供稿|艾厚波，劉曉峰，崔勇，付東賀

內(nèi)容 導(dǎo)讀

雙相鋼，又稱DP鋼，因其成分中含有Si、Mn等親氧的金屬元素，導(dǎo)致在生產(chǎn)中容易與氧發(fā)生反應(yīng)，致使產(chǎn)品表面形貌變差。本文從原理上簡(jiǎn)述了本鋼某鍍鋅機(jī)組生產(chǎn)雙相鋼時(shí)，表面產(chǎn)生析出缺陷的原因，并從原理出發(fā)進(jìn)行試驗(yàn)，并將試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于生產(chǎn)中，取得了較好的效果。

隨著汽車行業(yè)對(duì)安全性的逐漸提高，高強(qiáng)鋼在汽車上的使用占比也隨之逐年提高。其中雙相(Dual-phase，DP)鋼廣泛應(yīng)用在汽車的邊梁，側(cè)面構(gòu)件，橫梁，支柱，底盤加強(qiáng)件，油箱支架及車體的結(jié)構(gòu)件，加強(qiáng)件和防撞件。

目前世界上其他具備生產(chǎn)雙相鋼機(jī)組，一般都配備如預(yù)氧化爐等相關(guān)的專用設(shè)備，而本鋼某鍍鋅機(jī)組原始設(shè)計(jì)上無此類設(shè)備的配置；另一方面，從2018年下半年開始，用戶對(duì)雙相鋼析出缺陷開始敏感，從開始的抱怨逐漸轉(zhuǎn)化成質(zhì)量異議。綜合上述兩個(gè)原因，從工藝上分析解決質(zhì)量問題勢(shì)在必行[1]。

缺陷原因分析

雙相鋼是低碳鋼或合金鋼經(jīng)臨界區(qū)熱處理或經(jīng)控制軋制而得到的高強(qiáng)度鋼，其組織有鐵素體和質(zhì)量分?jǐn)?shù)約20%在鐵素體晶界上的島狀馬氏體構(gòu)成，也稱馬氏體雙相鋼。區(qū)別于普通低合金高強(qiáng)鋼，雙相鋼的基本成分是C和Mn，有時(shí)為了提高淬透性還添加一定量的Cr和Mo，見表1。從理論上分析，析出的原理是鋼基中較高的合金元素Mn、Si、Cr，在700～780 °C左右的外界富氧環(huán)境中，從鋼基中向帶鋼表面富集的過程，這種帶鋼表面形成的不可鍍?cè)馗患瘏^(qū)，在鍍鋅過后，直觀上表現(xiàn)為黑點(diǎn)的缺陷，見圖1。

圖1 黑點(diǎn)缺陷：(a)實(shí)物，(b)電鏡掃描

表1 雙相鋼與低合金高強(qiáng)鋼化學(xué)成分對(duì)比(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

試驗(yàn)及結(jié)果

工藝過程分析

由于在熱軋過程中，帶鋼經(jīng)歷700～780 °C的溫度區(qū)間，不排除析出缺陷已經(jīng)在熱軋工序產(chǎn)生。從上述的理論方向出發(fā)，帶鋼在熱軋過程中，表面極有可能已經(jīng)形成析出，在經(jīng)過酸洗、冷軋工序后，不能消除已經(jīng)形成的析出層。

基于以上分析，在冷軋廠內(nèi)部通過改善工藝條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確定對(duì)DP鋼生產(chǎn)影響的關(guān)鍵點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制。

試驗(yàn)方案

由于析出缺陷主要是鋼中含量較高的化學(xué)元素在帶鋼表面的局部聚集，假設(shè)熱軋工序已經(jīng)產(chǎn)生了缺陷，在冷軋酸洗過程可以通過加強(qiáng)酸洗過程的劇烈程度，在正常洗掉帶鋼表面氧化鐵皮的同時(shí)，微觀上增加對(duì)帶鋼的腐蝕深度，促使富集層在酸洗工序被清洗掉。為達(dá)到以上工藝目的，主要從拉矯、酸洗工序(表2)進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)。

表2 酸洗工序工藝優(yōu)化試驗(yàn)項(xiàng)目

從鋼板表面合金析出溫度方面分析，合金析出溫度范圍在700～780 °C之間。在鍍鋅工序，帶鋼退火溫度要求達(dá)到815 °C，所以帶鋼在退火過程中，必然要經(jīng)歷合金的析出溫度區(qū)；因此，降低在該溫度區(qū)間的停留時(shí)間，可以適當(dāng)抑制帶鋼中合金元素的析出。

依據(jù)上述理論分析，開展以下工藝試驗(yàn)：

按照實(shí)驗(yàn)方案，分批次對(duì)鍍鋅DP鋼進(jìn)行全流程工藝優(yōu)化試驗(yàn)(表3、4)，通過批量的工藝調(diào)整以及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的對(duì)比，目前已經(jīng)確定上述工藝優(yōu)化方向是有效的。

表3 鍍鋅工序工藝優(yōu)化試驗(yàn)項(xiàng)目

表4 歷次試驗(yàn)項(xiàng)目及質(zhì)量對(duì)應(yīng)表

工藝參數(shù)的討論及確立

1) 前兩次生產(chǎn)情況對(duì)比，通過對(duì)酸洗參數(shù)的調(diào)整，結(jié)合產(chǎn)品表面的形態(tài)，證明酸洗參數(shù)對(duì)鍍鋅成品表面析出形態(tài)有影響，也說明了熱軋?jiān)习迕嬉呀?jīng)存在析出層，酸洗的去除程度影響了鍍鋅成品的表面形態(tài)。

圖2 不同厚度產(chǎn)品表面形態(tài)：(a，e)1.6 mm；(b，f)2.0 mm；(c，g)1.7 mm；(d，h)1.5 mm

2) 對(duì)酸洗段的工藝參數(shù)優(yōu)化，需要考慮對(duì)后續(xù)軋制的影響，在更改酸洗槽參數(shù)時(shí)，需要兼顧4#漂洗槽的PH值，為后續(xù)軋制創(chuàng)造條件。

3) 第三次、第四次生產(chǎn)的兩批產(chǎn)品，全部按照工藝參數(shù)執(zhí)行，與歷史生產(chǎn)情況對(duì)比看，整體質(zhì)量有所提升，析出減少，說明在700～780 °C溫度區(qū)間內(nèi)的停留時(shí)間對(duì)析出有影響。

通過在酸軋、鍍鋅工序進(jìn)行試驗(yàn)，以及后續(xù)批量生產(chǎn)的質(zhì)量驗(yàn)證，確定對(duì)3#鍍鋅機(jī)組雙相鋼表面析出缺陷有明顯相關(guān)的關(guān)鍵工藝參數(shù)：

a. 酸洗生產(chǎn)DP鋼時(shí)增加酸洗換酸量，由8增加至10 m3/h。

b. 酸洗生產(chǎn)DP鋼時(shí)，酸溫目標(biāo)控制為83～85 °C。

c. 酸洗4#漂洗PH值控制在5.2～5.7之間。

d. 鍍鋅預(yù)清洗段保證多刷輥投入、保證各設(shè)備的有效投入。

e. 提高DP鋼工藝速度，在原工藝速度基礎(chǔ)上提高5～10 m/min。

f. 帶鋼緩冷段溫度調(diào)整至710±10 °C。

g. 鋅鍋溫度設(shè)定452 °C，最高不能超過454 °C。

h. 鋅液中Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)在生產(chǎn)DP鋼前，調(diào)整為0.19%≤w(Al)≤0.21%，w(Fe)≤0.015%。

結(jié)束語

通過試驗(yàn)，已經(jīng)證實(shí)分析方向和結(jié)論是正確的，熱鍍鋅析出缺陷是帶鋼表面微觀結(jié)構(gòu)的一種缺陷，通過后續(xù)的工藝措施可以適當(dāng)緩解缺陷的產(chǎn)生。酸洗工序洗掉表面氧化鐵皮的同時(shí)，通過工藝控制手段可以增強(qiáng)去除微觀析出缺陷的能力，在一定程度上減薄析出層的厚度，緩解鍍鋅后表面缺陷的明顯程度，達(dá)到提升表面質(zhì)量目的；而在鍍鋅機(jī)組生產(chǎn)過程中，影響因素較多，通過穩(wěn)定清洗工序的投入，提高板面清潔性，機(jī)組升速降溫，減少帶鋼在析出溫度區(qū)間的停留時(shí)間，降低合金元素與氧的結(jié)合時(shí)間，實(shí)現(xiàn)控制缺陷的目的。