汽车钢板

一、汽车用钢板生产流程简介二、冲压件选材的依据三、汽车钢板的发展趋势四、国内外钢板水平汽车钢板知识讲座目录一、汽车用钢板生产流程简介1.我国钢铁企业再世界钢铁业的地位2003年：宝钢排名世界第6位（1900万吨），鞍钢第18位（1000万吨），武钢第24位（830万吨），首钢第25位（817万吨），同时宝钢进入世界500强，排名372位，销售额1300多亿，预计2004年宝钢销售额字1600亿以上，有可能进入世界前200名；2.生产流程煤焦炭2.生产流程1）铁矿石选矿（磁选）团铁矿高炉炼铁（焦比；炉膛容积）铁水预处理（去夹杂）顶底复合转炉炼钢（降C,去P,S）真空脱气处理连续铸机（板带220-250mm）热切成板坯表面清理加热炉加热（800度装炉，1250度出炉）高压税去铁皮万能轧机初轧（去鳞，立轧）进入六机架轧机连轧（1000度，板厚板形自控，850度）层流冷却卷取机卷取（钢卷）热轧钢卷开卷横切热轧钢板。2）热轧钢卷盐酸酸洗冷平整（1.6％左右）酸洗钢带开卷横切酸洗钢板3）热轧钢卷激光焊卷盐酸槽酸洗、清洗五机架冷连轧机（压下率60-75％）再结晶退火（罩式炉退火，700度；连退，850度）冷平整机平整表面检查开卷横切（涂油）冷轧钢板3.各工艺对钢板性能的影响1）炼钢：主要控制成分，C,S,P,O,H,N元素的量及合金化；2）热轧：主要控制板形、晶粒（细小的铁素体＋粗大的析出物）、板厚；3）冷轧：通过冷轧压下率，再结晶退火，再结晶、晶粒长大有利于织构等；二、冲压件选材的依据二、冲压件选材的依据网格有限元分析CAE技术1.冲压件分类：前苏联分为三类（冲压，弯曲，成形），日本吉田静太分为四类（胀形，深拉延，弯曲，翻边），我国李硕本教授根据应力和应变分为两大类：拉伸类（含四种）和压缩类（含四种），一汽谭善锟等根据零件外形特征，应变大小和材料特性将汽车冲压件分为五类，即胀形－深拉成形类，深拉延成形类，浅拉延成形类，弯曲成形类（简单弯曲，复杂弯曲）和翻边成形类（内翻边，外翻边）。这样就把众多成形难易不同的冲压件归纳位五大类，并将其各冲压成形类别预材料性能一一对应起来，例如胀形-深拉延成形类，重要指标是n值和r值，主要指标是延伸率和屈服强度等，得出他们的定性关系，然后根据实际和经验的积累，将它们的定量关系找出来，例如车门内板：r值与冲压废品率的对应关系等。2.名词解释：a）胀形：零件加大的压边力，使受压金属无法向里流动，零件面积的增加主要靠厚度减薄来完成，如零件上的局部突出，车门外板的扣手等；b)深拉延：零件的压边力仅仅是防止零件法兰面的翘曲，压边料可部分参与零件的变形，零件面积的增加主要靠厚度减薄和边料参入。c)简单弯曲：是指直边弯曲或微曲边弯曲，例如顶盖横梁。d)复杂弯曲：是指弯曲件有胀形（压筋）曲面拉延（弯曲部位曲率小），例如前后纵梁等，弯曲是非封闭的。e)内翻边：零件冲孔后翻边，但翻边是封闭的。f)外翻边：零件边缘部分翻边，但是封闭式的。3.选材的依据a）对材料特性要很熟识，不仅仅局限于标准，对实际性能，最好对材料性能与实际冲压情况结合起来。b)冲压件处于那种应力、应变状态、归属于那种成形类别进行判断。c)材料特性与成形类别的对应关系，出现某种成形类问题时，立即想到材料指标的主次问题。d)剖析一种轿车的典型冲压件（最好有2种成形件），进行一次实际应变测量，掌握零件外形、应变大小和应变方式（拉压、平面、拉拉）以及应变方向（往往为金属流动方向）。e)目前选材处于仿效阶段，没有达到真正的选材阶段，尚需做较多的基础工作。三、汽车钢板的发展趋势1．世界上轿车用钢板的趋势向高强度钢发展。目前，日、美、欧高强度钢板用量约占钢板总量的50％左右，正在向60－70％迈进，特别是“超轻车身”的出现，高强度钢板用量达98％。2．国内20世纪90年代，主要是开发超深冲IF钢，高强度钢板基本上处于试验阶段。由于国内钢厂生产条件、技术水平参差不齐，这里仅以国内先进水平的宝钢为例，概要说明汽车钢板的发展趋势。2004年，宝钢汽车用钢板为173万吨，约占全国汽车用钢板的50％左右，轿车用钢板高的多。3．宝钢汽车用钢板的发展情况a)20世纪90年代前期，以生产低碳铝镇静钢，生产工艺以罩式退火为主，代号产品为st12、st13、st14等。b)20世纪90年代后期，大力发展超深冲IF钢和高表面质量的“O5”钢板。同时开展一些冷轧高强度钢板的试验工作，如BH340、BP340、BP380等。c)21世纪初，由于三期工程较多，并拥有冷连退火生产线，大力发展高强度钢板，如B170P1、B210P1、B250P1、B140H1、B180H1等。d)2003－2004年，开发冷轧双相钢板和相变诱导塑性钢，同时开发各向同性钢和热镀锌外板。e)分钢种简介（1）超深冲IF钢：钢中C≤0.005％加入强的C、N化合物成形元素，使产品具有强的有利织构，形成高的r值、n值和高塑性的钢板，即st16、BSC3O5等。目前，宝钢生产的IF钢已实现100万吨大观，生产工艺成熟，质量十分稳定的钢种，Y.S140Mpa、Y.S290Mpa、EL45％、r值平均2.2、n值平均0.245。（2）冷轧高强度钢板：在IF钢中加入适量的P元素，得到不同强度级别的钢种如B170P1、B210P1等。大家都知道P为置换固容强化，由于P、Fe原子半径不同，产生晶格畸变，使钢强化。P元素强化钢的优势：P强化能力强，钢生产成本低，具有好的高－塑平衡，在抗拉强度360MPa时，其延伸率达43％（L0＝50）；具有高r值（r值1.8以上）；具有优于低C钢的耐腐蚀性（提高15％－30％），可抵消由于用高强度钢厚度减薄的不理影响，点焊性能与低C钢相当。因此，从20世纪70年代开始得到了广泛的应用。（3）烘烤硬化钢：人们在思考如何在成形前钢板强度较小，变形后钢板厚度较大开发出烘烤硬化钢，简称BH钢，其烘烤强度（BH值）约为40MPa。烘烤硬化的机理是高温下（170度）时效钢的生产难点是钢种残存固溶C量（约15ppm，即0.0015％C）。以B180H1为例，Y.S＝200MPa，T.S＝350MPa，El％＝42％，r＝1.8，n＝0.215，BH＝50MPa。（4）冷轧各相同性钢：表面件希望压边料均匀进入，不因为料的方向不同（纵向或横向）而产生较为明显的制耳，开发各相同性钢，其Δr约为＋0.15％～－0.15％之间（各相异性钢Δr：＋0.5％～－0.5％之间）。主要用于外部件，如车身外板，发罩外板等，宝钢开发强度级别为220MPa，260MPa。目前已用于一汽大众，上海大众和上海通用车身外板。（5）冷轧双相钢：在C，Mn钢中，成品以快速冷却方式冷却到Ms点，得到铁素体＋马氏体组织，马氏体量为5～20％，马氏体量越高，钢板强度越高。目前可生产400～1200MPa抗拉强度的双向钢，其优点是低屈强比，高n值，高烘烤硬化性，无屈服伸长等，在车身用钢中占有举足轻重的地位（用量在50％，如超轻车身用量高达74％）。宝钢已有B240/390DP，B280/440DP，B340/590DP和B400/780DP。双向钢一般用于成形要求严格并具有高强度，高看碰撞吸收能的汽车零件，如：车轮，保险杠，悬挂系统和加强件等。（6）TRIP钢（相变诱导塑性钢）：在C，Si，Mn钢中成形以快速冷却到下贝氏点，得到铁素体＋贝氏体＋残余奥氏体的三相组织，参与奥氏体量为5％～15％，参与奥氏体越高，强度越高。此钢种具有高强度高塑性和高碰撞吸收能。当T。S600MPa，El％30％。公司所用TRIP1.0mm和1.2mm代替ST14生产A11前顶横梁和右前纵梁本体2效果良好。但由于Ceq偏高，与ST14的焊接规范有差距，尚有待研究。目前宝钢已开发B380TR（Y.S380MPa,T.S600MPa）的冷轧钢板。四、国内外水平（1）超深冲IF钢宝钢已与国际先进水平相当，略优于国际平均水平。例如：S11侧围外板宝钢生产无问题，而韩国浦项曾出现开裂，鞍钢处于国际平均水平或略低于平均水平。（2）高强度钢板，宝钢略低于国际平均水平，且品种不齐全（如T.S800MPa）处于国际平均水平，鞍钢正在开发中尚未形成系列。（3）问题：A．建立超高强度（T.S）800MPa）专用生产线B．扩大推广应用工作C．零件设计和冲压工艺（含模具）的配合。例如蒂森克虏伯公司提出一种新的设计方案，参照欧宝－2afira车型，车身下降77kg，减轻24％。其中方案和技术占63％，材料占23％。凸缘成形占14％，多采用型材（占重量40％）