304不銹鋼管屈服強(qiáng)度變低的原因是什么

  由于304不銹鋼管強(qiáng)度級別較高，相對低合金系列鋼種，其合金添加量較大，在冷卻過程中極易出現(xiàn)板型和綜合性能問題。若層流冷卻上、下水比控制不當(dāng)，會導(dǎo)致上、下表面組織不一致，鋼管存在的組織應(yīng)力和變形應(yīng)力會使板型出現(xiàn)異常；若冷卻速度過大，鋼板中就會產(chǎn)生過多貝氏體組織或其他硬相組織，使304不銹鋼管韌性惡化。因此，合適的冷卻工藝對于保證鋼板板型和綜合性能至關(guān)重要。另外，由于薄規(guī)格產(chǎn)品對以上2種現(xiàn)象更為敏感，因此在現(xiàn)場實施冷卻工藝時需要更加謹(jǐn)慎，通常采取小水量或空冷的方式冷卻。然而，在夏季時由于溫度較高，鋼板的冷卻速度卻相對較低，往往導(dǎo)致鋼板的屈服強(qiáng)度降低，造成個別批次性能不合。根據(jù)對2013年7月溫州不銹鋼管廠所生產(chǎn)16mm厚度304不銹鋼管的統(tǒng)計分析，當(dāng)月共檢驗80個批次，其中3個批次的屈服強(qiáng)度不合格，37個批次的屈服強(qiáng)度在460～470MPa范圍內(nèi)，平均為472MPa，比1～6月份的平均屈服強(qiáng)度低16MPa，屈服強(qiáng)度富余量不大，屈服強(qiáng)度富余量在10MPa之內(nèi)的比例近50%。由此可見，夏季生產(chǎn)304不銹鋼管的強(qiáng)度大幅度降低，說明夏季冷卻強(qiáng)度不夠是造成強(qiáng)度降低的另一個原因。

  根據(jù)以上分析結(jié)果，溫州不銹鋼管廠家采取以下具體措施進(jìn)行成分和工藝優(yōu)化。在煉鋼過程中從化學(xué)成分方面控制N含量，為保證N含量，煉鋼過程中采用釩氮合金進(jìn)行微合金化，出現(xiàn)N含量偏大情況時，補吹適量氮氣；從軋制工藝上降低二次開軋溫度和終軋溫度，二次開軋溫度上限由950℃降低到930℃；終軋溫度上限由850℃降低到830℃；在夏季7～9月份，當(dāng)層流冷卻水溫度高于25℃時，從控冷工藝上加大304不銹鋼管冷卻強(qiáng)度，采取增加層流冷卻的出水組數(shù)，終冷溫度控制在680～620℃范圍內(nèi)，為了保證鋼板冷卻的均勻性，防止局部過冷而形成過冷組織，應(yīng)采取集中和分散相結(jié)合的冷卻模式。溫州不銹鋼管廠家經(jīng)過優(yōu)化措施實施后，304不銹鋼管的屈服強(qiáng)度得到大幅度提高且富余量較大，韌性稍有降低，但仍然能夠完全滿足要求，其他性能優(yōu)異，實現(xiàn)了較佳的綜合性能。優(yōu)化措施實施前后304不銹鋼管的屈服強(qiáng)度和伸長率見圖。由圖可見，優(yōu)化后的鋼板屈服強(qiáng)度明顯提高，強(qiáng)度值普遍分布在480～540MPa之間，平均為500MPa，較優(yōu)化前提高30MPa，完全滿足性能要求，且富余量較大，使安鋼保障AH60鋼板強(qiáng)度性能的能力得到顯著提升；由圖可見，優(yōu)化后的延伸性能稍有降低，但完全滿足要求，標(biāo)準(zhǔn)要求延伸率≥16%。

  溫州不銹鋼管廠家優(yōu)化前后鋼管的邊部組織變化比較大，優(yōu)化前邊部組織為鐵素體和珠光體，晶粒度為9級，如圖所示；而優(yōu)化后的邊部為鐵素體和過冷珠光體細(xì)晶組織，晶粒度可達(dá)12級，細(xì)晶層厚度為2mm，如圖所示，證明組織細(xì)化能提高鋼板的強(qiáng)度；從圖可以看出，304不銹鋼管中心位置的組織為鐵素體和珠光體，晶粒有一定程度的細(xì)化，優(yōu)化前的晶粒度為9級，優(yōu)化后為9．5級，提高0.5級。表層獲得一定厚度的細(xì)晶組織，且其他位置的組織也有一定程度細(xì)化，系優(yōu)化后鋼板屈服強(qiáng)度大幅度提高的主要原因。304不銹鋼管強(qiáng)度偏低的主要原因是N含量低和控軋控冷工藝控制不夠嚴(yán)格。針對屈服強(qiáng)度偏低的問題，在成分體系設(shè)計方面，將N含量控制在70×10－6以上；在控軋工藝方面，適當(dāng)降低二次開軋溫度和終軋溫度，二次開軋溫度降低到930℃以下，終軋溫度降低到830℃以下；在控冷工藝方面，提高冷卻強(qiáng)度，采取集中和分散相結(jié)合的冷卻模式，終冷溫度目標(biāo)為680～620℃。優(yōu)化后鋼管的表層獲得2mm厚的超細(xì)晶組織，304不銹鋼管心部的晶粒度提高0.5級。優(yōu)化后鋼板的屈服強(qiáng)度提高30MPa，溫州不銹鋼管廠家保障鋼管強(qiáng)度的能力得到大幅度提升。