冷轧先进高强钢表面色差缺陷综合控制技术研究.pdf

鞍钢技术2023 年第3 期ANGANG TECHNOLOGY研究与开发冷轧先进高强钢表面色差缺陷综合控制技术研究王植,孙荣生,王静3,蔡顺达,李岩,刘仁东2（1.鞍钢股份有限公司冷轧厂，辽宁鞍山1 1 40 2 1；2.鞍钢集团钢铁研究院，辽宁鞍山1 1 40 0 9；3.鞍钢股份有限公司系统创新部，辽宁鞍山1 1 40 2 1）摘要：针对C-Si-Mn系冷轧先进高强钢成品表面色差无法满足下游客户涂装的问题，采用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X 射线衍射仪（XRD)及激光共聚焦显微镜（LSCM)等手段分析缺陷产生原因。结果表明，成品表面色差缺陷为热轧、酸洗等多道工序综合作用的结果。通过优化板坏加热工艺、增强除鳞效果及酸洗能力，制定表面色差综合控制技术，表面色差缺陷得到了有效控制，满足客户使用要求。关键词：冷轧先进高强钢；表面色差；综合控制技术中图分类号：TG33D01:10.3969/j.issn.1006-4613.2023.03.004Study on Comprehensive Control Technology forSurface Color Difference Defect of Cold-rolled Advanced High Strength SteelsWANG Zhi,SUN Rongsheng,WANG Jing,CAI Shunda?,LI Yan?,LIU Rendong?(1.Cold Rolled Strip Steel Mill of Angang Steel Co.,Ltd.,Anshan 114021,Liaoning,China;2.Ansteel Iron&Steel Research Institutes,Anshan 114009,Liaoning,China;3.System Innovation Department of Angang Steel Co.,Ltd.,Anshan 114021,Liaoning,China)Abstract:In order to solve the problem that the surface color difference of the C-Si-Mnseries cold-rolled advanced high strength steels could not meet the coating requirements asked bydownstream customers,the causes of color difference defect were analyzed by means of scanningelectron microscopy(SEM),energy dispersive spectroscopy(EDS),X-ray diffraction(XRD)andlaser confocal microscopy(LSCM).The analytical results showed that the color difference defect offinished product surfaces was caused by the comprehensive effect of these multiple processes suchas hot rolling and pickling.So by optimizing the slab heating process,improving the descalingeffect and pickling capacity,and developing the comprehensive control technology for surface colordifference,the surface color difference defect was effectively controlled and thus the requirementsby customers were met.Key words:cold-rolled advanced high strength steel;surface color difference;comprehen-sive control technology近年来，在碳达峰、碳中和的大背景下，随着汽车工业的快速发展以及汽车保有量的不断增长，汽车车身轻量化作为一种有效地降低汽车燃王植，硕士，高级工程师，2 0 0 0 年毕业于长安大学金属材料专业。E-mail:agwangzhiahk-总第441 期文献标识码：A文章编号：1 0 0 6-46 1 3(2 0 2 3)0 3-0 0 2 1-0 4油消耗的方式，受到国内外广泛的关注。车身轻量化主要通过采用冷轧先进高强度钢使得钢板厚度减薄，大幅减轻车身重量的同时保证其安全性。为保证冷轧先进高强钢的成品性能，添加Si、M n 等淬透性元素，造成酸洗后表面质量较差，经过后续冷轧退火后成品缺陷无法消除，严重影响客户的一 2 1 -鞍钢技术2 0 2 3 年第3 期王植等：冷轧先进高强钢表面色差缺陷综合控制技术研究总第441 期涂装效果，导致客户无法使用，只能判废处理，造1.2表面色差缺陷成大量损失的同时也严重影响冷轧先进高强钢的冷轧先进高强钢成品的表面色差缺陷形貌如推广使用 1-4。本文针对高Si、高Mn类的冷轧先进图1 所示，色差缺陷沿带钢宽度方向呈明暗相间高强钢表面色差缺陷进行研究，分析成品带钢及分布，沿带钢长度方向整卷或带钢中间部分有严热轧基板表面特征，进而确定产生原因及制定综重色差，带钢上下表面分布无明显差异。合控制技术。表1 C-Si-Mn系冷轧先进高强钢化学成分（质量分数）1冷轧先进高强钢表面色差缺陷Table 1 Chemical Compositions in Cold-rolled C-Si-MnSeriesis Advanced High Strength Steels(Mass Fraction)%1.1化学成分C冷轧C-Si-Mn系先进高强钢化学成分见表1，0.200.24其成分特点为典型的高Si、高Mn系高强钢。(a)Si2.02.4(b)Mn2.32.5P0.010.0050.03SAls(a）整体；（b）局部图1 成品带钢表面色差缺陷形貌Fig.1 Surface Color Difference Defect Appearance of Finished Strip Steel2形成原因分析2.1成品带钢分析在冷轧先进高强钢成品带钢上取缺陷位置和(a)正常位置的试样，通过扫描电镜及激光共聚焦对试样表面形貌进行观察，成品带钢表面微观形貌如图2 所示。(b)(d)100um（a）缺陷位置SEM；（b）无缺陷位置SEM；（c）缺陷位置LSCM表征；（d）无缺陷位置LSCM表征图2 成品带钢表面微观形貌Fig.2 Surface Microstructures in Finished Strip Steel图2 中缺陷处与无缺陷处的微观形貌存在差异,图2(a）、（c)为色差区域形貌，表面较为粗糙破碎，存在明显较厚氧化层，轧制痕迹残留不明显。图2(b）、（d)为无缺陷区域形貌，表面较为光滑平整，无明显氧化层，轧制痕迹残留明显。针对上述成品带钢表面的不同位置进行了表面粗糙度及峰值检测，检测数据平均值见表2,缺陷位一2 2 一置粗糙度均值为0.8 7 m，峰值均值为2 2 8 个/cm，正常位置粗糙度均值为0.7 7 m，峰值均值为150个/cm,与微观形貌分析吻合。采用SEM对成品冷轧先进高强钢成品带钢试样表面色差区域进行面扫分析，色差区域Si、Mn、O 元素SEM面扫分析见图3，可以看出表面Si、M n、O 元素富集严重。鞍钢技术2023年第3 期ANGANG TECHNOLOGY表2 冷轧板表面不同位置的表面粗糙度及峰值Table 2 Surface Roughness and Their Peak Values ofDifferent Positions on Surface of Cold-rolled Sheets测量位置RP./(个/cm)缺陷位置0.87正常位置0.77(a)总第441 期通过对缺陷表面进行EDS分析，如图4所示，表面成分主要为Fe、Si、M n、O,且超过成分设计，容易生产粘性的铁橄榄石状氧化物，在表面严R./m重富集。同时氧化层与基体的结合处存在一层薄228而致密的Si、M n 富集层，氧化层底部存在Si、M n150的氧化物颗粒，可以判断为氧化铁皮缺陷。(b)1mm(a）Si 元素；（b）M n 元素；（c）0 元素图3 成品带钢色差区域SEM面扫分析Fig.3 Color Difference Region of Finished Steel Strip Analyzed by Surface Scanning of SEM(b)3000口谱图1M谱图1Fig.4 Elements in Defect Region of Finished Steel Strip Analyzed by EDS2.2热轧基板分析在热轧基板表面对应位置进行取样，利用扫(a)Fe.60.326.9200Si.9.0Ao/sdoMn 3.7E谱图2100M1mm00（a）缺陷位置；（b）缺陷位置元素分析结果图4成品带钢缺陷区域元素EDS分析描电镜对横截面氧化铁皮厚度进行测量分析，其宽度方向氧化铁皮厚度如图5所示。(b)510能量/kev152014.07um14.40um20.54m8.377um13.06um9.158um14.74m10.61m9.044um10.38um文10um（a）缺陷位置；（b）无缺陷位置图5热轧基板氧化铁皮厚度分析Fig.5 Analysis on Thickness of Oxide Scales of Hot-rolled Substrates23鞍钢技术2 0 2 3 年第3 期王植等：冷轧先进高强钢表面色差缺陷综合控制技术研究总第441 期从图5中可以看出，带钢中心部分氧化铁皮厚的铁氧化物，故可判定Fe2SiO4的存在是影响表面平均厚度较大达1 5m，其边部氧化铁皮平均厚色差的重要原因之一。通常添加Si元素进行强化度为9m，可以判定中心部位铁皮较厚是造成成时，在加热后添加界面出现锚状钉扎形貌,FeO包裹品带钢表面色差的原因之一。热轧基板表面对应位Fe2SiO4向钢基体内进行浸入，内侧铁皮粘附力较置进行物相分析,XRD分析检验结果见表3。好,不易与基体脱落 5-1 0 。O表3 热轧基板表面对应位置物相分析（质量分数）Table 3 Phase Analysis of Corresponding Position onSurface of Hot-rolled Substrates(Mass Fraction)%_位置-Fe正常位置15缺陷位置10由表3 中数据可知，缺陷位置与正常位置的区别在于缺陷位置存在粘度较大的Fe2SiO4,其余氧化层中各类氧化物所占比例相近，氧化层顶部均是较Table 4 Comparison of Process Systems before and after Application of Comprehensive Control Technology项目铸坏加热温度/除鳞水压力/MPa除鳞方式卷取温度/插入量/mm酸洗温度/酸洗浓度/（g/ml）酸洗速度/（m/min）使用前127030使用后1230303综合控制技术制定及评价效果3.1综合控制技术制定Fe:04Feo63226121表4综合控制技术使用前后工艺制度对比1216多点除鳞650501619单点除鳞60050Fe,Sio408结合冷轧先进高强钢成品带钢及热轧基板表面分析结果，可以得出表面色差缺陷主要是受热轧表面氧化铁皮厚度、物相结构影响，铁皮粘附性增加，铁