汽車板表面缺陷控制技術(shù)
隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,國內(nèi)汽車保有量迅速增加,對高品質(zhì)汽車板的需求日益旺盛。目前,板材表面光潔性、涂漆性能是影響汽車外板關(guān)鍵因素,尤其是中高檔轎車,外板材料必須達(dá)到 O5 級表面水平(O5 級別要求鋼板表面無任何缺陷)。因此,控制汽車板材表面質(zhì)量是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中最重要的技術(shù)之一。當(dāng)前高等級的汽車板生產(chǎn)難度極高,主要是存在以下三個(gè)難題:(1)汽車板澆鑄過程中水口結(jié)瘤物嚴(yán)重,影響汽車板質(zhì)量與正常生產(chǎn);(2)連鑄結(jié)晶器液面波動(dòng)引起的界面卷渣缺陷;(3)大尺寸夾雜物及液態(tài)保護(hù)渣易出現(xiàn)在鑄坯表層。當(dāng)前普遍采用鑄坯表面扒皮方法降低缺陷概率,然而此種方法耗費(fèi)大量人力、物力,且不能從根本上解決高等級的汽車面板缺陷問題。因此,控制汽車板表面缺陷是打造高端 O5 板、實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能穩(wěn)定生產(chǎn)需解決的關(guān)鍵問題。(1)汽車板鋼連鑄浸入式水口結(jié)瘤控制技術(shù)。汽車板鋼 RH 精煉過程加入鋁粒,脫除鋼中[O]含量,生產(chǎn) Al 3 O 2 夾雜物,在后續(xù)工藝中采用控制精煉渣系、提高軟吹時(shí)間、防止二次氧化等手段,減少鋼液中夾雜物含量。在實(shí)際連鑄生產(chǎn)過程中,Al 2 O 3 仍頻繁的造成水口結(jié)瘤,影響正常澆鑄。在水口結(jié)瘤物中發(fā)現(xiàn),水口內(nèi)壁結(jié)瘤物中普遍存在大量的凝固鋼,從而加劇水口堵塞的速度。本項(xiàng)目提出水口結(jié)瘤控制技術(shù),在浸入式水口附近采用電磁加熱技術(shù),通過調(diào)整電流頻率和強(qiáng)度,在水口內(nèi)部附近產(chǎn)生高頻交變磁場,誘導(dǎo)此區(qū)域產(chǎn)生大量的焦耳熱,提高水口內(nèi)壁溫度,避免由于鋼液滯留造成的凝鋼現(xiàn)象,降低水口堵塞幾率,避免由于偏流現(xiàn)象導(dǎo)致的界面卷渣行為,改善鑄坯表層質(zhì)量,提高高端汽車板生產(chǎn)節(jié)奏的穩(wěn)定性。(2)連鑄結(jié)晶器界面卷渣控制技術(shù)。通過改變浸入式水口類型、浸入深度、吹氬流量等操作參數(shù)可以改變連鑄結(jié)晶器內(nèi)單環(huán)流—雙環(huán)流流動(dòng)行為,從而改善界面波動(dòng),降低卷渣概率。當(dāng)前研究吹氬條件下結(jié)晶器鋼液流動(dòng)行為,普遍通過水模型進(jìn)行物理模擬,而對實(shí)際生產(chǎn)過程中鋼渣界面的波動(dòng)行為研究很少。因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中,仍頻繁出現(xiàn)卷渣現(xiàn)象,遺留至鑄坯表層附近,嚴(yán)重影響汽車板的正常生產(chǎn)。本項(xiàng)目采用插釘板實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)測量澆鑄過程中鋼渣界面形狀和流速分布,確定獲得鋼渣界面的傳輸行為。通過優(yōu)化操作工藝參數(shù),實(shí)現(xiàn)連鑄結(jié)晶器界面卷渣的有效控制。與國內(nèi)研究相比,能夠?qū)崿F(xiàn)連鑄結(jié)晶器液面波動(dòng)行為的實(shí)際測量,測量結(jié)果更為準(zhǔn)確直觀,有效指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。(3)初始凝固鉤尺寸控制技術(shù)。連鑄結(jié)晶器彎月面附近,高溫鋼液與結(jié)晶器銅板接觸良好,大量的凝固潛熱瞬時(shí)釋放,凝坯殼快速形成。在結(jié)晶器往復(fù)震動(dòng)作用下,初始凝固坯殼被液態(tài)保護(hù)渣擠壓向鋼液內(nèi)部彎曲,病形成初始凝固鉤。在非正常澆鑄條件下,初始凝固鉤尺寸較大,對上浮的大尺寸夾雜物和液態(tài)保護(hù)渣有較強(qiáng)的捕獲作用,造成鑄坯表層夾渣而遺留至鑄坯內(nèi)部,并在后續(xù)軋制過程中極易形成汽車板表層缺陷。目前國內(nèi)對彎月面附近初始凝固行為研究較少,開展凝固鉤捕獲大尺寸夾雜物與保護(hù)渣研究很少。本項(xiàng)目采用實(shí)驗(yàn)檢測與數(shù)值模擬手段,研究結(jié)晶器彎月面附近凝固行為,研究凝固鉤形成過程及大尺寸夾雜物遷移、捕獲行為,分析關(guān)鍵工藝參數(shù)初始凝固行為影響,實(shí)現(xiàn)凝固鉤尺寸的有效控制,降低凝固鉤對夾雜物和保護(hù)渣捕獲概率。
北京科技大學(xué)
2021-04-13