國外汽車用鋼板開發(fā)新進(jìn)展

1、技術(shù)講座國外汽車用鋼板開發(fā)新進(jìn)展康永林(北京科技大學(xué)摘要綜述了國外汽車板研究開發(fā)的新進(jìn)展,重點(diǎn)介紹了板帶熱軋工藝中IF鋼熱軋卷取溫度控制、鐵素體區(qū)軋制、TR IP鋼、BH鋼、冷軋與退火工藝及鋼板表面質(zhì)量檢測與控制等汽車板品種、質(zhì)量研究開發(fā)的新成果。關(guān)鍵詞汽車板熱軋IF鋼退火質(zhì)量控制Advances i n the D evelop m en t of Autom ob ile Steel Sheets AbroadKang Yong lin(Be ij i ng Un iversity of Sc ience&TechnologyABSTRACTT h is pap er summ a

2、rizes the p rogress in the developm en t of au tom ob ile steel sheets ab road,stressing on the recen t resu lts of variety and quality of au tom ob ile sheet steels,such as co iling tem peratu re con tro l of stri p ho t ro lling,ferrite range ro lling,TR IP steel&BH steel sheets,co ld ro lling

3、,annealing p rocess and the quality con tro l of sheet su r2 face.Key W ordsA u tom ob ile sheetHo t ro llingIF steelA nnealingQ uality con tro l1引言汽車制造行業(yè)是薄鋼板的最大用戶,同時也是對薄鋼板品質(zhì)要求最高的部門。因此,近年來國內(nèi)外薄板的生產(chǎn)水平和發(fā)展主要是以汽車板為代表來評價,汽車的發(fā)展大大地促進(jìn)了現(xiàn)代汽車板的品種、質(zhì)量、性能上的提高,同時也促進(jìn)汽車板生產(chǎn)技術(shù)水平迅速發(fā)展。近幾年,國外在汽車板研究開發(fā)和生產(chǎn)上取得了一系列新進(jìn)展,如采用鐵素體區(qū)軋

4、制、開發(fā)TR IP鋼、生產(chǎn)加Cu高強(qiáng)IF鋼、超深沖BH板、進(jìn)行板材織構(gòu)及微觀組織控制、表面質(zhì)量控制等。2板帶熱軋工藝新進(jìn)展從近十年汽車板的發(fā)展來看,主要圍繞超深沖成形性、防腐蝕性能和開發(fā)高強(qiáng)鋼板。解決超深沖成形性主要通過降碳和提高鋼純凈度。近幾年來,鋼中含碳量的國際先進(jìn)水平已降到20×康永林教授北京科技大學(xué)壓力加工系郵編10008310-4%10×10-4%,眾所周知,鋼中含碳量與板材成形性重要指標(biāo)r值和總延伸率E l值有著十分密切的關(guān)系。為提高耐腐蝕性,T i2N b復(fù)合添加IF鋼作為鍍鋅基板得到開發(fā),以提高鍍層抗粉化剝落能力。最近在板帶熱軋工藝控制上,重點(diǎn)是:(1針對不

5、同T i,N b添加量合理控制卷取溫度;(2鐵素體區(qū)軋制工藝開發(fā);(3TR IP鋼的研制。211IF鋼熱軋卷取溫度控制最初的IF鋼是T i2IF鋼和N b2IF鋼,T i2IF 鋼在合金化成本上比N b2IF鋼低,且具有良好的成形性,由于其再結(jié)晶溫度低,退火溫度也較低,如果在鋼坯采用低溫加熱和熱軋時采用低溫卷取,可生產(chǎn)DDQ級T i2IF鋼。N b2T i2IF鋼熱鍍鋅層具有良好的抗粉化性能,其熱軋卷取溫度也與單獨(dú)加T i或N b不同。圖1表示含碳量25×10-4%30×10-4%的N b2IF鋼、T i2IF鋼、和N b2T i2IF鋼在600和720卷取溫度下的E l

6、值和r值隨N b、T i含量的變化1。06寶鋼技術(shù)1999年第1期 圖1N b 和T i 含量對IF 鋼E l 值和r 值的影響從降低生產(chǎn)成本和控制帶卷全長性能均勻性考慮,采取鋼坯低溫加熱,熱軋低溫卷取是有利的。通常由于析出處理在卷取過程中完成,因此IF 鋼的性能隨卷取溫度變化,而卷取溫度沿整個帶卷長度并不均勻,帶卷頭部溫度高,尾部溫度低,這兩部分的性能不如中間部分。這一現(xiàn)象在卷取溫度高于700時更為明顯。圖2表示在650和750卷取溫度下,T i 2IF 鋼的r 值、E l 值隨鋼坯加熱溫度的變化1?？梢姷蜏丶訜峥筛纳其摪逍阅?。采用1050加熱溫度和650卷取溫度時鋼板性能等于或高于采用12

7、50加熱和750卷取溫度時鋼的性能。其原因是T i 4C 2S 2在低加熱溫度下析出,而碳的清除在卷取之前就已開始。對N b 2T i 2IF 鋼采用低溫卷取,生成(T i ,N b 4C 2S 2,同樣可以獲得良好的板材特性2 。圖2熱軋條件對T i 2IF 鋼E l 值和r 值的影響圖例的化學(xué)成分%C012001010010100103001002701023212鐵素體區(qū)軋制近幾年,為了降低生產(chǎn)成本,同時獲得具有良好成形性能的熱軋板,IF 鋼鐵素體區(qū)熱軋工藝受到重視。研究結(jié)果表明:要達(dá)到高的r 值,需要調(diào)整鋼的成分和工藝條件。對低碳鋼(L C 、極低碳鋼(EL C 和超低碳IF 鋼(UL

8、 C 2IF ,在精軋機(jī)上,采用適當(dāng)?shù)能堉茐合侣?就有可能利用現(xiàn)有的軋機(jī)實(shí)現(xiàn)鐵素體區(qū)軋制。圖3清楚地表明了傳統(tǒng)熱軋工藝和新的鐵素體區(qū)熱軋工藝的區(qū)別3。碳含量對鐵素體區(qū)軋制屈服強(qiáng)度和延伸率的影響見圖44。UL C 2IF 鋼研究結(jié)果表明,在低溫(<800鐵素體區(qū)軋制,采用有效的潤滑可以生產(chǎn)r 值達(dá)到118的DDQ 級熱軋深沖板。在鐵素體區(qū)軋制工藝中,潤滑對性能起重要的作用,圖5表示采用潤滑和不采用潤滑時板材r 值的變化3。213具有良好拉延性能的TR IP 鋼近幾年,一種高強(qiáng)、低碳、低合金殘余奧氏體鋼,也稱TR IP 鋼(T ran sfo r m ati on 2induced p la

9、s 2ticity 受到重視,并得到開發(fā)和應(yīng)用。TR IP 鋼生產(chǎn)的主要工藝為在熱軋后通過控制冷卻以及卷取最終得到鐵素體+貝氏體+殘余奧氏體。鋼中奧氏體量占10%20%(體積百分?jǐn)?shù),具有較高的抗拉強(qiáng)度和延伸率。熱軋、冷軋TR IP 鋼強(qiáng)度級別均在590980M Pa 之間5,6。表1為590M Pa 和780M Pa 級別TR IP 鋼的主要成分與性能參數(shù),最近還新開發(fā)了加C r 和加V 的TR IP 鋼。與固溶強(qiáng)化鋼板、雙相鋼板和析出強(qiáng)化鋼板相比,TR IP 鋼具有明顯良好的拉延性能7(見圖6。16康永林國外汽車用鋼板開發(fā)新進(jìn)展 圖3鐵素體區(qū)熱軋工藝與傳統(tǒng)工藝比較表1殘余奧氏體鋼(TR IP

10、 鋼舉例6強(qiáng)度級別M Pa成分,%C Si M n 板厚mm Y P T S E l012011441156114598794 30圖4 碳含量對鐵素體區(qū)軋制后的性能的影響圖5鐵素體軋制工藝中潤滑對r 值的影響圖6殘余奧氏體冷軋鋼板的拉脹性能1殘余奧氏體鋼板;2固溶強(qiáng)化鋼板;3雙相鋼板;4析出強(qiáng)化鋼板3板帶冷軋與退火工藝在熱軋后采用高的冷軋壓下率和適當(dāng)?shù)母邷赝嘶鸸に囍贫扔欣贜D 111織構(gòu)的形成,以獲得優(yōu)異的深沖成形性。圖7表示T i 2IF 鋼經(jīng)不同熱軋條件后冷軋壓下率與r 值的關(guān)系1?？梢姴捎脽彳埞に嘇 和BL 2兩種鋼的r 值隨冷軋壓下率增加而明顯上升,冷軋壓下率可達(dá)80%以上。根據(jù)E

11、 1F 1W alker26寶鋼技術(shù)1999年第1期 和S 1L an teri 最近研究,對于一些低碳或超低碳鋼采用快速加熱短周期退火是可行的8,9。烘烤硬化鋼板(BH 板:B ake H ardern ing 的研究與應(yīng)用最近也有一些新的進(jìn)展。主要的研究開發(fā)有:(1超低碳BH 板的時效行為和力學(xué)特性,在時效溫度205時效時間11m in 后的BH 值達(dá)54M Pa ,其后隨時間增加BH 值基本不變;(2退火后的平整量一般大于015%,加T i 超低碳BH 鋼的退火溫度在700以上時,BH 值可達(dá)33M Pa ,且隨退火溫度增加基本不變;(3加N b 超低碳BH 鋼在退火溫度760以上時,B

12、H 值隨退火溫度增加而增加,r 值可達(dá)21221410 。圖7T i 2IF 鋼冷軋壓下率與r 值的關(guān)系A(chǔ) 傳統(tǒng)奧氏體區(qū)熱軋;BL 1鐵素體區(qū)潤滑熱軋,帶鋼不經(jīng)退火;BL 2帶鋼經(jīng)退火4鋼板表面質(zhì)量檢測與控制冷軋和熱軋鋼板表面質(zhì)量一直是衡量板帶質(zhì)量水平的重要方面,尤其對于汽車板顯得更為重要。最近德國正在研究開發(fā)熱軋、冷軋板帶表面質(zhì)量在線檢測和控制系統(tǒng)。實(shí)際上,板帶表面缺陷的產(chǎn)生貫穿于冶煉、連鑄到熱軋、冷軋、退火、精整、包裝的全部過程。根據(jù)Steffen B u rkhardt 的研究結(jié)果11:板帶表面缺陷類型的早期檢測和識別可能對工藝控制和操作進(jìn)行干預(yù)。該項(xiàng)技術(shù)是采用攝像系統(tǒng)對運(yùn)行和卷取過程中

13、的板帶表面缺陷進(jìn)行檢測、識別、分類并通過檔案系統(tǒng)比較,進(jìn)行過程控制。其缺陷檢測識別率達(dá)95%,缺陷分類可靠率在90%以上。研究結(jié)果表明,該項(xiàng)技術(shù)可以用于板帶熱軋及冷軋表面質(zhì)量檢測及控制。5結(jié)束語從國外汽車板生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢來看,新品種開發(fā)(如TR IP 鋼、BH 鋼、部分熱軋板代替冷軋板(如鐵素體區(qū)熱軋、溫軋薄帶、優(yōu)化工藝、節(jié)省能源、降低成本(如采取板坯低溫加熱、合理控制退火溫度和時間、板帶表面質(zhì)量在線檢測、控制等格外受到重視。寶鋼在汽車板主要生產(chǎn)設(shè)備上基本具備與國外同步開發(fā)新品種的條件。通過不斷學(xué)習(xí)國際汽車板生產(chǎn)的新技術(shù),時刻瞄準(zhǔn)該領(lǐng)域最新技術(shù)進(jìn)展并結(jié)合國內(nèi)汽車市場的需求,在新品種、新工藝開

14、發(fā)上加大力度,有所創(chuàng)新,一定會在汽車板生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)揮其重要作用。參考文獻(xiàn)1A sam ura T .R ecent D evelopm ent of M odern L C and UL CSheet Steel in Japan .P roc .of M odern L C and UL C Sheet Steels fo r Co ld Fo r m ing :P rocessing and P roperties .Ger 2m any ,A achen ;1998:12H ash i m o to N ,Yo sh inaga N and Sueh iro M .IF 鋼材質(zhì)及r

15、域C 效果。CAM P 2IS I J 11996;9(6:13463M atsuoka S ,Sakata K et al .D evelopm ent of Super D eepD raw able Sheet Steels by L ubricant Ho t Ro lling in Ferrite R egin .P roc .of M odern L C and UL C sheet steels fo r Co ld Fo r m ing :P rocessing and P roperties .Ger m any ,A achen ;1998:854L eroy V ,Pae

16、pe A D e and H er m an J C .Ferritic Ho t Ro lling ofT h in Gauge Ho t Stri p s .P roc .of M odern L C and UL C Sheet Steels fo r Co ld Fo r m ing :P rocessing and P roperties .Ger m any ,A achen ;1998:515Sanak M ish ra and Jha B K .A L ow 2Carbon T ri p 2A idedFo r m able Ho t Ro lled Steel.P roc .

17、of M odern L C and UL C Sheet Steels fo r Co ld Fo r m ing :P rocessing and P roperties .Ger m any ,A achen ;1998:1096木下正行1最近高強(qiáng)度熱延鋼板1塑性加工,1994;35(404:10497山崎公三,小山一夫1高強(qiáng)鋼板制造技術(shù)現(xiàn)狀將來,塑性加工,1994;35(404:10368W alker E F.and H udd R C.A nnealing T reatm ent of ExtraL ow and U ltra L ow Carbon Steels .P roc .

18、of M odern L C and UL C Sheet Steels fo r Co ld Fo r m ing :P rocessing and P roper 2(下轉(zhuǎn)第53頁36康永林國外汽車用鋼板開發(fā)新進(jìn)展式中:I0為電機(jī)的勵磁電流,可由試驗(yàn)取得;u為線電壓諧振時,電機(jī)中已有電流流動。與電源接通時,鐵芯的初始磁化現(xiàn)象已不存在,故沒有了沖擊電流。214實(shí)際工作中對設(shè)備的要求實(shí)際中,電源的電壓幅值與頻率有波動,諧振的電壓幅值與頻率不可能與電網(wǎng)電壓一致。對設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)考慮以下幾個因數(shù)。(1應(yīng)允許同步設(shè)備在兩個信號的幅值和頻率方面有較寬裕的偏差,供調(diào)整用。(2等效總損耗電阻對諧振的三要

19、素(能否起振或衰減程度、頻率、振幅有著極為重要的關(guān)系。對前二者,要求電阻越小越好。如“寶丹”的這套設(shè)備,要求電機(jī)與電容聯(lián)接電纜長度不大于10m。又,電機(jī)的銅損相當(dāng)小,額定轉(zhuǎn)速為1491r m in。(3小電機(jī)的輸出功率要克服機(jī)械損耗及電氣回路中的損耗電阻。損耗電阻越小,電機(jī)功率也可更小。與大電機(jī)功率之比,“寶丹”的這套設(shè)備約是110。當(dāng)然,也與加速時間有關(guān)。起動時間長,功率就可小點(diǎn)。(4異步運(yùn)行時,功率因數(shù)極高,幾近純電阻負(fù)載。(5電容器可以Y形或形接線,要有電容電流指示和保護(hù)功能。3關(guān)鍵問題該種起動設(shè)備的起振核心是阻抗?jié)M足起振的條件。各個電機(jī)的參數(shù)不一樣,配用的電容容量應(yīng)由電機(jī)制造者提供。調(diào)

20、試中發(fā)生較普遍的問題是聯(lián)上電容不能起振。在“寶丹”公司,按外方提出的容量配以國產(chǎn)的電容,不能起振。原因是外方指的容量值是10kV 時,而國產(chǎn)指的容量值是11kV時,二個標(biāo)準(zhǔn)不一樣所致。后按折算成的數(shù)值,再增加電容量,就起振了。4結(jié)論與變頻起動同步電機(jī)方法相比,共同點(diǎn)是功率因數(shù)高,不能調(diào)速,要求空載起動。不同之處是除了有無沖擊電流優(yōu)點(diǎn)外,還有以下特點(diǎn):(1不需要盤車設(shè)備。(2功率因數(shù)運(yùn)行中不可調(diào)。(3簡單的異步機(jī)替代了復(fù)雜的同步電機(jī),也不需要勵磁設(shè)備。(4用低壓小功率的升速設(shè)備替代了高壓大容量的變頻設(shè)備。(5可以應(yīng)急重復(fù)起動。(6投資少、維修簡單,可替代變頻起動方法。在寶鋼的新建和改造工程中,這是一種可供考慮的起動方法。編輯馬凱利(收稿日期1998年7月15日(上接第63頁ties.Ger m any,A achen;1998:2119L anteri S,R egle H.Influence