高強連退生產線水淬段板形質量問題探究

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

該生產線采用了世界先進的高速噴水冷卻（WQ）熱處理技術，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，因此在生產線投產運行之初帶鋼板形較差，導致帶鋼表面出現亮斑缺陷和造成帶鋼跑偏。對此，我廠技術人員對高強減退生產線水淬段板形質量問題進行了研究，分析了出現板形質量的原因。通過調整生產線速度、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量問題，為高強冷軋汽車板的生產提供了保證。

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，導致帶鋼板形和表面質量較差。水淬段較差的板形會對后續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亮斑缺陷，并影響噴涂漆或電鍍后的外觀質量。

高速水淬冷卻技術在國內應用較少，國內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保密；MET/CON提供的技術訣竅包工藝操作的可行性和實現性還有待進一步驗證。因此，水淬工藝控制只能根據生產實踐進行摸索。

根據之前從寶鋼得到的1180MS樣塊，其表面也有輕微亮斑（圖1），但是亮斑明顯較我廠產品?。▓D2），而且較暗，整體光潔度略好于我廠產品；而且我廠產品存在明顯的褶皺現象（圖3）。所以設備參數調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褶皺現象是導致馬氏體鋼表面亮斑和表面光潔度較差等質量問題的直接原因。帶鋼水淬相變后會增加3%～4%的馬氏體并且帶鋼會線性膨脹約1%，而由于奧氏體本身塑性較差，無法跟隨已發生馬氏體轉變的部位一起膨脹，只能擠壓先發生馬氏體相變的部位，導致先發生馬氏體相變的部分被壓縮。當后發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果。這種現象會導致出水淬后板形較差。由此則可判斷，帶鋼水淬后出現褶皺主要是由于帶鋼各部位冷卻不均勻，發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，關鍵就是對水淬環節工藝參數進行調整，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。根據此思路，我們對水淬段工藝參數進行了調整，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。原生產工藝中，我們將緩冷出口溫度定為850℃。根據對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，導致鋼板存在熱應力。這種熱應力的存在容易使帶鋼發生塑形形變，并產生弓形等板形缺陷。鋼板出現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，應當增加出現弓形表面的水流量及水凸度，或者降低另一側的水流量及水凸度。通過生產實踐證明，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 結語

通過上述調整方案，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白，類似于色差缺陷，表面已有明顯改善。