我国汽车用钢板的现状和研究进展

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钢铁/981017
钢铁 IRON&STEEL
1998年10月第33卷第10期
我国汽车用钢板的现状和研究进展
王先进 茹 铮 马衍伟
(北京科技大学)
科技期刊
摘 要 介绍了我国汽车用钢板的生产现状,并就我国汽车板生产存在的问题进行了分析。最后 着重论述了我国超深冲IF钢的研究进展。 关键词 汽车 热轧板 冷轧板 镀层板 高强板
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表 2 2000年我国汽车工业镀锌钢板的需求量
Table 2 The total demand for coated steel sheets in China by the year 2000
产品种百度文库 需求量/万t
单面热镀锌钢板 7.0
双面热镀锌钢板 16.0
单面电镀锌钢板 7.2
双面电镀锌钢板 7.5
国内于80年代初开始研制与开发加磷钢板。鞍钢、武钢与宝钢都有系列的加磷钢板正式生产 供应。国内各主要汽车厂家已经正式采用加磷钢板制造汽车车身零件,取得了显著的经济效益, 一汽在CA1091载重汽车上每车已经使用加磷钢板67 kg,按年产10万辆车计,每年用加磷钢板6 700 t,可以节约钢材约670 t,降低钢材费用约150 万元。 高强度系列汽车板中,440 MPa冷轧深冲高强钢板以及大于490~690 MPa级高级别冷轧钢板 尚不能生产,780~980 MPa级高强钢板国内尚属空白。目前国内只能生产370 MPa级含磷钢板, 490级高强钢板尚处于研制阶段。为进一步满足国内汽车板的需求,宝钢、武钢都计划在“九 五”期间开发完善并形成系列,同时试制以超低碳钢为基础的高强度深冲钢板。 综上所述,在汽车用钢板生产方面,我国现有水平与国外先进水平相比差距很大,具体总结 如下。 (1) 钢板产量无法满足汽车工业的需求。目前汽车生产所用的钢板仍主要依赖进口。1993年 全国生产冷轧薄钢板382万t,供汽车工业用冷轧薄钢板仅为42.4万t。其中,宝钢冷轧薄钢板产量 为210万t,供汽车工业用量为19.2万t;武钢产量为104.2万t,供汽车工业用量为9.4万t,鞍钢产量 为67.8万t,供汽车工业用量为13.8万t。1993年进口冷轧钢板为278万t。最新统计,1996年国内共 生产汽车用冷轧钢板63万t。总之,国产冷轧薄钢板数量远远满足不了汽车工业需要。 (2) 钢板品种和规格达不到引进轿车的要求。能够自行生产的汽车用钢板品种只能达到需求 的1/3,特别是从国外引进轿车生产线的多样化,使得这一矛盾更为突出。 (3) 钢板质量稳定性差,主要表现在力学性能和成型性能的均匀和稳定性差,以及表面质量 差。
钢板也不能生产,无锌花、小锌花热镀锌板还处于研制阶段。上述国内无法生产的品种只能依靠 进口。 2.4 高强钢板 为了减轻车重和提高安全性,近年来,汽车用钢板向高强度化发展成为一种趋势。其中有加 磷钢板、低合金钢板、双相钢、BH钢板等,后两种钢板我国正在开发中。
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2 国内汽车用钢板的生产现状
2.1 热轧板 热轧板主要用于制造汽车车架纵梁、横梁、刹车盘和车轮等受力零件,中卡和轻卡每车分别 耗用600 kg和350 kg。到2000年我国汽车工业各种车型将需热轧钢板约70万t,其中汽车大梁板57万 t,车轮用钢5.5万t,桥壳钢9万t[2]。
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注:σs为屈服强度;σb为抗拉强度;σs/σb为屈强比;δ为伸长率;n为加工硬化指数;r
为塑性应变比。 (2) 宽面冷轧薄板、O5板 宽面冷轧薄板主要用于冲制各类汽车车体的顶盖和底板等零件,以裸板或作为电镀和热镀锌 的基板使用,要求具有优良的深冲性能。O5板要求钢板表面无任何缺陷,并具有不影响优质涂 漆电镀的外观。这些钢板目前国内生产还有难度,还要开展科研工作和技术攻关加以解决。而且 各汽车厂家由于生产的汽车品种和车型不同,所用钢板板面宽度亦不同。在现有车型中,最宽板 面的规格范围:厚度(t)=0.7~1.5 mm,宽度(w)=1 625~1 950 mm,钢板表面质量要求达到O5 板的要求。一汽的奥迪和东风的富康ZX轿车[3]的顶盖和底板都需宽度在1 700 mm以上的冷轧 宽面板作电镀锌和热镀锌板的基板;捷达和小红旗轿车的外表零件(如侧围外板、门外板)等需要 O5冷轧板。 北京吉普切诺基冷轧深冲钢板的厚度范围为0.8~3.0 mm,宽度范围为685~1 650 mm,实 际使用的材料有宝钢St14钢板、进口板。进口板主要有:冷轧宽面板和深冲性能要求较高的冷轧 板,用于冲制切诺基顶盖(0.8 mm×1 550 mm×2 300 mm)、切诺基前后低板(0.8 mm×1 650 mm×c)和机油盘等零件[4]。 天津夏利冷轧深冲板主要靠从日本进口,仅厚度在0.9 mm以上的使用宝钢的St14钢。宝钢 St14钢占冷轧深冲薄板的12 %。用于内部小件的普通冷轧薄板主要以08Al钢为主[5]。 宝钢从1990年开始试生产O5板,并在上海大众汽车公司投入使用。1996年宝钢又向一汽提供 了O5板用于生产小红旗轿车(CA7220)。但是宝钢O5板合格率只有60 %,至于O5表面的镀锌钢 板,生产难度更大,尚须采取有力措施,加以攻关解决。 (3) 超深冲IF钢板 IF钢是第三代汽车用深冲钢。我国宝钢、武钢与北科大合作开发出IF钢,并已投入批量生 产。宝钢开发了IF钢的系列产品,Ti-IF钢的性能达到DDQ、EDDQ级的水平,可满足大部分难冲 件的要求。以钛为主复合添加微量铌的(Ti+Nb)-IF钢,在钢质纯净和高温退火的条件下性能可达 到S-EDDQ级的水平,并可被用于深冲电镀锌和深冲热镀锌的基板。宝钢生产的IF钢在一汽、东 风和北内用于制作载重车难冲压件如侧围外板、翼子板、油底壳等,使用情况良好。目前宝钢正 在试制用于轿车外覆盖件的IF钢冷轧板。 我国生产的IF钢的碳含量一般在0.003 %~0.005 %, 值在2.0左右。但是由于IF钢对技术、设 备条件要求比较高,目前生产难度比较大,性能也不稳定。主要问题是:冶炼成分不稳定;没有 专用的保护渣等而造成冶炼后的增碳;轧机能力不足,部分规格产品的压下量不够;目前较多采 用罩式退火的方法进行生产,并且是氢氮式退火,这不是生产IF钢的最佳方法;还有技术掌握、 工人操作、生产管理等方面的问题。当务之急是加快IF钢的冶金技术研究和设备改造步伐,尽早 形成稳定的规模化生产IF钢及其系列品种的局面。 2.3 镀层板 为了确保轿车有足够的抗腐蚀性能,如5~10年的耐蚀目标,轿车车体大量使用各类镀层 板,主要包括热镀锌钢板、电镀锌钢板和有机涂层钢板,它们主要用来制造轿车的外板和内板, 每车用量最高的达580 kg,占整车钢板用量约70 %。 2000年我国汽车工业镀锌钢板的需求量见表2。国内薄板镀锌机组多达14套,但改良型的森 吉米尔连续热镀锌机组只有两套,武钢能力为17万t/a,宝钢能力为35万t/a;电镀锌机组仅有宝钢 一套,能力为15万t/a[6]。在镀锌钢板品种方面,单面热镀锌钢板尚属空白,宝钢只能生产50 g/ m2以下电镀锌窄板和22 g/m2的宽面电镀锌板,而汽车用镀锌钢板大部分要求每面镀锌层重50~ 100 g/m2;另外,高强度热镀锌板(σb>340 MPa)、超深冲镀锌板以及宽幅(>1 850 mm)热镀锌
K08AlZF 140 08AlZF 180 SPCEN 165
315 0.45 42 0.251 1.1 0.035 305 0.59 44 0.204 1.76 0.56 315 0.52 50 0.255 1.71 0.38
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1 前言
根据《汽车工业“九五”规划纲要》,至2000年我国汽车产量为270万辆,其中轿车130万 辆。经预测共需钢板218万t,其中热轧钢板90万t,冷轧钢板128万t。至2010年,我国汽车产量为 600万辆,其中轿车400万辆,共需钢板410万t。因此,我国必须大力提高汽车钢板产量,以满足 汽车工业发展的需要。 1996年我国钢产量超过1亿t,成为产钢大国。但是我国目前的汽车板产量和质量还不能满足 汽车工业的需求,随着汽车产量的不断增加,此缺口还会加大。1996年我国汽车工业共需汽车板 125万t,其中热轧钢板44.85万t,全部由国内提供,国内生产冷轧钢板63万t,其余约17万t冷轧钢 板和镀层板由国外进口钢板提供,主要是用于生产轿车的高品质钢板。 我国钢铁工业和汽车工业相互合作,经过多年努力,目前对中型卡车的用材基本可以满足, 但轻型车特别是轿车用钢板的问题较多。这是因为后者对钢材品种、质量和规格等方面提出了更 高更新的要求。尽管1996年我国钢产量居世界第一位,但是在钢材品种、质量和规格等方面远远 不能满足引进轿车的要求。
表 1 我国08Al钢与日本SPCEN钢成型性能比较
Table 1 Comparison of mechanical properties of 08Al produced by China and SPCEN produced by Japan
钢种 σs/MPa σb/MPa σs/σb δ/% n r Δr
ABSTRACT The present status of automobile industry in China and its demand for steel sheets are introduced briefly.The progress in research work of IF steels in China including further improvement on γ-value through texture and precipitation control is emphatically narrated. KEY WORDS automobile,hot rolled steel sheet,cold rolled steel sheet,coated steel sheet,high strength steel sheet
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(1) 汽车大梁用钢板 目前,我国汽车大梁的生产主要分钛钢系列、铌钢系列和16MnL、09SiV等,牌号很多 [2],强度级别主要为370 MPa和510 MPa两种,品种不全。另外,受轧机能力的限制,批量供应 小于3 mm的高强度钢板也有困难。在双相钢的开发上,武钢和宝钢分别开发了RS50和B490两个 490 MPa级F+B双相钢板,成功地应用于切诺基车轮的生产,现在一汽正在用此材料试制大梁,效 果很好。 (2) 车轮用钢板 车轮用钢分轮辐和轮辋用钢板,要求钢板应具有严格的尺寸公差,较好的表面质量,良好的 成型、疲劳和焊接等性能。中型载重车、轻型载重车、面包车和轿车每车车轮用钢分别为300、 123、55、52 kg。 根据国内汽车工业,特别是引进轿车和轻型车车轮用钢板的需要,宝钢和武钢分别开发了几 种车轮用钢板。在品种、质量和数量上基本可以满足汽车生产的需要,但与国外比仍有差距,如 桑塔纳轿车车轮用的轮辐板要求尺寸公差为(4.95+0.15) mm,国外生产的热轧钢板可以达到,国 内的钢板公差只能作到(5.0+0.20) mm。在表面质量上,汽车厂要求车轮用钢板以配洗涂油的方式 供货,但宝钢和武钢的酸洗能力有限,暂时无法解决。 (3) 桥壳用钢板 我国目前尚没有专用的桥壳用钢板,这一品种在国内尚处于空白状态。宝钢和武钢正在试制 该品种钢板,其中部分产品已进入试生产阶段(如BQK440),试用情况良好。产品的规格、尺寸 精度、表面质量及成型、焊接等各方面性能均能满足桥壳制造要求。 2.2 冷轧薄板 (1) 低碳深冲钢板 冷轧深冲钢板是汽车工业使用时间最长,也是用量最多的品种。目前,我国汽车用深冲板的 产品大体分为两大类:一类是我国独立开发的按标准GB5213—85组织生产的以08AlZF、HF、F级 为代表的铝镇静钢深冲钢;另一类是按引进专利生产的St14和SPCEN系列。其可以满足汽车工业 的部分需要,特别是对卡车的供应没有大的问题,但是大量用于轿车还需做工作。主要的问题是 性能不稳定,表面质量难于满足轿车的要求,无缺陷表面的O5板成品率低,普通表面板的划 伤、锈蚀、残留碳也较多。我国也已开发了微碳的新型深冲钢,并已投产。宝钢有St15钢,武钢 有03Al钢,但是目前尚处于试生产阶段,还不能完全替代St14和08Al钢。 表1是我国08Al钢与日本SPCEN钢成型性能的比较[1]。从中看出,国外产品特点是各项指 标的均衡性好,而我国的08Al系列钢在综合性能上有一定差距,从而造成了整体水平差距。
PRESENT OF AUTOMOTIVE SHEET PRODUCTION AND PROGRESS IN RESEARCH WORK IN CHINA
WANG Xianjin RU Zheng MA Yanwei (University of Science and Technology Beijing)
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