高強連退生產(chǎn)線水淬段板形質(zhì)量問題探究

崔興賀

（河鋼集團邯鋼有限公司邯寶冷軋廠連退車間，河北 邯鄲 056000）

近年來，隨著我國汽車工業(yè)和加工制造業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)高強度汽車用鋼的市場需求量日益增長，體現(xiàn)出廣闊的市場前景，同時也體現(xiàn)出較高的經(jīng)濟附加值。因此，高強度汽車用鋼的生產(chǎn)已成為當前鋼鐵企業(yè)市場競爭的新戰(zhàn)場，也是企業(yè)經(jīng)濟效益新的增長點。目前河北省在高強汽車板生產(chǎn)方面還基本處于空白水平，在此市場與經(jīng)濟背景之下，邯鋼邯寶冷軋廠建成了一條年產(chǎn)量45萬t的1650高強連退生產(chǎn)線，項目于2015年11月建成投產(chǎn)。

該生產(chǎn)線采用了世界先進的高速噴水冷卻（WQ）熱處理技術(shù)，可以提供最大1000K/s的冷卻速率來滿足先進高強鋼的退火工藝要求。但由于帶鋼在水淬段時間極短，水淬段板形極難通過操作控制，因此在生產(chǎn)線投產(chǎn)運行之初帶鋼板形較差，導(dǎo)致帶鋼表面出現(xiàn)亮斑缺陷和造成帶鋼跑偏。對此，我廠技術(shù)人員對高強減退生產(chǎn)線水淬段板形質(zhì)量問題進行了研究，分析了出現(xiàn)板形質(zhì)量的原因。通過調(diào)整生產(chǎn)線速度、入水溫度、噴嘴箱液位、噴嘴壓力、噴嘴與帶鋼的距離等措施消除了水淬段板形質(zhì)量問題，為高強冷軋汽車板的生產(chǎn)提供了保證。

1 水淬段板形缺陷及機理分析

1.1 水淬段板形缺陷

超高強連退線水淬冷卻速率可達到1000℃/S，水淬時間不足1s。由于水淬時間極短，且采用無控制模式，因此帶鋼在水淬段中的板型無法手動干預(yù)，導(dǎo)致帶鋼板形和表面質(zhì)量較差。水淬段較差的板形會對后續(xù)的過時效均勻性和酸洗段擠干輥的擠干效果帶來影響，造成成品帶鋼表面出現(xiàn)亮斑缺陷，并影響噴涂漆或電鍍后的外觀質(zhì)量。

高速水淬冷卻技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用較少，國內(nèi)唯一具備該超快冷卻裝備的寶鋼冷軋對外采取了嚴格的技術(shù)保密；MET/CON提供的技術(shù)訣竅包工藝操作的可行性和實現(xiàn)性還有待進一步驗證。因此，水淬工藝控制只能根據(jù)生產(chǎn)實踐進行摸索。

根據(jù)之前從寶鋼得到的1180MS樣塊，其表面也有輕微亮斑（圖1），但是亮斑明顯較我廠產(chǎn)品?。▓D2），而且較暗，整體光潔度略好于我廠產(chǎn)品；而且我廠產(chǎn)品存在明顯的褶皺現(xiàn)象（圖3）。所以設(shè)備參數(shù)調(diào)試的主要目的就是減少亮斑程度，并提升表面清潔度和改善板形。

圖1 寶鋼1180MS表面試樣

圖2 成品表面亮斑缺陷

圖3 帶鋼出水淬段后板形

1.2 水淬段板形差原因機理分析

帶鋼出水淬段后出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象是導(dǎo)致馬氏體鋼表面亮斑和表面光潔度較差等質(zhì)量問題的直接原因。帶鋼水淬相變后會增加3%～4%的馬氏體并且?guī)т摃€性膨脹約1%，而由于奧氏體本身塑性較差，無法跟隨已發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的部位一起膨脹，只能擠壓先發(fā)生馬氏體相變的部位，導(dǎo)致先發(fā)生馬氏體相變的部分被壓縮。當后發(fā)生相變的部位也達到馬氏體相變溫度時，則會跟隨線膨脹最終達到同一的膨脹結(jié)果。這種現(xiàn)象會導(dǎo)致出水淬后板形較差。由此則可判斷，帶鋼水淬后出現(xiàn)褶皺主要是由于帶鋼各部位冷卻不均勻，發(fā)生相變的時間不一致造成的。

2 水淬段板形差解決思路

根據(jù)水淬后帶鋼表面褶皺的形成機理分析，改善板形和消除表面亮斑缺陷，關(guān)鍵就是對水淬環(huán)節(jié)工藝參數(shù)進行調(diào)整，保證帶鋼表面的均勻冷卻。但是帶鋼通過水淬段時間極短，通過人為操作控制帶鋼冷卻基本是不可能實現(xiàn)的。所以，既然不均勻冷卻無法控制，那么，縮短不均勻冷卻的時間，即壓縮帶鋼在水淬段的時間，也可以在一定程度上改善帶鋼水淬段板形。根據(jù)此思路，我們對水淬段工藝參數(shù)進行了調(diào)整，采取了以下改進措施。

2.1 降低緩冷出口溫度

圖4 不同緩冷出口溫度的CR950/1180MS表面對比

理論上將，適當降低入水溫度有利于減少水淬后相變的不均勻。原生產(chǎn)工藝中，我們將緩冷出口溫度定為850℃。根據(jù)對CCT曲線的分析，緩冷出口溫度在770℃以上都不會影響，再考慮高強連退線水淬的極高冷卻速率會使CCT曲線發(fā)生右移，緩冷出口溫度定于750℃都可能不會影響性能。850℃的緩冷出口溫度顯得比較保守，之后我們緩冷出口溫度調(diào)整至750℃進行觀察。除一卷緩冷出口溫度750℃的CR1030/1300MS性能明顯不合外，其余鋼卷緩冷出口溫度在750℃～850℃之間，性能均無明顯變化，但出口弓形有所減輕，且成品表面亮斑也隨著緩冷溫度降低有所減輕，尤其低于800℃后的亮斑改善更明顯，（圖4）。所以，今后水淬生產(chǎn)時將緩冷出口溫度定于770℃。

2.2 縮小噴嘴與帶鋼的距離

帶鋼在水淬時，其表面總是比心部冷卻得快，因而鋼板截面上存在一定的溫差，導(dǎo)致鋼板存在熱應(yīng)力。這種熱應(yīng)力的存在容易使帶鋼發(fā)生塑形形變，并產(chǎn)生弓形等板形缺陷。鋼板出現(xiàn)弓形主要是因為鋼板表面冷卻不夠，因此為了改善鋼板弓形，應(yīng)當增加出現(xiàn)弓形表面的水流量及水凸度，或者降低另一側(cè)的水流量及水凸度。通過生產(chǎn)實踐證明，縮小噴嘴與帶鋼的距離提高冷卻速率的方法確實較好地控制了鋼板的弓形，鋼板的平直度得到極大改善。

3 結(jié)語

通過上述調(diào)整方案，減少入水溫度（770℃以上）不會影響性能，表面亮斑明顯減少，顏色也有所減輕；縮短噴嘴箱距離，帶鋼邊部亮斑基本無變化，但帶鋼中部亮斑開始發(fā)白，類似于色差缺陷，表面已有明顯改善。