鞍钢高品质汽车板生产现状及发展

鞍钢高品质汽车板生产现状及发展
王衍平1 蔡恒君1刘仁东2郭金宇2高毅1王跃1 崔恒3
(1．鞍钢股份公司冷轧厂，辽宁鞍山114021；2．鞍钢股份公司技术中心，辽宁鞍山114003；3．鞍
钢股份公司市场营销部，辽宁鞍山114009)
摘要鞍钢通过技术引进和自主创新，建成了多条具有国际先进水平的汽车板生产线，形成了高品质汽车板的核心生产技术。

目前，鞍钢已经开发出以IF钢为代表的深冲钢系列，以烘烤硬化钢为代表的高强深冲钢系列，以双相、TRIP钢为代表的先进高强钢系列，以O5板为代表的高表面质量的冷轧板系列，并根据用户的个性需求，开发具有不同特性的冷轧钢板。

下一步，鞍钢将通过下一代汽车用钢的开发和用户应用技术研究，为汽车行业的轻量化进程提供有力的技术支持。

关键词鞍钢高品质汽车板下一代汽车用钢用户应用技术
Development of High Quality Automotive Steel Plate in Ansteel Company Wang Yanping1 Cai Hengjun1 Liu Rendong2 Guo Jinyu2 Gao Yi1 Wang Yue1 Cui Heng3
(1. Cold Rolling Steel Plant of Angang Co., Ltd., Anshan 114021, China;
2. Technology Center of Angang Steel ., Ltd., Anshan 114009, China;
3. Sales and Marketing Division of Angang Steel Co., Ltd., Anshan 1143003, China.)
Abstract：By means of technological introduction and self-innovation, Ansteel Company built a number of automotive production lines with international leading level, formed key production technology of high quality automotive steel plate. By now, Ansteel Company have developed deep-drawing steel series, high strength deep-drawing steel series, advanced high strength steel series and high quality surface steel series. Meanwhile, Ansteel Company developed cold rolled steel plate with characteristic to meet user’s individual requirements. In future, Ansteel Company will focus on the development of next generation automotive steel and user’s application technology and provide technical support to the development of automotive industry.
Keywords: Ansteel Company, high quality automotive steel plate, next generation automotive steel plate, user’s application technology
1.前言
为满足现代汽车安全、轻量化、低排放、高寿命和低成本等发展需求，同时与镁、铝、工程塑料等轻质材料竞争，钢铁工业需要不断开发和采用新的生产技术，形成具有不同特点的冷轧及热轧汽车薄板系列，其中包括：（1）以提高成形性能为目标的深冲和超深冲钢板系列；（2）以安全和减重节能为目标的高强度钢板系列；（3）以提高汽车防腐能力、提高反光性能、涂漆性与美观的无缺陷为目标的高表面质量钢板系列等产品。

鞍钢经过“高起点、少投入、快产出、高效益”的技术改造，建成了以ASP为代表别的多条具有国际先进水平的高品质汽车板生产线，已成为中国汽车板的重要生产基地。

目前，鞍钢已经形成了完善的热轧、冷轧和热镀锌汽车板产品系列，开发了以DP、TRIP为代表的先进高强汽车板，下一步鞍钢将继续研发新一代汽车用钢，推进用户应用技术开发，为汽车工业的发展提供技术支持。

2.鞍钢高品质汽车板生产工艺流程、
设备和工艺技术
高品质汽车板品种、规格多、生产技术要求严格，生产高品质汽车板需要具有先进的装备条件，合理的工艺流程和以能稳定批量供货为核心的生产技术。

鞍钢通过技术引进和自主创新，建成了多条具有国际先进水平的汽车板生产线，形成了高品质汽车板的核心生产技术，通过导入了TS16949管理体系，形成了汽车板生产的质量管理体系，具备了生产高品质汽车板所需的设备、管理和核心生产技术等条件。

2.1鞍钢高品质汽车板生产工艺流程
鞍钢高品质汽车板生产工艺流程见图1。

从图1可知，鞍钢具备了多条热轧、冷轧、热镀锌的汽车板生产线，可以满足汽车板多品种、多规格的生产要求。

图1鞍钢高品质汽车板生产工艺流程
2.2鞍钢高品质汽车板生产设备
鞍钢通过技术引进和自主创新，建成了具有自主知识产权的ASP汽车板生产线，该生产线包括：采用顶底复吹和挡渣工艺的250吨转炉，LF、RH 精炼炉，采用电磁搅拌、在线调宽、高拉速等技术的中薄板坯连铸机，采用液压+电动的压下方式、带有AWC（自动宽度控制）功能的立辊设备、带有长行程AGC系统、LVC工作辊辊型技术、ASPB 变接触支持辊技术等热连轧机组，采用无头轧制、紊流酸洗、高级秒流量控制、板形闭环自动控制等技术的酸轧联合机组，采用国际先进的工艺设计建
成连续退火生产线，采用液压AEC、正、副弯辊、平整延伸率闭环自动控制及湿平整工艺的平整机组。

鞍钢与德国蒂森克虏伯合作投资，建成了2条年产80万吨热镀锌生产线，装备有容量为325吨的电感应加热式锌锅、立式感应合金化炉、配有Dressier型高压辊清洗系统的四辊光整机、Parsytec 在线表面质量检查系统等先进的生产设备和质量检验设备，生产的高品质汽车板达到国际先进水平。

2.3鞍钢高品质汽车板生产工艺技术
鞍钢与蒂森合作，引进了全套的汽车板生产技术，同时结合鞍钢生产的工艺特点，进行自主创新和系统集成，并入TS16949管理体系，形成了鞍钢汽车板核心生产工艺技术。

2.3.1纯净钢冶炼技术
纯净钢冶炼技术是生产以IF钢为代表的深冲汽车板的关键技术，鞍钢通过减少转炉氧化性渣进入钢包，控制转炉出钢钢水的氧含量，钢包渣脱氧及合理的钢水脱氧技术，中间包钢水全氧控制，功能耐火材料和辅助材料的使用，成功开发出纯净钢生产的关键技术，目前鞍钢纯净钢生产中五大元素总量为100ppm，IF钢的碳含量稳定控制小于10 ppm，IF钢的年生产量已达100 万吨。

2.3.2汽车外板（O5）的生产技术
表面无缺陷钢板（O5板）主要用于汽车的外板，是汽车板中生产难度最大的产品，体现了钢厂整体质量控制水平。

它涉及炼钢、热轧、酸洗、冷轧、退火、平整及包装等全过程，除了对各工序产生的缺陷进行严格控制外，还要求采用一贯的管理理念组织生产。

目前国内外采用传统铸坯生产深冲用钢已进入市场成熟期，研发主要集中在优化工艺、批量稳定供货、降低成本上，鞍钢在掌握传统的流程生产汽车外板（05）的生产技术基础上，攻克了采用ASP中薄板坯连铸连轧生产优质冷轧深冲汽车板的一系列关键工艺技术，在节约投资、降低成本、环境友好的条件下，开发出高质量轿车内外板，满足了汽车市场需求，并形成了自主知识产权。

汽车外板（05）年产量5万吨以上，品种合格率达到78%，已成功应用于一汽等多家汽车厂商制造的轿车上。

2.3.3 ASP生产线生产先进高强汽车板（DP、TRIP）技术
鞍钢生产的低碳低硅无铝(低铝) TRIP590和TRIP780钢突破了TRIP钢传统的合金设计理念，采用以磷或磷+钒代硅、铝，运用热力学和动力学计算与实验室实践相结合，使成分、工艺设计更加科学合理，这类TRIP钢成本低、可镀、可焊，低温韧性好，工业生产方便，使这类钢在相图计算研究领域达到国际领先水平，具有原创性和先进性。

低碳低硅无铝(低铝) TRIP590和TRIP780钢在ASP中薄板坯连铸连轧生产线成功生产，工艺先进、稳定，钢板的性能达到及优于国外同类产品实物水平。

低碳低硅无铝(低铝) TRIP590和TRIP780钢成功应用于一汽奔腾系列、上海汇众ISTANA多种关键件、保安件和防撞件,满足了产品的设计要求，同时实现了轻量化，产品综合性能处于国际先进水平。

2.3.4 高表面质量汽车大梁板系列开发
鞍钢高表面质量汽车大梁用热轧黑皮钢主要是针对第一汽车集团公司生产的需求，在汽车大梁用钢板基础上进行开发的。

目的是免去酸洗工序，进行直接冲压汽车大梁。

黑皮钢板的力学性能与大梁钢一致，钢板表面质量相应提高，主要是氧化层结构中Fe3O4比例达70%以上，氧化层平均厚度小于15μm，在冲压汽车大梁等结构件时，氧化皮脱落较少，满足了无酸洗直接冲压汽车大梁的生产需要，已提供第一汽车集团公司汽车大梁用热轧黑皮表面钢355L-Z、380L-Z、500L-Z 达10余万吨，达到了环保、节能及降低生产成本的效果。

目前一汽青岛汽车公司正在试用鞍钢黑皮钢进行生产前期试验，准备采用鞍钢黑皮钢以免去酸洗及喷丸工序制造汽车大梁，预计年用量在6～7万吨。

3.鞍钢高品质汽车板开发
3.1 鞍钢高品质汽车板产品系列
鞍钢高品质汽车板产品系列，包括以IF钢为代表的深冲系列冷轧、热镀锌品种，以烘烤硬化钢为代表的高强深冲系列，以双相、TRIP钢为代表的先进高强钢系列，以O5板为代表的高表面质量的冷轧板系列。

3.2 鞍钢高品质汽车板介绍
3.2.1 满足用户个性化要求，以IF钢为代表的深冲系列冷轧、热镀锌品种
图2 满足用户个性需求的IF 钢系列
目前，鞍钢在传统的IF 钢基础上，根据用户的个性需求，开发了高屈服强度IF 钢、高延伸率IF 钢、高r 值IF 钢和高表面质量IF 钢，其中：在稳定批量供货的条件下，高屈服强度IF 钢，屈服强度≥150 N /mm 2；高延伸率IF 钢，延伸率A80≥46%；高r 值IF 钢，r 值达到3.2；高表面质量IF 钢板，表面质量达到O5板要求的水平。

3.2.2 以烘烤硬化钢为代表的高强深冲系列冷轧、热镀锌品种
图3 高强深冲钢系列
含磷钢是鞍钢研制开发最早的一种高强度汽车覆盖件冲压用钢，其基本原理是通过转炉将低碳铝镇静钢的碳含量降为微碳，通过添加Al 元素来除去钢中的间隙原子N ，通过添加适量比例的P 、Mn 等元素来强化。

目前鞍钢已经开发出抗拉强度级别为340、380、440N/mm 2的含磷钢，并实现批量供货。

鞍钢生产的含磷钢的力学性能指标如表1所示。

表1 鞍钢含磷钢的力学性能
Rel N /mm 2 Rm N/mm 2
A 80 %
180P2 标准 180~280 ≥340
≥30
实物性能 240 385 38 220P2 标准 220~320 ≥380 ≥28 实物性能 250 420 33 260P2 标准 260~360 ≥440 ≥26
实物性能
300
470 30
高强度IF 钢是在传统的IF 钢基础上，通过添加Mn 、P 等固溶强化元素来提高钢材的强度同时保证良好的塑性，其工艺控制根据添加微合金化元素（Nb 、Ti 、Nb-Ti 复合）的不同，分别采用“两
高两低”或“三高一低”的热轧工艺制度，获得铁素体金相组织和有利于深冲的织构组分。

目前，鞍钢已经成功开发出含Ti 、含Nb 和Nb-Ti 复合的高强度IF 钢，抗拉强度分别为340和370N/mm 2，并
实现批量供货，其主要的力学性能如表2所示。

表2 鞍钢高强度IF钢的力学性能
Rel N/mm2
Rm
N/mm2
A80
%
n r
CR180IF 标准180~240 ≥340 ≥34 ≥0.19 ≥1.70 实物性能200 365 38 0.21 1.95 CR220IF 标准220~280 ≥370 ≥32 ≥0.17 ≥1.50 实物性能250 405 36 0.19 1.74
烘烤硬化钢，是在低碳或超低碳钢的基础上，通过添加微合金元素Nb、Ti或V而制成的烘烤硬化冷轧钢板，也是兼有优良深冲性能和高的烘烤硬化性能的新型优质汽车用薄板。

鞍钢生产的烘烤硬化钢系列包括140H1、180H1两个强度级别，其典型性能指标如表3所示
表3 鞍钢烘烤硬化钢的力学性能
Rel N/mm2
Rm
N/mm2
A80
%
n r BH
N/mm2
CR140BH 标准140~200 ≥270 ≥36 ≥0.20 ≥1.80 ≥30 实物性能165 310 40 0.21 2.00 40 CR180BH 标准180~240 ≥300 ≥32 ≥0.18 ≥1.60 ≥30 实物性能210 330 35 0.20 1.80 40
超细晶高强度深冲板，是在传统高强IF钢的基础上通过增加C和Nb的含量，在钢中形成细小弥散的Nb（CN）沉淀，得到细晶组织。

该钢种综合利用了固溶强化、细晶强化、弥散强化等多种强化手段，得到具有综合性能优异的高强度IF钢。

鞍钢已经研制开发出强度级别分别为370、410、440N/mm2的细晶IF钢，其典型性能指标如表4所示。

表4 超细晶高强度深冲钢板的力学性能
Rel N/mm2
Rm
N/mm2
A80
%
ASFG340技术协议≥180 ≥340 ≥38 实物性能215 365 42 ASFG390 技术协议≥210 ≥390 ≥36 实物性能235 424 39 ASFG440 技术协议≥240 ≥440 ≥34 实物性能266 465 37
冷轧各向同性钢是用于汽车外板的普通高强度钢，以使冲压汽车外板时不发生皱折制耳，而且零件具有高的抗凹性。

目前的强度级别（屈服强度）有220、260、280、300 N/mm2，目前鞍钢已经研制开发出强度级别为260和280 N/mm2级的各向同性钢，典型的性能指标如表5所示。

表5 鞍钢各向同性钢的力学性能
Rel N/mm2
Rm
N/mm2
A80
%
△r
CR260IS 标准260~320 ≥320 ≥30 ±0.15 实物性能285 380 35 0.12 CR280IS 标准280~340 ≥340 ≥26 ±0.15 实物性能300 400 30 0.10
3.2.3以先进高强汽车板DP、TRIP为代表的高强系列冷轧、热镀锌品种
图5 先进高强钢系列
鞍钢生产的先进高强汽车板主要有冷轧双相钢、热镀锌双相钢和冷轧TRIP钢，主要品种如图5所示。

其中：双相钢是应用范围最广的一种先进高强度汽车板，在ULSAB-A VC项目中，双相钢在车身用钢中用量达到80%。

与传统的汽车结构用钢相比（高强度低合金钢），双相钢具有低屈强比、高强度、高延伸率、高初始加工硬化率的特点，广泛应用于汽车结构件。

目前，鞍钢生产的冷轧双相钢包括450、490、590、780 N/mm2共4个强度级别，热镀锌双相钢包括490、590 N/mm2共2个强度级别，其典型力学性能指标分别如表6和7所示，目前980 N/mm2级冷轧双相钢和780 N/mm2级热镀锌双相钢正在研制中。

表6 鞍钢冷轧双相钢的力学性能
Rp0.2 N/mm2
Rm
N/mm2
A80
%
n90
CR260/450DP 标准260~340 ≥450 ≥27 ≥0.21 实物性能280 480 32 0.24 CR300/500DP 标准300~400 ≥500 ≥24 ≥0.19 实物性能340 545 28 0.22 CR340/590DP 标准340~460 ≥590 ≥19 ≥0.17 实物性能390 625 23 0.19 CR420/780DP 标准420~560 ≥780 ≥14 ≥0.15 实物性能450 815 17 0.17
表7 鞍钢热镀锌双相钢的力学性能
Rp0.2 N/mm2
Rm
N/mm2
A80
%
n90
RDP 490 标准300~400 490 27 0.21 实物性能340 525 32 0.25 RDP 590 标准340~460 590 24 0.19 实物性能380 635 28 0.23
相变诱发塑性钢，以其高强度和优异的成形性能吸引了各国学者的广泛关注。

传统的TRIP 钢通常采用高Si 的成分设计，尽管较高的Si 含量能够有效地抑制渗碳体析出，提高TRIP 效应；但是，高的Si 含量导致钢板表面产生氧化铁皮，影响表面质量，同时不利于热镀锌。

在此背景下，开发低Si 含量的TRIP 钢成为TRIP 钢主要的研究方向，如采用以Al 代Si 的方法，其优点是解决了钢板表面的质量问题，但过高的Al 含量使TRIP 钢在连铸生产时容易堵塞结晶器水口，特别是在中厚板坯连铸时
更为严重。

为解决这一问题，鞍钢通过对V 、Ti 、P 等元素合理搭配，开发出低Si 无Al 的TRIP 钢，在鞍钢ASP 生产线上生产的TRIP 钢具有成本低、工艺稳定、性能优良、能够满足用户要求的特点，钢板的性能达到及优于国外同类产品实物水平。

目前鞍钢已经研制开发出强度级别为590和780N/mm 2的TRIP 钢，并实现批量供货，980N/mm 2级TRIP 钢正在研制开发中。

鞍钢生产的TRIP 钢的力学性能如表8所示。

表8 鞍钢相变诱导塑性钢的力学性能
Reh N/mm 2 Rm N/mm 2 A 80 % CR380/590TRIP
标准 ≥380 ≥590 ≥24
实物性能 410 635 31 CR420/780TRIP
标准 ≥420 ≥780 ≥21
实物性能
460
815
26
图6和图7分别是鞍钢产TRIP590和TRIP780钢在汽车零部件上的典型应用，TRIP590主要用于加强筋、防撞梁等零件，TRIP780主要用于A 柱、B 柱、防撞梁等零件。

图6 TRIP590的典型应用
图7 TRIP780的典型应用
3.2.3鞍钢孪晶诱导塑性钢的研制开发 孪晶诱导塑性（TWIP ）钢，又叫高锰钢，通常采用高锰高铝的成分设计，其性能特点是具有高强度和极高的延展性，同时还具有高的能量吸收能力，是一种集高强度、高塑性和高加工硬化率性能于一体的理想的汽车用钢。

TWIP 钢的基体组织为纯的奥氏体组织，主要
的变形方式为孪晶。

目前，鞍钢已在实验室研制出冷轧TWIP590和TWIP780，其力学性能分别如表9所示。

正在研制开发TWIP980，冷轧TWIP780的力学性能和金相组织分别如图8和9所示。

p0.2N/mm 2 N/mm 2 50% TWIP590
研发目标 ≥250 ≥590 ≥65 实物性能 300 654 75 TWIP780
研发目标 ≥300 ≥780 ≥50
图8 TWIP780的力学性能 图9 TWIP780的金相照片
表10 鞍钢冷轧高强度汽车板开发状况
品种系列
抗拉强度级别 N/mm 2
340
370 410 440 490 590 780 980 1180 含磷钢 ● ● ● ● 高强IF 钢 ● ● 超细晶高强度IF 钢 ● ● ● 烘烤硬化钢 ● ○ ○ ○ 各向同性钢 ● ○ ○ 低合金钢 ● ● ● 双相钢 ● ● ● ● ○ ○ TRIP ● ● ○ ○ TWIP
○
○
○
○
●研制开发成功，○正在研制开发
4.鞍钢高品质汽车板的下一步发展
图10 下一代汽车用钢的研制
鞍钢高品质汽车钢板的开发将集中在钢种的个性化、细晶化、纯净化、组织控制精细化、低成本化等核心生产技术，继续开发具有高凸缘性、高延伸率的高强双相钢系列、超细晶TRIP钢系列、继续开展TWIP钢机理研究，为实现工业生产做准备，特别是将集中力量开发下一代高强度汽车用钢系列，如图10所示。

鞍钢将进一步同汽车厂合作，开展成形、焊接、涂镀、热成形等用户应用技术研究，加快推进前期介入。

巩固和强化同汽车厂形成的战略联盟，优化和加快剪切中心、激光拼焊的布局和建设。

继续坚持与国际知名钢铁企业的合作，建设汽车板电镀锌生产线。

5.结束语
鞍钢经过几年来持续改进和开发，建成了具有国际先进水平的汽车板生产线，形成了不同系列的冷轧高强度汽车板系列产品，用于制造车身覆盖件和结构件，满足了汽车工业的要求。

今后，鞍钢将根据汽车用钢的发展趋势和用户需求，开发低成本、个性化突出、性能优良的汽车用钢，开展用户应用技术研究，为汽车工业的轻量化进程提供技术支持。