IF钢中非金属夹杂物三维特征的解析与控制基础研究

Iterstitial free steel (IF) was widely used in home appliances, automotive industry; and also was a typical of high-qulity steel. Automotive outer panel just as O5 plate required no surface defects. So there were strict requirements for inclusions control. Avoid the strip surface defects due to inclusions, following bottlenecks problems needed to be resolved. First problem is how to distinguish the morphologies of inclusions accurately; second problem is genetic characteristic of inclusions from slab to strip during the rolling process. Based on above issues, this project intends to reveal the three-dimensional characteristics of non-metallic inclusions in IF steel by original morphology analysis technology and resolved the formation condition of different kinds of inclusions quantitatively; and then, follow the genetic and evolution of non-metallic inclusions in slab during rolling process. Provide the guidance for the inclusions control of IF steel.

IF钢被广泛应用于家电、汽车等行业，是高品质钢的典型代表。用作汽车外板的O5板要求表面无任何缺陷，对夹杂物控制提出更高的要求。有效控制夹杂物对带钢表面造成缺陷的影响，需要克服以下瓶颈问题：①对于夹杂物形态特征的准确表征和判别；②铸态下夹杂物特征轧制过程中的遗传。针对以上问题，本课题拟采用夹杂物原貌分析技术揭示IF钢中非金属夹杂物三维特征，定量化解析不同三维特征非金属夹杂物的形成条件。在明确不同特征夹杂物形成条件的基础上，采用纳米压痕分析、Ansys模拟和铸轧过程的超声波检测来跟踪铸态下不同三维特征非金属夹杂物在轧制过程中的遗传演变规律。最终为实现高品质IF钢中非金属夹杂物控制提供指导。

IF钢被广泛应用于家电、汽车等行业，是高品质钢的典型代表。用作汽车外板的O5板要求表面无任何缺陷，对夹杂物控制提出更高的要求。有效控制钢中夹杂物对带钢表面缺陷的影响，需要克服以下的瓶颈问题：①夹杂物三维形态特征的准确表征；②铸态下夹杂物特征在轧制过程中的遗传演变。基于以上问题，本研究首先采用夹杂物原貌分析技术表征IF钢中典型非金属夹杂物三维特征；结果表明：IF钢Al脱氧后形成的夹杂物包括，颗粒状、团簇状、树枝状、珊瑚状的Al2O3；钢液中[Al]∙[O]的过饱和度、自由氧位、熔池搅拌条件、脱氧过程Als/[O]比是决定Al2O3夹杂物形态的主要因素；熔池氧位高、搅拌条件好、过饱和度大时，颗粒Al2O3夹杂首先形成，然后碰撞形成团簇Al2O3夹杂；当熔池相对静置、脱氧过程Als/[O]比高时，树枝状Al2O3夹杂容易形成；IF钢液发生二次氧化时，钢液中的Al、Ti、Mn元素会同时被氧化形成大颗的粒球形Al-Ti-Mn-O复合夹杂物；在明确不同形貌夹杂物形成条件的基础上，自行设计了研究夹杂物上浮去除能力的物理模拟装置，分析了不同形状特征夹杂物的形状系数与粒子上浮去除的关系，明确了不同特征夹杂物颗粒的迎风面积、形状、体积、表面粗糙度等因素对夹杂物去除效果的影响；结果表明：相同体积的粒子，形状修正系数越大，其在液体中的上浮越慢，上浮时间越长。最后，采用纳米压痕分析、Ansys模拟、超声检测等手段跟踪了铸坯中不同三维特征非金属夹杂物在轧制过程中的遗传演变规律，得到了IF钢中Al2O3、SiO2、TiN等夹杂物在轧制过程中与诱发冷轧板表面麻点、起皮、凹坑等缺陷之间的条件。相关研究对于高端汽车外板表面质量的控制有指导和借鉴作用，研究成果以第一作者发表论文7篇，其中SCI 5篇，EI 2篇，申请发明专利两项。