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汽車板表面缺陷控制技術

隨著國民經濟的快速發展，國內汽車保有量迅速增加，對高品質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鍵因素，尤其是中高檔轎車，外板材料必須達到 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量是鋼鐵企業生產中最重要的技術之一。當前高等級的汽車板生產難度極高，主要是存在以下三個難題：（1）汽車板澆鑄過程中水口結瘤物嚴重，影響汽車板質量與正常生產；（2）連鑄結晶器液面波動引起的界面卷渣缺陷；（3）大尺寸夾雜物及液態保護渣易出現在鑄坯表層。當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、實現高效節能穩定生產需解決的關鍵問題。（1）汽車板鋼連鑄浸入式水口結瘤控制技術。汽車板鋼 RH 精煉過程加入鋁粒，脫除鋼中[O]含量，生產 Al 3 O 2 夾雜物，在后續工藝中采用控制精煉渣系、提高軟吹時間、防止二次氧化等手段，減少鋼液中夾雜物含量。在實際連鑄生產過程中，Al 2 O 3 仍頻繁的造成水口結瘤，影響正常澆鑄。在水口結瘤物中發現，水口內壁結瘤物中普遍存在大量的凝固鋼，從而加劇水口堵塞的速度。本項目提出水口結瘤控制技術，在浸入式水口附近采用電磁加熱技術，通過調整電流頻率和強度，在水口內部附近產生高頻交變磁場，誘導此區域產生大量的焦耳熱，提高水口內壁溫度，避免由于鋼液滯留造成的凝鋼現象，降低水口堵塞幾率，避免由于偏流現象導致的界面卷渣行為，改善鑄坯表層質量，提高高端汽車板生產節奏的穩定性。（2）連鑄結晶器界面卷渣控制技術。通過改變浸入式水口類型、浸入深度、吹氬流量等操作參數可以改變連鑄結晶器內單環流—雙環流流動行為，從而改善界面波動，降低卷渣概率。當前研究吹氬條件下結晶器鋼液流動行為，普遍通過水模型進行物理模擬，而對實際生產過程中鋼渣界面的波動行為研究很少。因此在實際生產過程中，仍頻繁出現卷渣現象，遺留至鑄坯表層附近，嚴重影響汽車板的正常生產。本項目采用插釘板實驗，實驗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。通過優化操作工藝參數，實現連鑄結晶器界面卷渣的有效控制。與國內研究相比，能夠實現連鑄結晶器液面波動行為的實際測量，測量結果更為準確直觀，有效指導生產實踐。（3）初始凝固鉤尺寸控制技術。連鑄結晶器彎月面附近，高溫鋼液與結晶器銅板接觸良好，大量的凝固潛熱瞬時釋放，凝坯殼快速形成。在結晶器往復震動作用下，初始凝固坯殼被液態保護渣擠壓向鋼液內部彎曲，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保護渣有較強的捕獲作用，造成鑄坯表層夾渣而遺留至鑄坯內部，并在后續軋制過程中極易形成汽車板表層缺陷。目前國內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渣研究很少。本項目采用實驗檢測與數值模擬手段，研究結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，分析關鍵工藝參數初始凝固行為影響，實現凝固鉤尺寸的有效控制，降低凝固鉤對夾雜物和保護渣捕獲概率。

北京科技大學 2021-04-13

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