高强连退生产线水淬段板形质量问题探究

2020-04-23崔兴贺

中国金属通报 2020年1期

崔兴贺

（河钢集团邯钢有限公司邯宝冷轧厂连退车间，河北邯郸 056000）

近年来，随着我国汽车工业和加工制造业的快速发展，国内高强度汽车用钢的市场需求量日益增长，体现出广阔的市场前景，同时也体现出较高的经济附加值。因此，高强度汽车用钢的生产已成为当前钢铁企业市场竞争的新战场，也是企业经济效益新的增长点。目前河北省在高强汽车板生产方面还基本处于空白水平，在此市场与经济背景之下，邯钢邯宝冷轧厂建成了一条年产量45万t的1650高强连退生产线，项目于2015年11月建成投产。

该生产线采用了世界先进的高速喷水冷却（WQ）热处理技术，可以提供最大1000K/s的冷却速率来满足先进高强钢的退火工艺要求。但由于带钢在水淬段时间极短，水淬段板形极难通过操作控制，因此在生产线投产运行之初带钢板形较差，导致带钢表面出现亮斑缺陷和造成带钢跑偏。对此，我厂技术人员对高强减退生产线水淬段板形质量问题进行了研究，分析了出现板形质量的原因。通过调整生产线速度、入水温度、喷嘴箱液位、喷嘴压力、喷嘴与带钢的距离等措施消除了水淬段板形质量问题，为高强冷轧汽车板的生产提供了保证。

1 水淬段板形缺陷及机理分析

1.1 水淬段板形缺陷

超高强连退线水淬冷却速率可达到1000℃/S，水淬时间不足1s。由于水淬时间极短，且采用无控制模式，因此带钢在水淬段中的板型无法手动干预，导致带钢板形和表面质量较差。水淬段较差的板形会对后续的过时效均匀性和酸洗段挤干辊的挤干效果带来影响，造成成品带钢表面出现亮斑缺陷，并影响喷涂漆或电镀后的外观质量。

高速水淬冷却技术在国内应用较少，国内唯一具备该超快冷却装备的宝钢冷轧对外采取了严格的技术保密；MET/CON提供的技术诀窍包工艺操作的可行性和实现性还有待进一步验证。因此，水淬工艺控制只能根据生产实践进行摸索。

根据之前从宝钢得到的1180MS样块，其表面也有轻微亮斑（图1），但是亮斑明显较我厂产品小（图2），而且较暗，整体光洁度略好于我厂产品；而且我厂产品存在明显的褶皱现象（图3）。所以设备参数调试的主要目的就是减少亮斑程度，并提升表面清洁度和改善板形。

图1 宝钢1180MS表面试样

图2 成品表面亮斑缺陷

图3 带钢出水淬段后板形

1.2 水淬段板形差原因机理分析

带钢出水淬段后出现褶皱现象是导致马氏体钢表面亮斑和表面光洁度较差等质量问题的直接原因。带钢水淬相变后会增加3%～4%的马氏体并且带钢会线性膨胀约1%，而由于奥氏体本身塑性较差，无法跟随已发生马氏体转变的部位一起膨胀，只能挤压先发生马氏体相变的部位，导致先发生马氏体相变的部分被压缩。当后发生相变的部位也达到马氏体相变温度时，则会跟随线膨胀最终达到同一的膨胀结果。这种现象会导致出水淬后板形较差。由此则可判断，带钢水淬后出现褶皱主要是由于带钢各部位冷却不均匀，发生相变的时间不一致造成的。

2 水淬段板形差解决思路

根据水淬后带钢表面褶皱的形成机理分析，改善板形和消除表面亮斑缺陷，关键就是对水淬环节工艺参数进行调整，保证带钢表面的均匀冷却。但是带钢通过水淬段时间极短，通过人为操作控制带钢冷却基本是不可能实现的。所以，既然不均匀冷却无法控制，那么，缩短不均匀冷却的时间，即压缩带钢在水淬段的时间，也可以在一定程度上改善带钢水淬段板形。根据此思路，我们对水淬段工艺参数进行了调整，采取了以下改进措施。

2.1 降低缓冷出口温度

图4 不同缓冷出口温度的CR950/1180MS表面对比

理论上将，适当降低入水温度有利于减少水淬后相变的不均匀。原生产工艺中，我们将缓冷出口温度定为850℃。根据对CCT曲线的分析，缓冷出口温度在770℃以上都不会影响，再考虑高强连退线水淬的极高冷却速率会使CCT曲线发生右移，缓冷出口温度定于750℃都可能不会影响性能。850℃的缓冷出口温度显得比较保守，之后我们缓冷出口温度调整至750℃进行观察。除一卷缓冷出口温度750℃的CR1030/1300MS性能明显不合外，其余钢卷缓冷出口温度在750℃～850℃之间，性能均无明显变化，但出口弓形有所减轻，且成品表面亮斑也随着缓冷温度降低有所减轻，尤其低于800℃后的亮斑改善更明显，（图4）。所以，今后水淬生产时将缓冷出口温度定于770℃。

2.2 缩小喷嘴与带钢的距离

带钢在水淬时，其表面总是比心部冷却得快，因而钢板截面上存在一定的温差，导致钢板存在热应力。这种热应力的存在容易使带钢发生塑形形变，并产生弓形等板形缺陷。钢板出现弓形主要是因为钢板表面冷却不够，因此为了改善钢板弓形，应当增加出现弓形表面的水流量及水凸度，或者降低另一侧的水流量及水凸度。通过生产实践证明，缩小喷嘴与带钢的距离提高冷却速率的方法确实较好地控制了钢板的弓形，钢板的平直度得到极大改善。