状钙镁硅氧化物,认为微裂纹是由于这些夹杂物与基体变形不协调所致,裂纹进一步扩展形成起皮缺陷。基于以上研究结果,提出了2507热轧板起皮缺陷形成机制。     

Effect of Cyclic Thermal Process on Ultrafine Grain Formation in AISI 304L Austenitic Stainless Steel

As-received hot-rolled commercial grade AISI 304L austenitic stainless steel plates were solution treated at 1060 °C to achieve chemical homogeneity. Microstructural characterization of the solution-treated material revealed polygonal grains of about 85-μm size along with annealing twins. The solution-treated plates were heavily cold rolled to about 90 pct of reduction in thickness. Cold-rolled specimens were then subjected to thermal cycles at various temperatures between 750 °C and 925 °C. X-ray diffraction showed about 24.2 pct of strain-induced martensite formation due to cold rolling of austenitic stainless steel. Strain-induced martensite formed during cold rolling reverted to austenite by the cyclic thermal process. The microstructural study by transmission electron microscope of the material after the cyclic thermal process showed formation of nanostructure or ultrafine grain austenite. The tensile testing of the ultrafine-grained austenitic stainless steel showed a yield strength 4 to 6 times higher in comparison to its coarse-grained counterpart. However, it demonstrated very poor ductility due to inadequate strain hardenability. The poor strain hardenability was correlated with the formation of strain-induced martensite in this steel grade.