CN115747473A - 一种冷轧高强汽车钢表面色差控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种冷轧高强汽车钢表面色差控制方法，涉及轧钢技术领域，在连退工艺中对连退炉区露点温度进行精准控制，减小炉内氛围中水蒸气含量，从而降低氧化性；同时提高连退炉区的氢气含量，以抑制氧气的产生，实现连退炉中水汽的氧化反应和还原反应的动态平衡，最大程度的避免锰、硅等合金元素发生氧化反应，有效控制高强汽车钢表面色差。针对改善后高强汽车钢表面色差部位进行涂装、焊接、冲压性能、涂漆附着力、防锈等方面的测试证明，本发明中的高强汽车钢表面色差控制方法，提高了冷轧汽车高强钢表面微观形貌，生产的高强汽车钢能够满足下游汽车用户的使用要求，提高了市场竞争力，具有很高的社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及轧钢技术领域，尤其涉及一种冷轧高强汽车钢表面色差控制方法。
背景技术
近年来，随着我国汽车工业的快速发展以及汽车保有量的不断增长，汽车的减重、节能、环保等备受人们普遍关注，车身轻量化通过采用冷轧先进高强度钢使得钢板减薄，大幅减轻车身重量的同时保证其安全性。
为保证冷轧高强汽车钢成品性能，需要添加锰、硅等合金元素来提高钢板的强度，这些合金元素具有易聚集于钢板表面，且分布不均的特性。钢板在连续退火工艺过程中，使用氢气和氮气作为保护气氛，在该保护气氛下进行连续退火，铁没有发生氧化反应，而锰、硅等合金元素会发生轻微氧化反应，造成高强汽车钢表面色差缺陷，该类色差不仅会影响产品的整体外观质量，也影响了产品后续涂装质量、焊接质量、冲压质量、附着力质量，还容易产生锈蚀。
针对上述冷轧高强汽车钢表面色差产生的原因，现有技术中，如202210726599.1-一种消除TRIP高强钢色差缺陷的方法中，通过在连退工艺中提高连退炉密封性，降低连退炉内各段氧含量，提高炉内各段的氢气含量，提高硅锰氧化物的还原效果，从而减小高强钢表面色差。
但是，连退炉中炉内氛围中水蒸气含量很大的情况下，氧化性是非常强的，即使提高了氢气含量，也不能达到炉内水汽的氧化反应和还原反应的动态平衡，无法避免锰、硅等合金元素发生氧化反应，不能有效控制高强汽车钢表面色差。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种冷轧高强汽车钢表面色差控制方法，以改善高强汽车钢表面色差问题，提高高强汽车钢的使用性及涂装后的表面质量问题。
为此，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种冷轧高强汽车钢表面色差控制方法，所述方法包括：
生产高强钢的连续退火工艺过程中，控制连退炉区露点温度为露点温度目标值，减小炉内氛围中水蒸气含量，降低氧化性；
同时，提高连退炉区氢气含量，抑制氧气的产生，减少氧气与合金元素的氧化反应；所述合金元素至少包括锰。
进一步地，所述露点温度目标值为-40±5℃。
进一步地，控制连退炉区露点温度包括：通过设置来气露点值来实现对炉内露点温度的控制。
进一步地，控制连退炉区露点温度包括：通过控制连退炉炉压来实现对炉内露点温度的控制。
进一步地，氢气含量提高到4.275％至4.725％的范围内。
进一步地，连续退火温度在790℃至810℃的温度范围内。
进一步地，还包括：控制外界氧气的干扰。
进一步地，控制外界氧气的干扰，包括：优化排产，生产时保证产品的规格不出现超过预设幅度的变化，调整风机负载增益，保证风机负载稳定，且将风机最大负载限制在额定负载的90％以内。
进一步地，控制外界氧气的干扰，包括：对缓快冷、过时效区域的炉气补给设定值进行修正，保证炉压稳定在3.0hPa以上。
进一步地，控制外界氧气的干扰，包括：加严生产高强钢时炉内氧含量标准，由≤20PPm更改为≤15PPm。
本发明的优点和积极效果：
本发明中在连退工艺中对连退炉区露点温度进行精准控制，减小炉内氛围中水蒸气含量，从而降低氧化性；同时提高连退炉区的氢气含量，以抑制氧气的产生，实现连退炉中水汽的氧化反应和还原反应的动态平衡，最大程度的避免锰、硅等合金元素发生氧化反应，有效控制高强汽车钢表面色差。针对改善后高强汽车钢表面色差部位进行涂装、焊接、冲压性能、涂漆附着力、防锈等方面的测试证明，本发明中的高强汽车钢表面色差控制方法，提高了冷轧汽车高强钢表面微观形貌，生产的高强汽车钢能够满足下游汽车用户的使用要求，提高了市场竞争力，具有很高的社会效益。
此外，现有技术中还有通过对镀锌工艺中炉内露点温度进行控制来解决色差问题的技术方案，如CN201910725145.0-一种冷轧生产800MPa级DH钢的表面控制方法中，镀锌工艺中控制炉内露点温度为-25℃～-40℃，为镀锌钢卷锌层DH钢的表面色差问题提供了解决方案。相比该现有技术，本发明中针对的是连退工艺中因锰等合金元素发生氧化而产生的色差，通过保持连退炉中氧化反应和还原反应的动态平衡来削弱连退工艺中锰等合金元素的氧化反应，与该现有技术中色差产生的原因(镀锌工艺中产生的色差)不同，本发明针对冷轧高强钢生产过程中的连退工艺，适用于多种类型高强钢的生产，不局限于镀锌钢板，适用范围更广。而且，本发明在连退工艺中控制连退炉内露点温度为-40±5℃，实现的是连退炉内露点温度的精确控制，以确保连退炉中水汽的氧化反应和还原反应的动态平衡，而现有技术中的露点温度控制范围较宽，无法达到该技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中高强汽车钢表面色差组织成分分析结果图；
图2为本发明实施例中色差样板电泳测试结果图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例中主要针对590Mpa冷轧高强汽车钢。冷轧是以热轧板卷为原料，在常温下进行各种型材轧制，冷轧生产中的连续退火指的是带钢连续通过退火炉，退火炉无封口，带钢不经过停留而直接进行卷取的生产方式。在生产应用中，连续退火应用广泛，连续退火使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒，同时消除加工硬化和残留内应力，钢的组织和性能恢复到冷变形前状态的热处理工艺。冷轧带钢退火的目的在于降低强烈的冷加工硬化和改善薄板的成型性能。通常，退火在再结晶温度以上进行，这样可得到软的，有良好冷成型性能的组织。退火时，存在着将再结晶和钢的化学成分变化联系起来的可能性，这涉及到反应退火。如果薄板的加工和使用希望有高的强度，并且对冷成型性能没有特殊的要求，那么，通过退火也能得到界于完全轧制硬化的组织和完全再结晶组织之间的状态。此时，热处理用作回复和部分再结晶退火。连续退火包括电解清洗、连续退火、平整、检查及精整等各生产工序；电解清洗：去除冷轧带钢表面残存的轧制油及其他表面污迹。连续退火:将冷轧后而产生加工硬化的带钢进行再结晶退火处理，完善微观组织，提高塑性和冲压成形性。平整：改善材料的力学性能，扩大材料塑性变形范围；消除材料屈服平台，防止在冲压加工时出现延展变形；改善板形，获得良好的带钢平直度：使带钢表面产生合适的粗糙度。检查和精整：将带钢剪成规定的成品宽度；进行带钢尺寸检查、板形检查及表面质量检查，并进行记录；在带钢卷曲到规定重量时进行分卷，切除焊缝、头部及尾部的尺寸超差部分及有缺陷的部分，并切取试样；在带钢表面均匀的涂敷防锈油；在钢卷周向打捆及进行称重。
为了准确确认该高强汽车钢表面色差的原因，本发明对色差进行了组织成分分析，如图1所示，从色差部位的组织成分测量情况看，色差部位表面含有锰和极少量的氧(氧含量检测不能排除检测误差)。在生产冷轧高强汽车钢的连退工艺中，以氢气和氮气作为保护气氛，连续退火温度在800℃左右(±10％)，该温度下保护气氛中的水汽分解成氢气和氧气，生成的氧气与锰等合金元素发生极轻微氧化反应，造成表面色差。
为了对上述连退工艺中产生的高强汽车钢表面色差进行有效控制，本发明实施例中提出一种冷轧高强汽车钢表面色差控制方法，该方法包括以下步骤：
在连退工艺中，控制连退炉区露点温度为露点温度目标值；同时，提高连退炉区氢气含量。
其中，露点温度是空气在水汽含量和气压都不改变的条件下冷却到水汽饱和时的温度。形象地说就是空气中的水蒸气变成露珠时的温度，炉内露点是炉内气氛优劣的重要指标，露点温度越高，炉内氛围中水蒸气含量就越大，氧化性就越大。
通过实验数据分析，连退炉区露点为-40℃时，高强钢Mn含量峰值最大。在具体实施中，连退炉区生产高强钢时，将露点温度目标值控制在-40±5℃。露点温度可以通过设置来气露点值来实现对炉内露点温度的控制，如将来气露点值设置为-60℃，经过一系列的炉内反应，炉内露点温度能够保持在-40℃附近。还可以通过控制连退炉炉压来实现对炉内露点温度的控制。
连续退火温度在800℃左右，该温度下保护气氛中的水汽分解成氢气和氧气，水汽分解成氢气和氧气是个可逆过程，通过提高炉区氢气含量，可以有效抑制氧气的产生，减少氧气与锰等合金元素的氧化反应。在具体实施中，连退炉区生产高强汽车钢时，氢气含量由3.0％提高到4.5％±5％。
另外，极力控制外界氧气的干扰。控制方式可以是：①优化排产，生产时保证产品的规格不出现大幅度的变化，调整风机负载增益，保证风机负载稳定，且将风机最大负载限制在额定负载的90％以内；②对缓快冷、过时效区域的炉气补给设定值进行修正，保证炉压稳定在3.0hPa以上；③加严生产高强钢时炉内氧含量标准，由≤20PPm更改为≤15PPm。
上述实施例中，在连退工艺中对连退炉区露点温度进行精准控制，减小炉内氛围中水蒸气含量，从而降低氧化性；同时提高连退炉区的氢气含量，以抑制氧气的产生，实现连退炉中水汽的氧化反应和还原反应的动态平衡，最大程度的避免锰、硅等合金元素发生氧化反应，有效控制高强汽车钢表面色差。针对改善后高强汽车钢表面色差部位进行涂装、焊接、冲压性能、涂漆附着力、防锈等方面的测试证明，本发明中的高强汽车钢表面色差控制方法，提高了冷轧汽车高强钢表面微观形貌，生产的高强汽车钢能够满足下游汽车用户的使用要求，提高了市场竞争力，具有很高的社会效益。
为了证实上述实施例中的冷轧高强汽车钢表面控制方法的有效性，对利用本发明中方法生产的高强汽车钢样本(下称色差样板)进行测试：
(1)、样板电泳测试，并测量膜厚。结果如图2所示，正常样板和色差样板没有差异，不会影响涂装质量。
(2)、样板成分检测，包括成分碳C、硅Si、锰Mn、磷P、硫S和铬Cr；结果如表1所示，正常样板和色差样板没有差异，碳当量无差异，不会影响焊接质量。
表1
(3)、样板性能检测，包括屈服强度、抗拉强度和延伸率；结果如表2所示，正常样板和色差样板没有差异，不会影响冲压质量。
表2
| 样品 | 屈服强度(MPa) | 抗拉强度(MPa) | 延伸率(％) |
| 正常样板 | 367 | 626 | 29.5 |
| 色差样板 | 375 | 650 | 29.5 |
| 标准 | 315-395 | 600-680 | >25 |
(4)、样板附着力检测，正常样板和色差样板没有差异，不会影响附着力质量。
(5)、样板的盐雾试验，包括盐雾试验240h和湿热试验240，结果如表3所示，正常样板和色差样板没有差异，经240h盐雾试验后，样板表面无起泡、脱落、开裂；经240h湿热试验后，样板表面无起泡、脱落、开裂；正常样板和色差样板没有差异，不会影响锈蚀。
表3
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种冷轧高强汽车钢表面色差控制方法，其特征在于，所述方法包括：
生产高强钢的连续退火工艺过程中，控制连退炉区露点温度为露点温度目标值，减小炉内氛围中水蒸气含量，降低氧化性；
同时，提高连退炉区氢气含量，抑制氧气的产生；所述合金元素至少包括锰。
2.根据权利要求1所述的一种冷轧高强汽车钢表面色差控制方法，其特征在于，所述露点温度目标值为-40±5℃。
3.根据权利要求1所述的一种冷轧高强汽车钢表面色差控制方法，其特征在于，控制连退炉区露点温度包括：通过设置来气露点值来实现对炉内露点温度的控制。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种冷轧高强汽车钢表面色差控制方法，其特征在于，控制连退炉区露点温度包括：通过控制连退炉炉压来实现对炉内露点温度的控制。
5.根据权利要求1所述的一种冷轧高强汽车钢表面色差控制方法，其特征在于，氢气含量提高到4.275％至4.725％的范围内。
6.根据权利要求1所述的一种冷轧高强汽车钢表面色差控制方法，其特征在于，连续退火温度在790℃至810℃的温度范围内。
7.根据权利要求1所述的一种冷轧高强汽车钢表面色差控制方法，其特征在于，还包括：控制外界氧气的干扰。
8.根据权利要求7所述的一种冷轧高强汽车钢表面色差控制方法，其特征在于，控制外界氧气的干扰，包括：优化排产，生产时保证产品的规格不出现超过预设幅度的变化，调整风机负载增益，保证风机负载稳定，且将风机最大负载限制在额定负载的90％以内。
9.根据权利要求7所述的一种冷轧高强汽车钢表面色差控制方法，其特征在于，控制外界氧气的干扰，包括：对缓快冷、过时效区域的炉气补给设定值进行修正，保证炉压稳定在3.0hPa以上。
10.根据权利要求7所述的一种冷轧高强汽车钢表面色差控制方法，其特征在于，控制外界氧气的干扰，包括：加严生产高强钢时炉内氧含量标准，由≤20PPm更改为≤15PPm。
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