徐其亮,滕文娟,蒋晓刚
(首钢京唐钢铁联合有限责任公司,河北 唐山 063000)
低合金高强钢一类可焊接的低碳工程结构用钢。其含碳量通常小于0.25%,比普通碳素结构钢有较高的屈服点σs或屈服强度 σ0.2(30 ~ 80kgf/mm2)和屈强比 σs/σb(0.65 ~ 0.95),较好的冷热加工成型性,良好的焊接性,较低的冷脆倾向、缺口和时效敏感性,以及有较好的抗大气、海水等腐蚀能力。其合金元素含量较低,一般在2.5%以下。各发达工业国家的低合金高强度钢产量约占钢产量的10%。
低合金高强钢是某钢厂冷轧的重要品种之一,由于连退成本低、成材率高、表面质量好、性能均匀,偏薄规格以及中间规格的低合金高强钢均安排在连退生产。受制于设备能力问题,连退无法生产厚规格低合金高强钢,然而厚规格低合金高强有广泛的市场需求,因此,如能够打通罩退厚规格低合金高强钢生产障碍,开发罩退生产工艺,则能够拓展罩退卷的品种,为企业创造更高的效益。
2017年一季度,调研客户对3.0mm HC340LA质量要求,该零件经某中间商供给某机械厂冲压成零件,终端某知名合资汽车厂某车型的保险杠卡扣。零件成型较复杂,需要经过预成型-拉伸1-拉伸2-整形-冲孔-翻孔-切边-冲孔-刻字,九道工序。
现场自动化程度不高,主要人工操作,与现场技术人员交流,如表面有少量能擦除的污渍,只要不怎么影响工时都能接受,表面划伤只要没有手感则允许,有手感需要打磨处理。经现场评估,如罩退卷不经过脱脂处理,成品反射率达到85%以上即可满足客户需求。客户对性能要求相对较高,据了解国内某钢厂供货在去年底,曾出现大量翻孔开裂。
在充分了解客户需求后,结合冷轧现有的低合金高强钢生产经验,对罩退3.0mm厚规格低合金高强钢进行了3次试制,关键点如下:
(1)脱脂与不脱脂对比
钢卷不过脱脂工序即为直接翻卷并更换发蓝捆带;而过脱脂工序时,尤其带钢厚度大,造成焊接、穿带、卷取质量均不是很理想。
成材率方面,走脱脂钢卷在87-91%,不走脱脂的钢卷能够达到89-93%。走脱脂时成材率低原因为因切头尾及生产过程的切损。
成品反射率方面,走脱脂钢卷可以达到95以上,完全满足客户需求;不走脱脂钢卷可以达到80-90。本次试制中,、当平整机速度控制在150m/min,且罩式炉400℃保温平台控制在2小时时,成品反射率可以达到85-90,也可满足客户需求。
(2)酸轧来料情况以及对酸轧来料的要求
第一次试制时,酸轧来料外圈严重溢出边约50mm,且外圈层间有缝隙,此状态下,脱脂无法按原计划直接翻卷装炉。经处理后具备了直接翻卷装炉的条件。第二、第三次试制时,溢出边问题得到有效控制,但由于酸轧来料外圈松问题,开卷时层间错动导致钢卷表面挫伤。
综上,经三次试制,酸轧来料均存在不同程度的外圈松问题,对成材率影响很大。酸轧继续控制340LA卷取质量,避免松圈等问题。
(3)罩式炉工艺控制及氧化色应对
在第二次试制中,发生了较严重的氧化色缺陷,对于双侧边部部分区域,宽度可达200mm, 这是由于在退火过程中,2阶段氢气吹扫出现了问题:
图1 二阶段氢气吹扫异常导致钢卷氧化色
如上图,黄色曲线即为氢气吹扫量曲线。可以看到,进入400℃保温阶段后,氢气吹扫量下降为0。发现此问题后,手动调整氢气吹扫量至30m³/h,直至保温结束,大大缓解了氧化色缺陷的程度和数量。罩退在保温阶段使用的模型有2种控制模式:第一种是冷热点控制模式,第二种是热点加保温时间控制模式。其它钢种采用的均为冷热点控制模式,而HC340LA采用的为热点加保温时间控制模式,这种模式炉内升温时氢气吹扫量下降,此为该模型的设计。
表1
为此采取冷热点控制模式再次进行模拟试验,在二级模型上虚拟与第二次试制同钢种、同规格、同重量的钢卷,反复多次后得出为使保温时间达到工艺及性能要求的9小时,需要将冷点温度设定为646℃。
综上,当希望模型自动计算时,使用冷热点控制模式。当希望手动输入退火关键参数时,使用热点加保温时间控制模式。冷热点控制模式优先选择。
经多轮的试制,最终确定了罩退厚规格低合金高强钢的控制措施,如下表1。
(1)客户对厚规格低合金高强钢的表面要求一般不高,如表面有少量能擦除的污渍,不影响工时客户可接受,表面划伤只要没有手感则允许,有手感需要打磨处理。如罩退卷不经过脱脂处理,成品反射率达到85%以上即可满足客户需求。客户对性能要求相对较高。
(2)成材率方面,不走脱脂的钢卷能够达到89-93%。成品反射率方面,不走脱脂钢卷可以达到80-90。当平整机速度控制在150m/min,且罩式炉400℃保温平台控制在2小时时,成品反射率可以达到85-90,满足客户需求。
(3)当酸轧来料存在外圈松圈问题时,对罩退工序综合成材率影响很大。应要求酸轧控制340LA卷取质量,避免松圈等问题,重点是控制带尾降速区域的降速曲线,从而减少罩退工序挫伤,并提高成材率。
(4)关注罩式炉退火模型。当希望模型自动计算时,使用冷热点控制模式;当希望手动输入退火关键参数时,使用热点加保温时间控制模式。