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        热轧汽车用钢的研发现状分析

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        摘要:总结分析某钢厂车轮钢、大梁钢、车厢钢、桥壳钢和汽车结构钢的生产现状和产品特点,并进行展望。

        关键词:汽车用钢;产品;现状;展望

        1前言

        中国汽车工业协会数据显示,2017年中国汽车销量2887.89万辆,其中乘用车占比85.59%,商用车占比14.41%,连续多年中国汽车产销量位居世界第一位。随着我国汽车行业的高速发展,汽车用钢已经成为各大钢铁企业发展重点,在一定程度上也是钢铁企业产品研发能力的试金石。为满足汽车工业的需求,提高热轧产品的市场竞争力,某钢厂在2032和1450热连轧生产线及2800中厚板生产线,研究开发了车轮钢、大梁钢、车厢钢、桥壳钢和汽车结构钢等系列热轧汽车用钢,产品广泛应用于各类商用车及乘用车。本文总结分析该厂汽车用钢研发现状,并进行展望。

        2主要工艺设备和工艺路径

        2.1轧钢生产线介绍某钢厂热轧板带厂具有2条热连轧钢带生产线,其中2032mm生产线于2005年投产,1450mm生产线于2010年投产,主要设备为进步进式加热炉、粗轧机、精轧机组、全自动层流控制冷却线、在线表检仪、板?#25105;恰?#33258;动卷取机?#21462;?#28909;轧宽带钢生产线采用了多项轧钢新技术,如:粗轧?#24551;?#22411;立辊和宽度?#26434;?#25511;制(AWC)、精轧厚度控制(AGC)等,保证产品尺寸精度高、板形好、性能稳定。2条生产线的产能达700万吨/年。中板厂2800生产线主要设备是带液压AGC功能和平面形状控制系?#36710;?800mm四辊可逆式粗轧机、连续推钢式加热炉、在线矫直机,配备双边剪(或圆盘剪)的2条精整线,先进的步进式冷床、可逆式翻板机、矫直厚度达100mm的厚板矫直机,年轧钢能力达160万吨,2011年又投入年热处理能力为17万吨的常化炉。

        2.2热轧汽车用钢生产工艺路线板坯生产流程:铁水预处理—顶底?#21019;底?#28809;冶炼—LF精炼/RH精炼—板坯连铸。热连轧钢带生产流程:板坯加热—高?#39038;?#38500;鳞—粗轧—热卷箱—精轧除鳞—精轧—层流冷却—卷曲—(平整/横切开平)—检验取样—包装标识及入库。热轧钢板生产流程:板坯加热—高?#39038;?#38500;鳞—粗轧—精轧—热矫直—精整定尺—检验及取样—喷印标识及入库。

        3某钢厂热轧汽车结构用钢研发现状

        3.1车轮钢钢制车轮一般由轮辐和轮辋焊接组成,轮辐主要通过旋压或冲压而成,轮辋需要先焊接再冲压,轮辐和轮辋焊接成车轮后还需要表面涂装。车轮不仅是汽车重要的安全结构件,且属于外观件,因此,要求钢板具有严格的尺寸公差、高的表面质量、良好的成型性、良好的?#25512;?#21171;和焊接等性能,且要求力学性能稳定和均匀[1]。车轮钢加工后的宏观实物及微观组织见图1。该钢厂已经开发了抗拉强度300MPa、370(380)MPa和470MPa等3个级别的商用车车轮钢,产品厚度为5~16mm,主要销往当地及其周边的钢圈厂。根据产品特点,生产过程重点是进行夹杂物和组织均匀性的控制,强度主要来源于碳和锰的固溶强化,470MPa级车轮钢强度较高,?#22266;?#21152;了少量的铌,组织均为均匀细小的铁素体和珠光体,表1为该厂典型的车轮钢及力学性能。

        3.2大梁钢大梁钢主要是用来制作商用车?#30528;?#36710;架,其车架总成包括横梁、纵梁、?#24551;考?#31561;,汽车大梁属于商用车的承重件和安全件。汽车大梁主要采用冲压和滚压成型,再进行铆接装配及后续的涂装。随着国家相继出台商用车排放、装载量、能耗?#30830;?#38754;的政策和法律法规,大梁钢的强度逐渐由常规的510MPa过渡到600MPa,甚至部分商用车?#30528;?#30452;接采用700~800MPa级超高强度大梁板。汽车大梁钢对夹杂物、冲击韧性、带状组织、成形性、板形、?#25512;?#21171;性等要求非常高,是?#22771;?#28909;轧汽车用钢中生产难度最大的钢种系列之一。大梁钢加工后的宏观实物及微观组织见图2。该钢厂已经开发了抗拉强度510MPa、590MPa、610MPa和750MPa等4个级别的大梁板,产?#20998;?#35201;销往柳州、十堰和成都等地的汽车厂。根据产品特点,主要采用低碳、高锰、铌钛复合的成分设?#30130;?#36711;制过程重点进行板形和组织性能的控制,组织为细小的铁素体、珠光体及少量?#35789;?#20307;的复合组织,带状组织2.0级以下[2],表2为某钢厂典型的大梁钢及其力学性能。

        3.3车厢钢汽车车厢用钢主要用于制造商用车车厢厢体,随着我国对治理超载工作的加大以及高速公路计重收费工作的开展,公共物流领域车辆对降低自重的要求也越来越强烈。常规车厢通常采用Q235B和Q345B这类普通结构钢,随着商用车轻量化的发展,车厢用钢迅速提高至500MPa强度级别。该钢厂也根据市场需求,先后开发出厚度2~20mm的LG600XT和LG750XT高强度车厢板,相对Q235B,钢板减薄量达到约30%,车厢整体重量降低明显。?#22771;?#26576;钢厂车厢板主要销往柳州和十堰地区的改装车厂,?#22771;?#27491;在拓展成都市场,2010年至今累计市场投放量超过12万吨,2017年又在2800中厚板生产线开发出薄规格超宽LG600XT钢板。车厢钢加工后的宏观实物及微观组织见图3。车厢板不仅要求钢板强度高,还要求钢板平直。某钢厂生产的高强度车厢钢,主要采用钛微合金化的低成本成分设?#30130;?#36890;过细晶强化和析出强化获得超高的强度,转炉过程严格控制氧、氮、硫的含量,轧钢过程精准控制轧制温度和冷却速度,?#21592;?#35777;钢中的碳氮化物能均匀细小析出并获得细小的铁素体,表3为某钢厂典型的车厢钢及其力学性能。

        3.4桥壳钢汽车桥壳桥壳,?#21069;?#35013;主减速器、差速器、半轴、轮装配基体,其主要作用是支承并保护主减速器、差速器和半轴等,它是汽车行驶系?#36710;?#20027;要构件之一。微型车车桥一般采用SAPH400之类的汽车结构钢冷冲而成,载重汽车车桥大多采用10~14mm的钢板冷冲或者热冲后再焊接处理,受到环保及成本等因素影响,?#22771;?#26725;壳逐步转为冷冲成形。因此,要求钢板具有良好的冲压成形性能,即要求钢质纯净、?#30001;?#29575;高、组织均?#21462;?#28938;?#26377;?#33021;好。桥壳钢加工后的宏观实物及微观组织见图4。该钢厂与某车桥公司联合开发LQK510桥壳钢,通过铌钛复合成分设?#30130;?#28860;钢工序采用LF精炼控制夹杂物,中板轧制过程通过?#23454;?#24310;长加热时间和低温大压下工艺,使钢板获得均匀细小的铁素体和珠光体组织,带状组织控制在3级以内,钢板具有良好的?#30001;?#29575;,能满足冷冲压成形,表4为某钢厂典型的桥壳钢及其力学性能。

        3.5汽车结构用钢热轧汽车结构钢种类繁多,一般多为小的结构件,主要包括日标及德标的SAPH、QSTEM、SPFH系列汽车结构用钢,因为加工的零件复杂多样,且涉及到焊接,往往需要有较好的冷冲压成形性,碳质量分数不超过0.12%。?#22771;?#36234;来越多的汽配厂希望使用表面质量好,酸洗状态交货的汽车结构用钢,这也制约某钢厂汽车结构用钢的市场开拓。汽车结构钢加工后的宏观实物及微观组织见图5。该钢厂?#22771;?#20027;要生产SAPH系列的汽车结构用钢,该系列钢种属于普碳系列,转炉工序通过严格控制P、S、Si等元素及夹杂物,热轧工序通过控轧控冷获得高的?#30001;?#29575;和低的屈强比,使钢板获得良好的成形性和焊?#26377;?#33021;。2013年该钢厂又与广东某汽配公?#31454;?#20316;,开发适合折弯的SS400-L和Q345B-L热卷,表5为某钢厂典型的汽车结构钢及其力学性能。

        4展望

        近十年来,某钢厂成功开发车轮、车厢、大梁、桥壳和汽车结构件共5大系列19个牌号的热轧汽车用钢,部分牌号产品顺利通过IATF16949汽车质量体?#31561;现ぃ?#20135;品成功应用于广西、湖?#34180;?#22235;川等地的多?#33402;?#36710;及零?#32771;?#29983;产企业。通过生产热轧汽车用钢,某钢厂炼钢和轧钢工艺技术水平得到大幅提升,产品结构进一步优化。该厂正在进行热连轧工艺装备的升级改造以及沿海项目的推进,未来在热轧汽车用钢的研发、生产和应用上将开展以下几个方面的工作,以满足我国汽车工业轻量化的发展需要。(1)重点开发屈服强度700MPa以上的第三代热轧汽车结构用钢[3],另外,根据未来发展考虑开发汽车结构用酸洗板。(2)重点开展热轧高强度汽车板组织性能均匀性控制、低残余应力控制、高精度板形尺寸控制、表面质量综合控制、成形性控制?#30830;?#38754;的研究。(3)重点进行热轧汽车用钢的市场推广,通过EVI模式,充分了解汽车厂家对产品的技术要求,为用户新产品开发及选材提供更优的产品和个性化服务。

        参考文献

        1梅蓉俊,陈凌峰,?#32321;?宝钢热轧汽车用钢生产现状及发展趋势.轧钢,2004,(4):29

        2樊雷,邓深,袁勤攀.柳钢750MPa超高强度汽车大梁板试制开发.柳钢科技,2014,(1):10~13

        3王新江,韦弦,万国喜.安钢商用汽车轻量化用钢研究进展.河南冶金,2015,(4):2

        作者:袁勤攀 邓深 樊雷 杨跃标 单位:技术?#34892;?

        柳钢科技杂志责任编辑:张雨    阅读:人次
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