钢水中夹杂物分为外来夹杂物和内生夹杂物。外来夹杂物主要是钢水和外界之间偶然的化学和机械作用产物。在产品后续机械加工时,这类外来夹杂物在机械加工表面形成凹坑和划痕,容易引起零件断裂,同时造成加工工具的磨损。
内生夹杂物是钢水冶炼时的脱氧产物或者在冷却凝固过程中的物理化学析出物,主要包括氧化铝夹杂和硅镇静钢中氧化硅夹杂。
在汽车板出现夹杂缺陷之后,对相应板坯的炼钢生产过程进行调查,在这些炉次中发现 了钢水氧含量高、结晶器液面波动偏大、钢水过热度偏低、上水口吹氩量大以及中间包浇铸后期炉次等异常情况,根据这些异常对炼钢整个过程可能产生夹杂缺陷的因素进行分析。
目前转炉炼钢的氧含量控制在(400~600)×10-4%范围,当氧含量高于600×10-4%甚至700×10-4%以上,则汽车板在冲压时出现夹杂缺陷风险增大。
夹杂物主要来自脱氧产物且大部分能够上浮进入炉渣。精炼渣对钢中非金属夹杂物的影响主要是吸附上浮夹杂,其次精炼过程中,钢水和炉渣以及夹杂物之间发生反应,成分和形态会发生变化。
钢水的二次氧化主要是由于钢包顶渣吸收夹杂物的效果差,造成钢水发生二次氧化,或连铸过程中敞开浇铸、水口漏气以及钢包更换时保护浇铸没有做好,钢水发生二次氧化生成了铝酸盐和Al2O3等夹杂物,这些夹杂物留在板坯中造成了缺陷。
对于炼钢连铸过程来说,中间包钢水温度过热度影响了其流动性,过热度越大,钢水流动性越好,同时钢水温度和成分均匀效果也更明显。当中间包钢水的过热度下降到15K或者更低水平, 钢水黏度变大,钢水中夹杂物来不及充分上浮而残留在板坯中; 同时在连铸时,由于过热度低导致水口堵塞,必须采用冲水口或者增大吹氩等措施来确保浇铸连续,因此最终板坯的夹杂物增多。
夹杂物如Al2O3,没有被保护渣熔融渣层充分溶解吸收而卷入坯壳表面成为夹渣。根据对结晶器钢液面波动的观测,液面波动越大,铸坯表面夹渣缺陷增多。
在连铸浇铸过程中,如拉速波动、吹氩量大、中间包水口堵塞等原因,形成铸坯表面夹渣。除了以上几种主要原因以外,中间包钢水吨位低、浇铸过程中调渣线、中间包浇铸炉数多也是造成铸坯夹杂的因素。
提高钢水纯净度,控制转炉终点氧含量。在转炉冶炼时,要合理控制铁水比,确保热量,提高氧含量和温度命中率,减少脱氧产物Al2O3发生量。钢水中氧含量降低,减少钢水氧化程度,从而降低钢水中的夹杂物。
钢水中钢包渣的控制主要分精炼和连铸两个 过程来进行。为了去除钢中夹杂物,减少其危害, 要求精炼渣具有较低的熔点,合适的黏度、表面张力和精炼渣成分。
(1) 钢水中原始氧含量高是造成夹杂的重要原因之一,降低钢水原始氧含量可有效减少钢水中夹杂物。
(2) 控制好钢包渣的氧化性,加强钢包下渣检测管理和覆盖剂质量管控,防止钢水二次氧化也是至关重要的。
(3) 连铸结晶器液面波动是造成夹渣的重要因素之一,控制好液面波动可有效减少保护渣的卷入,减少夹渣缺陷产生。
汽车厂提出的锈蚀缺陷,常见的归纳分为4类,点状锈蚀、块状锈蚀、片状锈蚀和包装进水锈蚀。块状锈蚀为水滴、蚊虫等异物卷入钢板造成,片状锈蚀为平整液吹扫不尽造成,包装进水锈蚀为包装不严,雨天防护不当造成,这3种锈蚀缺陷容易判别,质检过程中容易发现,在汽车厂发生频率低。点状锈蚀原因较复杂,在汽车厂使用过程中发生频率最高,达到锈蚀投诉总量的85%以上,下文主要对点状锈蚀缺陷进行讲解。
铁元素在自然界大部分以氧化铁的形态存在,通过炼铁、炼钢,轧制等工艺生产出的钢板,处于不稳定状态,极易与大气中的氧和水产生反应,产生铁的化合物,就形成了锈蚀。
根据锈蚀形成原理,对上述3种点状锈蚀进行相应的分析。点锈样板仅含有Fe和O元素,分析为铁和水发生缓慢的化学反应形成锈蚀,反应方程为 4Fe+3O2+nH2O=2Fe2O3·nH2O。
这种点锈蚀主要为水介质残留造成的腐蚀,结合钢厂制造过程,缺陷产生位置判断在平整机,排查为平整机机架后吹风角度延带钢运行反方向布置,与带钢形成30°进行吹扫,从辊缝处带出来的水被吹扫后,形成细小的液滴,受机架挡板阻挡,小液滴漂浮在吹风装置与机架挡板之间,最终飘落到钢板表面形成锈蚀源。
结合钢厂制造过程,锈蚀源产生位置分析为平整机架后,平整机架后刮刀、防尘罩横梁、导板等位置的油泥物或者粉尘掉落到钢板表面,涂油后油泥物、粉尘与空气隔离,减缓腐蚀,带钢在较短时间内表面没有形成锈点,但随着存放时间延长(存放时间1个月以上),容易出现锈点。
锈蚀主要因素包括:时间、氧气、水,控制锈蚀也就是对这三个因素进行控制和管理,钢厂往往采取缩短物料生产周期、增大涂油量使带钢与空气隔离,抑制锈蚀发生,这种措施对锈蚀有一定的减缓作用,但治标不治本,随着物料存放时间的延长和环境的变化,容易出现点状锈蚀问题。
(1)针对水滴残留造成的点状锈蚀,通过优化平整机架后吹风系统的角度,即风嘴吹扫与带钢运行方向沿外侧形成15°夹角,水滴漂浮后向两侧吹扫,最终飘落到带钢边沿之外,避免了水滴残留钢板表面形成锈蚀源,同时采取机架两侧壁增加海面布吸水装置,并定期进行更换,避免水滴飞溅问题,消除水滴残留到钢板表面的问题。
(2)针对油泥物、粉尘造成的点状锈蚀,通过清洁生产进行控制,对平整机机架清洗,防尘帘、防尘罩定期清理,沿带钢运行上方的横梁、过道等位置的清理,以及与带钢接触的工艺辊辊面、导板表面的定期清理,消除油泥、粉尘等锈蚀源,有效控制这类点状锈蚀缺陷的发生。
(3)针对Cl-残留造成的点状锈蚀,主要有以下措施:
2)控制酸洗段的跑冒滴漏问题,存在HCl跑冒滴漏时停机处理,不带病生产,避免增加环境中的Cl含量。
3)在带钢运行轨迹上方增加排烟风机,提高置换空气的能力,改善工作环境。
4)当酸泄露或者检修开槽盖时,检测Cl含量超标准时启动紧急预防措施,打开风机和大门进行置换,放置场钢卷及时进行简易包装与空气隔离,避免Cl残留到钢板上。
(1)冷轧汽车板在使用过程中容易出现点状锈蚀缺陷,点状锈蚀通过成分检测可以分为三种类型,即水滴残留锈蚀、油泥粉尘残留锈蚀和Cl离子残留锈蚀。
(2)通过涂油和包装,钢板与空气隔绝能够延缓点状锈蚀发生,但是不能避免,存放时间延长后出现点状锈蚀缺陷。
(3)优化平整吹风角度、提高现场制造环境、控制工艺段和环境中的Cl- ,能够消除锈蚀源,预防点状锈蚀缺陷发生。
文章来源:《宝钢技术》