含銅雙相鋼“銅脆”缺陷的控制措施
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在鋼中加入少量銅元素能顯著提高鋼的耐腐蝕性能,主要有含銅耐候鋼、含銅高強度鋼以及含銅抗菌不銹鋼三類,典型的牌號是08CuPVRE、09CuPTi、HSLA100等。含銅鋼極易在表面產生“銅脆”缺陷,嚴…
在鋼中加入少量銅元素能顯著提高鋼的耐腐蝕性能,主要有含銅耐候鋼、含銅高強度鋼以及含銅抗菌不銹鋼三類,典型的牌號是08CuPVRE、09CuPTi、HSLA100等。
含銅鋼極易在表面產生“銅脆”缺陷,嚴重影響帶鋼表面質量。其產生機理為,板坯加熱過程中,因選擇性氧化而造成鋼坯表面Cu元素的富集,當Cu含量超出鐵對銅的溶解度后,Cu元素開始析出;當鋼坯加熱溫度高于銅的熔點,富銅相處于熔融狀態,在后續軋制過程中造成表面開裂,形成“銅脆”缺陷。
控制“銅脆”缺陷的措施:
1、加熱氣氛的控制
高溫下,氧與鐵的親和性遠高于銅,鐵將奪走銅中的氧繼續發生氧化反應,銅將被還原為液態的單質銅,繼續順延晶界浸入基體。為了減緩銅的氧化,在雙相鋼生產過程中,通過階段性控制爐內各段空燃比,來控制爐內板坯加熱氣氛,一方面使高溫段保持還原性氣氛,減緩氧化反應的發生,另一方面提高低溫段空燃比,使未完全燃燒的燃氣充分燃燒。
2、加熱溫度的控制
加熱溫度也是影響銅元素富集的一個敏感性因素。在板坯加熱過程中,為了消除“銅脆”缺陷,分階段控制板坯溫度。首先延長板坯在預熱段及一加段時間,使板坯在低溫段內外溫差趨于一致,一加段爐溫控制在1200℃以下,板坯溫度控制在1000℃以下,防止板坯表面溫度過高造成氧化劇烈,進入二加段后,爐溫升至1280℃,使板坯溫度快速升至1200℃;均熱段爐溫保持在1240℃,均熱時間控制在30min以上,板坯溫度升至1230℃開始出鋼。
3、升溫速度的控制
對含銅鋼的研究分析表明,其“銅脆”缺陷對升溫速度較敏感,1080~1100℃是含銅鋼產生表面裂紋的臨界溫度區。試驗證明,快速將鋼升溫到1080℃以上高溫區可大大抑制滲透速度造成的有害作用,使更多的Cu被下表層氧化皮吸留及向基體擴散。
4、成分控制
現有抑制鋼中銅元素有害性的措施較為有效的是添加合金元素。最常見的是配入一定比例的鎳元素,但成本較高。為此,在不加Ni元素的情況下,必須適當地對成分進行控制,含銅量不能太高;為減少鋼的過熱過燒傾向,含碳量亦按0.06%~0.09%下限內控,同時,相應的增加其他元素含量達到替代Ni元素的效果。
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