[00329296]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05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［0］含量，生产AL。,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，AI2O3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。

图1汽车板钢水口结瘤物(a)及电磁加热技术(b)

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一双环流流动行为，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。

图2实际连铸结晶器液面流动（a）及波动行为（b）

（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。

成熟程度及推广应用情况：

已经经过实验室试验和工业应用；

该成果目前已经成功应用于河钢股份有限公司邯郸分公司、唐山不锈钢有限责任公司等钢铁企业，应用解决了高等级汽车板表面线状、点状缺陷；生产板材避免铸坯表面免扒皮，实板高端板材的稳定高效生产，提升了表面缺陷控制技术领先水平，增加了我国企业高端汽车板的影响力。本项目成果产生经济效益逾0.75亿元/年，对推动我国企业高端汽车板产品制造能力与质量水平的整体提升做出了卓越贡献。

投资估算和经济效益分析：

当前应用正在解决企业解决了汽车板表面线状和点状缺陷，提升了企业产品 的质量，为企业带来了可观的经济效益。

成果亮点：

开发了汽车板表面缺陷控制技术，与国内外先进企业技术相比，具有以下创新性：（1）开发了连铸浸入式水口结瘤控制技术：通过采用侵入式水口电磁加热 技术，有效提高水口内壁温度，避免结瘤引起的凝钢造成水口堵塞。（2）连铸结 晶器界面卷渣控制技术：根据插钉板实验，实现了连铸过程中钢渣界面流速和界 面波动准确测量，为优化结晶器流场，降低界面卷渣提供直接数据。（3）开发了 初始凝固钩尺寸控制技术：开展凝钢钩捕获大尺寸夹杂物和液态渣研究很少，本项目研究提出控制凝固尺寸降低汽车板凝固缺陷，为汽车板表面缺陷控制提供新思路。