汽车板表面缺陷控制技术
随着国民经济的快速发展,国内汽车保有量迅速增加,对高品质汽车板的需求日益旺盛。目前,板材表面光洁性、涂漆性能是影响汽车外板关键因素,尤其是中高档轿车,外板材料必须达到 O5 级表面水平(O5 级别要求钢板表面无任何缺陷)。因此,控制汽车板材表面质量是钢铁企业生产中最重要的技术之一。当前高等级的汽车板生产难度极高,主要是存在以下三个难题:(1)汽车板浇铸过程中水口结瘤物严重,影响汽车板质量与正常生产;(2)连铸结晶器液面波动引起的界面卷渣缺陷;(3)大尺寸夹杂物及液态保护渣易出现在铸坯表层。当前普遍采用铸坯表面扒皮方法降低缺陷概率,然而此种方法耗费大量人力、物力,且不能从根本上解决高等级的汽车面板缺陷问题。因此,控制汽车板表面缺陷是打造高端 O5 板、实现高效节能稳定生产需解决的关键问题。(1)汽车板钢连铸浸入式水口结瘤控制技术。汽车板钢 RH 精炼过程加入铝粒,脱除钢中[O]含量,生产 Al 3 O 2 夹杂物,在后续工艺中采用控制精炼渣系、提高软吹时间、防止二次氧化等手段,减少钢液中夹杂物含量。在实际连铸生产过程中,Al 2 O 3 仍频繁的造成水口结瘤,影响正常浇铸。在水口结瘤物中发现,水口内壁结瘤物中普遍存在大量的凝固钢,从而加剧水口堵塞的速度。本项目提出水口结瘤控制技术,在浸入式水口附近采用电磁加热技术,通过调整电流频率和强度,在水口内部附近产生高频交变磁场,诱导此区域产生大量的焦耳热,提高水口内壁温度,避免由于钢液滞留造成的凝钢现象,降低水口堵塞几率,避免由于偏流现象导致的界面卷渣行为,改善铸坯表层质量,提高高端汽车板生产节奏的稳定性。(2)连铸结晶器界面卷渣控制技术。通过改变浸入式水口类型、浸入深度、吹氩流量等操作参数可以改变连铸结晶器内单环流—双环流流动行为,从而改善界面波动,降低卷渣概率。当前研究吹氩条件下结晶器钢液流动行为,普遍通过水模型进行物理模拟,而对实际生产过程中钢渣界面的波动行为研究很少。因此在实际生产过程中,仍频繁出现卷渣现象,遗留至铸坯表层附近,严重影响汽车板的正常生产。本项目采用插钉板实验,实验测量浇铸过程中钢渣界面形状和流速分布,确定获得钢渣界面的传输行为。通过优化操作工艺参数,实现连铸结晶器界面卷渣的有效控制。与国内研究相比,能够实现连铸结晶器液面波动行为的实际测量,测量结果更为准确直观,有效指导生产实践。(3)初始凝固钩尺寸控制技术。连铸结晶器弯月面附近,高温钢液与结晶器铜板接触良好,大量的凝固潜热瞬时释放,凝坯壳快速形成。在结晶器往复震动作用下,初始凝固坯壳被液态保护渣挤压向钢液内部弯曲,病形成初始凝固钩。在非正常浇铸条件下,初始凝固钩尺寸较大,对上浮的大尺寸夹杂物和液态保护渣有较强的捕获作用,造成铸坯表层夹渣而遗留至铸坯内部,并在后续轧制过程中极易形成汽车板表层缺陷。目前国内对弯月面附近初始凝固行为研究较少,开展凝固钩捕获大尺寸夹杂物与保护渣研究很少。本项目采用实验检测与数值模拟手段,研究结晶器弯月面附近凝固行为,研究凝固钩形成过程及大尺寸夹杂物迁移、捕获行为,分析关键工艺参数初始凝固行为影响,实现凝固钩尺寸的有效控制,降低凝固钩对夹杂物和保护渣捕获概率。
北京科技大学
2021-04-13