熱軋汽車用鋼的研發(fā)現(xiàn)狀分析范文

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摘要：總結(jié)分析某鋼廠車輪鋼、大梁鋼、車廂鋼、橋殼鋼和汽車結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)現(xiàn)狀和產(chǎn)品特點，并進行展望。

關(guān)鍵詞：汽車用鋼；產(chǎn)品；現(xiàn)狀；展望

1前言

中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2017年中國汽車銷量2887.89萬輛，其中乘用車占比85.59%，商用車占比14.41%，連續(xù)多年中國汽車產(chǎn)銷量位居世界第一位。隨著我國汽車行業(yè)的高速發(fā)展，汽車用鋼已經(jīng)成為各大鋼鐵企業(yè)發(fā)展重點，在一定程度上也是鋼鐵企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)能力的試金石。為滿足汽車工業(yè)的需求，提高熱軋產(chǎn)品的市場競爭力，某鋼廠在2032和1450熱連軋生產(chǎn)線及2800中厚板生產(chǎn)線，研究開發(fā)了車輪鋼、大梁鋼、車廂鋼、橋殼鋼和汽車結(jié)構(gòu)鋼等系列熱軋汽車用鋼，產(chǎn)品廣泛應用于各類商用車及乘用車。本文總結(jié)分析該廠汽車用鋼研發(fā)現(xiàn)狀，并進行展望。

2主要工藝設備和工藝路徑

2.1軋鋼生產(chǎn)線介紹某鋼廠熱軋板帶廠具有2條熱連軋鋼帶生產(chǎn)線，其中2032mm生產(chǎn)線于2005年投產(chǎn)，1450mm生產(chǎn)線于2010年投產(chǎn)，主要設備為進步進式加熱爐、粗軋機、精軋機組、全自動層流控制冷卻線、在線表檢儀、板形儀、自動卷取機等。熱軋寬帶鋼生產(chǎn)線采用了多項軋鋼新技術(shù)，如：粗軋加強型立輥和寬度自由控制（AWC）、精軋厚度控制（AGC）等，保證產(chǎn)品尺寸精度高、板形好、性能穩(wěn)定。2條生產(chǎn)線的產(chǎn)能達700萬噸/年。中板廠2800生產(chǎn)線主要設備是帶液壓AGC功能和平面形狀控制系統(tǒng)的2800mm四輥可逆式粗軋機、連續(xù)推鋼式加熱爐、在線矯直機，配備雙邊剪（或圓盤剪）的2條精整線，先進的步進式冷床、可逆式翻板機、矯直厚度達100mm的厚板矯直機，年軋鋼能力達160萬噸，2011年又投入年熱處理能力為17萬噸的常化爐。

2.2熱軋汽車用鋼生產(chǎn)工藝路線板坯生產(chǎn)流程：鐵水預處理—頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐冶煉—LF精煉/RH精煉—板坯連鑄。熱連軋鋼帶生產(chǎn)流程：板坯加熱—高壓水除鱗—粗軋—熱卷箱—精軋除鱗—精軋—層流冷卻—卷曲—（平整/橫切開平）—檢驗取樣—包裝標識及入庫。熱軋鋼板生產(chǎn)流程：板坯加熱—高壓水除鱗—粗軋—精軋—熱矯直—精整定尺—檢驗及取樣—噴印標識及入庫。

3某鋼廠熱軋汽車結(jié)構(gòu)用鋼研發(fā)現(xiàn)狀

3.1車輪鋼鋼制車輪一般由輪輻和輪輞焊接組成，輪輻主要通過旋壓或沖壓而成，輪輞需要先焊接再沖壓，輪輻和輪輞焊接成車輪后還需要表面涂裝。車輪不僅是汽車重要的安全結(jié)構(gòu)件，且屬于外觀件，因此，要求鋼板具有嚴格的尺寸公差、高的表面質(zhì)量、良好的成型性、良好的耐疲勞和焊接等性能，且要求力學性能穩(wěn)定和均勻[1]。車輪鋼加工后的宏觀實物及微觀組織見圖1。該鋼廠已經(jīng)開發(fā)了抗拉強度300MPa、370(380)MPa和470MPa等3個級別的商用車車輪鋼，產(chǎn)品厚度為5～16mm，主要銷往當?shù)丶捌渲苓叺匿撊S。根據(jù)產(chǎn)品特點，生產(chǎn)過程重點是進行夾雜物和組織均勻性的控制，強度主要來源于碳和錳的固溶強化，470MPa級車輪鋼強度較高，還添加了少量的鈮，組織均為均勻細小的鐵素體和珠光體，表1為該廠典型的車輪鋼及力學性能。

3.2大梁鋼大梁鋼主要是用來制作商用車底盤車架，其車架總成包括橫梁、縱梁、加強件等，汽車大梁屬于商用車的承重件和安全件。汽車大梁主要采用沖壓和滾壓成型，再進行鉚接裝配及后續(xù)的涂裝。隨著國家相繼出臺商用車排放、裝載量、能耗等方面的政策和法律法規(guī)，大梁鋼的強度逐漸由常規(guī)的510MPa過渡到600MPa，甚至部分商用車底盤直接采用700～800MPa級超高強度大梁板。汽車大梁鋼對夾雜物、沖擊韌性、帶狀組織、成形性、板形、耐疲勞性等要求非常高，是目前熱軋汽車用鋼中生產(chǎn)難度最大的鋼種系列之一。大梁鋼加工后的宏觀實物及微觀組織見圖2。該鋼廠已經(jīng)開發(fā)了抗拉強度510MPa、590MPa、610MPa和750MPa等4個級別的大梁板，產(chǎn)品主要銷往柳州、十堰和成都等地的汽車廠。根據(jù)產(chǎn)品特點，主要采用低碳、高錳、鈮鈦復合的成分設計，軋制過程重點進行板形和組織性能的控制，組織為細小的鐵素體、珠光體及少量貝氏體的復合組織，帶狀組織2.0級以下[2]，表2為某鋼廠典型的大梁鋼及其力學性能。

3.3車廂鋼汽車車廂用鋼主要用于制造商用車車廂廂體，隨著我國對治理超載工作的加大以及高速公路計重收費工作的開展，公共物流領(lǐng)域車輛對降低自重的要求也越來越強烈。常規(guī)車廂通常采用Q235B和Q345B這類普通結(jié)構(gòu)鋼，隨著商用車輕量化的發(fā)展，車廂用鋼迅速提高至500MPa強度級別。該鋼廠也根據(jù)市場需求，先后開發(fā)出厚度2～20mm的LG600XT和LG750XT高強度車廂板，相對Q235B，鋼板減薄量達到約30%，車廂整體重量降低明顯。目前某鋼廠車廂板主要銷往柳州和十堰地區(qū)的改裝車廠，目前正在拓展成都市場，2010年至今累計市場投放量超過12萬噸，2017年又在2800中厚板生產(chǎn)線開發(fā)出薄規(guī)格超寬LG600XT鋼板。車廂鋼加工后的宏觀實物及微觀組織見圖3。車廂板不僅要求鋼板強度高，還要求鋼板平直。某鋼廠生產(chǎn)的高強度車廂鋼，主要采用鈦微合金化的低成本成分設計，通過細晶強化和析出強化獲得超高的強度，轉(zhuǎn)爐過程嚴格控制氧、氮、硫的含量，軋鋼過程精準控制軋制溫度和冷卻速度，以保證鋼中的碳氮化物能均勻細小析出并獲得細小的鐵素體，表3為某鋼廠典型的車廂鋼及其力學性能。

3.4橋殼鋼汽車橋殼橋殼，是安裝主減速器、差速器、半軸、輪裝配基體，其主要作用是支承并保護主減速器、差速器和半軸等，它是汽車行駛系統(tǒng)的主要構(gòu)件之一。微型車車橋一般采用SAPH400之類的汽車結(jié)構(gòu)鋼冷沖而成，載重汽車車橋大多采用10～14mm的鋼板冷沖或者熱沖后再焊接處理，受到環(huán)保及成本等因素影響，目前橋殼逐步轉(zhuǎn)為冷沖成形。因此，要求鋼板具有良好的沖壓成形性能，即要求鋼質(zhì)純凈、延伸率高、組織均勻、焊接性能好。橋殼鋼加工后的宏觀實物及微觀組織見圖4。該鋼廠與某車橋公司聯(lián)合開發(fā)LQK510橋殼鋼，通過鈮鈦復合成分設計，煉鋼工序采用LF精煉控制夾雜物，中板軋制過程通過適當延長加熱時間和低溫大壓下工藝，使鋼板獲得均勻細小的鐵素體和珠光體組織，帶狀組織控制在3級以內(nèi)，鋼板具有良好的延伸率，能滿足冷沖壓成形，表4為某鋼廠典型的橋殼鋼及其力學性能。

3.5汽車結(jié)構(gòu)用鋼熱軋汽車結(jié)構(gòu)鋼種類繁多，一般多為小的結(jié)構(gòu)件，主要包括日標及德標的SAPH、QSTEM、SPFH系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼，因為加工的零件復雜多樣，且涉及到焊接，往往需要有較好的冷沖壓成形性，碳質(zhì)量分數(shù)不超過0.12%。目前越來越多的汽配廠希望使用表面質(zhì)量好，酸洗狀態(tài)交貨的汽車結(jié)構(gòu)用鋼，這也制約某鋼廠汽車結(jié)構(gòu)用鋼的市場開拓。汽車結(jié)構(gòu)鋼加工后的宏觀實物及微觀組織見圖5。該鋼廠目前主要生產(chǎn)SAPH系列的汽車結(jié)構(gòu)用鋼，該系列鋼種屬于普碳系列，轉(zhuǎn)爐工序通過嚴格控制P、S、Si等元素及夾雜物，熱軋工序通過控軋控冷獲得高的延伸率和低的屈強比，使鋼板獲得良好的成形性和焊接性能。2013年該鋼廠又與廣東某汽配公司合作，開發(fā)適合折彎的SS400-L和Q345B-L熱卷，表5為某鋼廠典型的汽車結(jié)構(gòu)鋼及其力學性能。

4展望

近十年來，某鋼廠成功開發(fā)車輪、車廂、大梁、橋殼和汽車結(jié)構(gòu)件共5大系列19個牌號的熱軋汽車用鋼，部分牌號產(chǎn)品順利通過IATF16949汽車質(zhì)量體系認證，產(chǎn)品成功應用于廣西、湖北、四川等地的多家整車及零部件生產(chǎn)企業(yè)。通過生產(chǎn)熱軋汽車用鋼，某鋼廠煉鋼和軋鋼工藝技術(shù)水平得到大幅提升，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化。該廠正在進行熱連軋工藝裝備的升級改造以及沿海項目的推進，未來在熱軋汽車用鋼的研發(fā)、生產(chǎn)和應用上將開展以下幾個方面的工作，以滿足我國汽車工業(yè)輕量化的發(fā)展需要。（1）重點開發(fā)屈服強度700MPa以上的第三代熱軋汽車結(jié)構(gòu)用鋼[3]，另外，根據(jù)未來發(fā)展考慮開發(fā)汽車結(jié)構(gòu)用酸洗板。（2）重點開展熱軋高強度汽車板組織性能均勻性控制、低殘余應力控制、高精度板形尺寸控制、表面質(zhì)量綜合控制、成形性控制等方面的研究。（3）重點進行熱軋汽車用鋼的市場推廣，通過EVI模式，充分了解汽車廠家對產(chǎn)品的技術(shù)要求，為用戶新產(chǎn)品開發(fā)及選材提供更優(yōu)的產(chǎn)品和個性化服務。

參考文獻

1梅蓉俊，陳凌峰，梅冰.寶鋼熱軋汽車用鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.軋鋼，2004，（4）：29

2樊雷，鄧深，袁勤攀.柳鋼750MPa超高強度汽車大梁板試制開發(fā).柳鋼科技，2014，（1）：10～13

3王新江，韋弦，萬國喜.安鋼商用汽車輕量化用鋼研究進展.河南冶金，2015，(4)：2

作者：袁勤攀 鄧深 樊雷 楊躍標 單位：技術(shù)中心