1、科技成果汽車板表面缺陷控制技術技術開發單位 北京科技大學技術領域 鋼鐵冶金成果簡介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

2、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Al3O2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，Al2O3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，

3、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。汽車板鋼水口結瘤物（a）及電磁加熱技術（b）（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

4、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。實際連鑄結晶器液面流動（a）及波動行為（b）（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

5、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。連鑄凝固鉤形貌及彎月面凝固行為應用情況已經經過實驗室試驗和工業應用；該成果目前已經成功應用于河鋼股份有限公司邯鄲分公司、唐山不銹鋼有限責任公司等鋼鐵企業，應用解決了高等級汽車板表面線狀、點狀缺陷；生產板材避免鑄坯表面免扒皮，

6、實板高端板材的穩定高效生產，提升了表面缺陷控制技術領先水平，增加了我國企業高端汽車板的影響力。本項目成果產生經濟效益逾0.75億元/年，對推動我國企業高端汽車板產品制造能力與質量水平的整體提升做出了卓越貢獻。當前應用正在解決企業解決了汽車板表面線狀和點狀缺陷，提升了企業產品的質量，為企業帶來了可觀的經濟效益。成果亮點開發了汽車板表面缺陷控制技術，與國內外先進企業技術相比，具有以下創新性：（1）開發了連鑄浸入式水口結瘤控制技術：通過采用侵入式水口電磁加熱技術，有效提高水口內壁溫度，避免結瘤引起的凝鋼造成水口堵塞。（2）連鑄結晶器界面卷渣控制技術：根據插釘板實驗，實現了連鑄過程中鋼渣界面流速和界面波動準確測量，為優化結晶器流場，降低界面卷渣