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1、汽车板生产工艺陈礼清东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室2008年6月1 1主要内容第一部分 汽车板简介第二部分 冷轧汽车板生产第三部分 热轧汽车板生产 2 2第一部分汽车板简介第一讲第一讲第一章 汽车的发展与汽车板第二章 汽车板的质量品种要求第三章 汽车板的分类和牌号第四章 现代板带生产的冶金流程简介3 31.1 汽车构成汽车构成第一章 汽车板的发展与汽车板4 4汽车中高强钢板的使用情况Source: Nippon Steel News, No. 304, June 20035 5ULSAB-AVC车身构造身构造(图中的数字中的数字为抗拉抗拉强强度度/MPa)6 6一般钢材及不锈钢一般
2、钢材及不锈钢 高强度钢高强度钢铸铁铸铁铝铝塑料塑料玻璃玻璃39.239.216.816.810106 612122.92.91.2 构成汽车的原材料构成汽车的原材料美国汽车材料重量组成(%)原材料原材料制造制造设计开发设计开发其它其它535330305 51212汽车的费用组成(%)(数据来源: 德国联邦统计局)数据来源：上海科学技术情报研究所整理钢铁材料约占70%，钢铁材料中的薄钢板用量最大。7 7221(30%)41(6%)114(15%)29(3%)0.3(0.04%)336(45%)4(0.5%)单车用料种类每辆车各种钢板用量(kg)典型轿车单车用钢板量直方图典型轿车单车用钢板量直方图
3、(百分数指各用料占全部用料量的比例百分数指各用料占全部用料量的比例)8 834(6%)18(3%)190(31%)42(7%)82(14%)236(39%)5(0.8%)单车用料种类单车涉及零件数(件)典型轿车单车涉及零件数目直方图典型轿车单车涉及零件数目直方图9 9汽车车体重量的变化（模式图）汽车车体重量的变化（模式图）车体重量车体重量101011111212新日铁高强钢产量的变化1313新日铁汽车用HSS1414日本客车各种配件的最大抗拉强度1515强度级别使用率的现状和强度级别使用率的现状和强度级别使用率的现状和强度级别使用率的现状和1010年后的预测值（重量比率）年后的预测值（重量比率
4、）年后的预测值（重量比率）年后的预测值（重量比率）1616高强度钢板在新型轿车车体部件上的应用率高强度钢板在新型轿车车体部件上的应用率高强度钢板在新型轿车车体部件上的应用率高强度钢板在新型轿车车体部件上的应用率/%/%高强度钢板在车体上的应用率高强度钢板在车体上的应用率/%/%A,B,GA,B,G汽车厂汽车厂汽车厂汽车厂1717日本高强度钢板的强度和种类现状日本高强度钢板的强度和种类现状181819192020新日铁 亚洲地区汽车用钢板最具有竞争力的企业，同时该公司生产的汽车用镀锌板和高性能车用钢材，技术在世界上居第一位。新日铁汽车钢材最突出的特点为：实行产品差别化战略，即避免与其它钢铁同行生
5、产雷同产品，坚持开发、生产其它厂无法生产或产量较少的特殊及高档产品。为此，新日铁开发研究中心于2001年初与欧洲阿赛里斯钢厂合作，共同构起合作研究开发体系。 国外著名企业汽车板生产概况2121分类分类牌号牌号特性特性主要用途主要用途超深冲热轧板卷超深冲热轧板卷NSHX-1NSHX-1与与过过去去深深冲冲板板相相比比，加加工工性性更更好好，适合做难加工件适合做难加工件汽车压缩机汽车压缩机壳壳NSHX-2NSHX-2冲压加工高强度冲压加工高强度热轧板卷热轧板卷SANH490, SANH540, SANH490, SANH540, SANH590SANH590从一般加工到冲压，加工范围广从一般加工到
6、冲压，加工范围广汽车轮辋汽车轮辋低屈强比的高强度低屈强比的高强度热轧板卷热轧板卷SAFH540D, SAFH540D, SAFH590DSAFH590D低低的的屈屈强强比比适适合合冲冲压压加加工工，而而且且有较高的疲劳强度有较高的疲劳强度汽车轮辐板汽车轮辐板高翻边性热轧钢板高翻边性热轧钢板SANH370B-SANH370B-SANH590BSANH590B从一般加工到冲压，加工范围广从一般加工到冲压，加工范围广悬挂装置、悬挂装置、悬臂悬臂高残余奥氏体热轧高残余奥氏体热轧高张力钢板高张力钢板SAFH590E, SAFH690ESAFH590E, SAFH690ESAFH780ESAFH780E性
7、性能能超超出出了了以以往往汽汽车车用用热热轧轧高高张张力力钢钢板板，而而且且具具有有与与冷冷轧轧高高张张力力钢板类似的加工性和强度钢板类似的加工性和强度汽车结构件、汽车结构件、难成形件难成形件BHBH热轧钢板热轧钢板NSHC-BHNSHC-BH加加工工时时有有软软钢钢板板的的成成形形性性，加加工工后后经经涂涂装装烘烘烤烤处处理理，可可以以时时强强度度得到提高得到提高汽车结构件汽车结构件NSHD-BHNSHD-BH地板用钢板地板用钢板NFPNFP有有防防滑滑防防水水效效果果，又又因因比比较较薄薄可可使使汽汽车车轻轻量量化化，因因为为经经济济性性得得到到广泛使用广泛使用汽车地板汽车地板NFP400
8、NFP400竖条纹钢板竖条纹钢板NFPA1, NFPA2, NFPA1, NFPA2, NFPB1NFPB1有有防防滑滑效效果果，经经济济型型高高强强度度材材料料，适适合合于于对对外外观观设设计计有有一一定定要要求求的的部件部件汽车地板汽车地板新新日日铁铁热热轧轧汽汽车车板板品品种种开开发发情情况况2222品种品种分类分类牌号牌号特性特性主要用途主要用途普通冷普通冷轧板卷轧板卷冲压冲压等级等级SPCDSPCD冲压质量仅次于冲压质量仅次于SPCENSPCEN汽车地板和顶板汽车地板和顶板深冲深冲SPCENSPCEN 深冲等级具备冶金学方面被控制的晶粒深冲等级具备冶金学方面被控制的晶粒尺寸，即使在深
9、冲之后也保持美观的精尺寸，即使在深冲之后也保持美观的精整表面。保证自出厂之日整表面。保证自出厂之日6 6个月无时效个月无时效汽车翼子板和后汽车翼子板和后侧板侧板特殊冲特殊冲压冷轧压冷轧板卷板卷超深超深冲冲SPXDSPXD超低碳钢板，加工性优越超低碳钢板，加工性优越汽车后侧板汽车后侧板SSPDXSSPDX超低碳钢板，加工性高越超低碳钢板，加工性高越汽车油底壳和顶板汽车油底壳和顶板高强度高强度冷轧板冷轧板卷卷商业商业等级等级SANC390, SANC440SANC390, SANC440SANC490, SANC540SANC490, SANC540SANC590SANC590以弯曲为主要要求的一
10、般以弯曲为主要要求的一般目加工目加工汽车保险杠，车汽车保险杠，车门冲击梁，结构门冲击梁，结构件件冲压冲压SAFC340R, SAFC370RSAFC340R, SAFC370R具备较高的具备较高的r r值和延伸值和延伸率，以优越的冲压性和加率，以优越的冲压性和加工性工性内外侧用板，如内外侧用板，如车门、发动机车门、发动机罩、行李箱盖罩、行李箱盖SAFC390R, SAFC440RSAFC390R, SAFC440R双相双相SAFC490D, SAFC540DSAFC490D, SAFC540DSAFC590D, SAFC780DSAFC590D, SAFC780DSAFC980D,SAFC11
11、80DSAFC980D,SAFC1180D具有双相结构的高强度具有双相结构的高强度钢，表示良好的成形性和钢，表示良好的成形性和加工硬化性加工硬化性汽车保险杠，车门汽车保险杠，车门冲击梁冲击梁深冲深冲等级等级SAFC340E, SAFC370ESAFC340E, SAFC370E具有高强度钢系列的最佳具有高强度钢系列的最佳冲成形性冲成形性汽车翼子板，后侧汽车翼子板，后侧板板SAFC390E, SAFC440ESAFC390E, SAFC440E新日铁冷轧汽车板 2323时间时间遵循遵循耐蚀法规耐蚀法规对应对应法规要求法规要求开发品种开发品种品种横断面结构品种横断面结构上世纪上世纪7070年代末期
12、年代末期加拿大法规加拿大法规Canadian CodeCanadian Code1 1年无锈蚀年无锈蚀, ,3 3年不穿孔年不穿孔单面热镀锌单面热镀锌热镀锌；钢基板热镀锌；钢基板上世纪上世纪8080年代中期年代中期Nordio CodeNordio Code3 3年无锈蚀年无锈蚀, ,6 6年不穿孔年不穿孔双面两层电镀锌双面两层电镀锌DUREXCELITEDUREXCELITE( (薄镀层薄镀层) )铁锌合金铁锌合金( (富铁富铁); ); 锌锌铁合金铁合金( (富锌富锌); ); 钢基钢基板板; ; 锌铁合金锌铁合金( (富锌富锌); ); 铁锌合金铁锌合金( (富铁富铁) )上世纪上世纪8
13、080年代末至年代末至9090年代初年代初日本汽车工日本汽车工业法规业法规5 5年无锈蚀年无锈蚀, ,1010年不穿年不穿孔孔双面合金化热镀双面合金化热镀锌锌 DURGRIP-EDURGRIP-E（厚镀层）（厚镀层）锌铁合金锌铁合金( (富铁富铁); ); 钢钢基板基板; ; 锌铁合金锌铁合金( (富铁富铁) )上世纪上世纪9090年代中期年代中期日本汽车工日本汽车工业法规业法规5 5年无锈蚀年无锈蚀, ,1010年不穿年不穿孔孔双面合金化热镀双面合金化热镀锌锌DURGRIPDURGRIP（厚（厚镀层）镀层）锌铁合金；钢基板；锌铁合金；钢基板；锌铁合金锌铁合金上世纪上世纪9090年代末期年代末
14、期欧洲法规欧洲法规8 8年无锈年无锈蚀蚀,12,12年不年不穿孔穿孔双面合金化热镀双面合金化热镀锌锌L-treated L-treated GAGA（厚镀层）（厚镀层）润滑膜；锌铁合金；润滑膜；锌铁合金；钢基板；锌铁合金；钢基板；锌铁合金；润滑膜润滑膜新新日日铁铁合合金金化化镀镀锌锌汽汽车车板板 2424阿塞洛 阿塞洛(Arcelor)是欧洲地区最大的汽车用钢板生产企业，设有专门阿塞洛汽车部(Arcelor Auto)。阿塞洛汽车用钢板生产的最显著特点是，在全球钢铁企业中，该公司是第一家与汽车厂建立共同“设计与伙伴”合作关系的钢厂。这一合作关系使其得以参与新车开发、设计乃至生产全过程，确立与客
15、户的紧密战略协作关系。 2525强度强度冲压钢冲压钢HSLAHSLA铁素体铁素体+ +贝氏体贝氏体DPDPTRIPTRIPMPMPBoron Boron UsibonUsibonYS, MPaYS, MPaDD14: DD14: 320: 320: 360: 360: 420: 420: 500: 500: 550: 550: 700: 700: YS, MPaYS, MPa450: 450: 550: 550: 600: 600: 600: 600: 800: 800: 780: 780: 800: 800: 900: 900: 1000: 1000: 1200: 1200: 1400: 1
16、400: 15001500： 阿塞洛近年来汽车板的开发应用情况阿塞洛近年来汽车板的开发应用情况 (1) 热轧汽车板 注：商业化，针对用户的新试产品，正在开发；YS屈服强度，TS抗拉强度；BH烘烤硬化钢，HS高强钢，DP双相钢，TRIP相变诱导塑性钢，MP多相钢。 2626强强度度冲压钢冲压钢BHBHHSLAHSLA各向同各向同性钢性钢含磷钢含磷钢HSHSDPDPTRIPTRIPBoron Boron UsibonUsibonYS, YS, MPaMPa140: 140: 120-120-160: 160: 140-140-180: 180: 140-140-210: 210: 160: 160
17、: 180: 180: 220: 220: 260: 260: 300: 300: 240: 240: 280: 280: 320: 320: 360: 360: 400: 400: 220: 220: 260: 260: 300: 300: 220: 220: TS, TS, MPaMPa260: 260: 300: 300: 340:340: 390:390: 450:450: 500:500: 590:590: 780:780: 1000:1000:1200:1200:590: 590: 700: 700: 780: 780: 980: 980: 1500:1500: (2) 冷轧汽车板
18、 注：商业化，针对用户的新试产品，正在开发；YS屈服强度，TS抗拉强度；BH烘烤硬化钢，HS高强钢，DP双相钢，TRIP相变诱导塑性钢，MP多相钢。 2727强度强度冲压钢冲压钢BHBHHSLAHSLA各向各向同性钢同性钢含磷钢含磷钢HSHSDPDPTRIPTRIPYS, YS, MPaMPa140: 2.0)(r2.0)、高、高n n值值(n0.25)(n0.25)、高的延伸率、高的延伸率 值值( ( 50%)50%)和非时效性和非时效性(AI=0)(AI=0)。3939n n涂涂镀镀层层钢钢板板，表表面面处处理理钢钢板板；汽汽车车工工业业中中的的涂涂镀镀层层钢钢板板可可以分成三个系列：热浸
19、镀系列、电镀系列和有机涂层系列。以分成三个系列：热浸镀系列、电镀系列和有机涂层系列。3) 3) 涂镀层钢板涂镀层钢板4) 4) 新型特殊汽车钢板新型特殊汽车钢板n n层层状状树树脂脂复复合合钢钢板板：以以安安全全减减振振为为目目的的，降降低低汽汽车车高高速速学学士士时时产产生生的的雷雷鸣鸣效效应应，消消除除噪噪声声、减减少少公公害害、提提高高舒舒适适性性。由由2 2层层钢钢板板之之间间夹夹一一层层0.050.12mm0.050.12mm厚厚的的粘粘弹弹性性树树脂脂组组成成。减振性能随温度变化，具有很好的阻尼性能。减振性能随温度变化，具有很好的阻尼性能。n n高高光光亮亮度度镜镜面面钢钢板板：满
20、满足足高高档档轿轿车车高高光光亮亮度度度度表表面面的的要要求求，其反光性特强，表面平坦度和润滑性得到极大改善。其反光性特强，表面平坦度和润滑性得到极大改善。4040第三章第三章 汽车板的分类和牌号汽车板的分类和牌号n n按脱氧方式分为：沸腾钢、镇静钢和半镇静钢；按脱氧方式分为：沸腾钢、镇静钢和半镇静钢；n n按钢种与合金元素成分分为：低碳钢、低合金高强度钢、加按钢种与合金元素成分分为：低碳钢、低合金高强度钢、加磷钢磷钢( (含磷钢含磷钢) )、超低碳无间隙原子钢等；、超低碳无间隙原子钢等；n n按强度级别分为：普通强度级和高强度级；按强度级别分为：普通强度级和高强度级；n n按冲压级别分：商用
21、级按冲压级别分：商用级(CQ)(CQ)、普通冲压级、普通冲压级(DQ)(DQ)、深冲压级、深冲压级(DDQ)(DDQ)和超深冲压级和超深冲压级(EDDQ);(EDDQ);n n按冲压件的复杂程度分：按冲压件的复杂程度分：P P级级( (普通拉延级普通拉延级) )、S S级级( (深拉延深拉延) )、Z Z级级( (最深拉延最深拉延) )、F F级级( (复杂冲压复杂冲压) )、HFHF级级( (很复杂冲压很复杂冲压) )和和ZFZF级级( (最复杂冲压最复杂冲压) )。3.1 汽车板的分类4141n n综综合合考考虑虑脱脱氧氧方方式式、钢钢种种、强强度度和和冲冲压压级级别别后后，简简单单的的划
22、划分分为为：深深冲冲钢钢板板( (包包括括用用沸沸腾腾钢钢制制造造的的普普通通冲冲压压级级别别钢钢板板以以及及用用铝铝镇镇静静钢钢制制造造的的深深冲冲压压级级别别的的钢钢板板) )、高高强强度度钢钢板板( (各各种种低低合合金金高高强强度度钢钢板板HSLAHSLA、含含磷磷钢钢板板、烘烘烤烤硬硬化化钢钢板板BHBH、双双相相钢钢板板等等) )、镀镀层层钢钢板板( (热热镀镀锌锌的的深深冲冲和和深深冲冲高高强强度度钢钢板板以以及及各各种种合合金金镀镀层层板板) )、超超低低碳碳超超深深冲冲钢钢板板( (无无间间隙隙原原子子钢钢板板IFIF、超超深深冲冲高高强强钢钢板板、超超深深冲冲烘烘烤烤硬硬化
23、化钢钢板板等等) )、复复合钢板合钢板( (轻质夹层复合板和树脂复合减振板等轻质夹层复合板和树脂复合减振板等) )。n n为为了了体体现现汽汽车车板板的的进进步步，人人们们也也习习惯惯将将冲冲压压板板分分成成三三代代产产品品，沸沸腾腾钢钢为为第第一一代代(20(20世世纪纪50605060年年代代) )，铝铝镇镇静静钢钢为为第第二二代代(20(20世世纪纪60806080年年代代) )、无无间间隙隙原原子子钢钢为为第第三三代代(20(20世世纪纪8080年代以后年代以后) )。4242钢种钢种 s/MPas/MPa b/MPab/MPa t/%t/%r r值值n n值值沸腾钢沸腾钢50-605
24、0-60年代年代180190180190290310290310444844481.01.21.01.2约约0.220.22铝镇静钢铝镇静钢60-8060-80年代年代160180160180290300290300445044501.41.81.41.8约约0.220.22IFIF钢钢8080年代后年代后100150100150250300250300455545551.82.81.82.80.230.280.230.28三代冲压用钢性能比较三代冲压用钢性能比较4343n n表中列出了中国、日本、德国、英国、前苏联以及国际上常用深冲汽车表中列出了中国、日本、德国、英国、前苏联以及国际上常用深
25、冲汽车板的牌号。板的牌号。( (有些是企业标准有些是企业标准) )3.2 汽车板的牌号钢种钢种中国中国国际国际日本日本德国德国英国英国前苏联前苏联沸沸腾钢腾钢铝镇铝镇静静钢钢高高强强度度钢钢无无间间隙原隙原子子钢钢08F08F08Al-Z08Al-Z08Al-F08Al-F08Al-HF08Al-HF08Al-ZF08Al-ZFP1,P2,P3P1,P2,P3BPD-35BPD-35BIF1BIF1BIF2BIF2BIF3, WIFBIF3, WIFCR1CR1CR1CR1CR2CR2CR3CR3CR4CR4SPCCSPCCSPCCSPCCSPCDSPCDSPCESPCESANC390-590
26、SANC390-590SAFC490D-1180DSAFC490D-1180DSAFC340R-440RSAFC340R-440RSAFC340E-440ESAFC340E-440ESAFC340RBSAFC340RBKTUX1, KTUX2KTUX1, KTUX2SPDX, SSPDXSPDX, SSPDXSt12St12St12St12St13St13St14St14St15St15PHZPHZ等等MSTMSTSt16St16St17St17CR1CR1CR1CR1CR2CR2CR3CR3CR4CR4B B B B CBCBOCBOCB44444545第四章第四章 现代板带生产的冶金流程简
27、介现代板带生产的冶金流程简介冶冶金金因因素素如如何何产产生生作作用用及及对对材材料料性性能能的的影影响响4646n n冶冶炼炼：热热轧轧带带钢钢和和冷冷轧轧带带钢钢几几乎乎只只用用吹吹氧氧法法冶冶炼炼。在在转转炉炉中中，通通过过适适宜宜的的方方法法使使预预脱脱硫硫的的生生铁铁经经过过复复合合吹吹炼炼，即即以以氧氧枪枪顶顶吹吹和和惰惰性性气气体体底底吹吹后后转转变变成成钢钢。为为了了在在很很窄窄的的成成分分范范围围内内调调整化学成分，采用了炉外精炼和二次精炼的方法。整化学成分，采用了炉外精炼和二次精炼的方法。4747n n热热轧轧带带钢钢和和冷冷轧轧带带钢钢的的生生产产：连连铸铸法法。从从连连铸
28、铸到到热热轧轧带带钢钢，可可以以通通过过连连铸铸模模的的调调整整、板板坯坯纵纵切切或或者者大大功功率率的的侧侧压压轧轧机机来实现连铸坯宽度与热轧带钢宽度的匹配。来实现连铸坯宽度与热轧带钢宽度的匹配。n n板板坯坯在在推推钢钢式式或或者者步步进进式式加加热热炉炉中中加加热热。为为了了节节能能和和提提高高生生产产效效率率，现现在在普普遍遍采采用用将将热热板板坯坯直直接接送送入入加加热热炉炉( (热热装装) )或者直接轧制高温板坯或者直接轧制高温板坯( (直接轧制直接轧制) )。n n热热轧轧带带钢钢在在冷冷轧轧之之前前还还必必须须清清除除带带钢钢表表面面的的氧氧化化铁铁皮皮，这这可以在热硫酸或盐酸中进行。可以在热硫酸或盐酸中进行。n n冷冷轧轧通通常常在在4646架架轧轧机机组组成成的的冷冷轧轧机机组组中中进进行行。消消除除加加工工硬硬化化的的再再结结晶晶退退火火可可以以在在罩罩式式炉炉或或者者连连续续式式退退火火炉炉中中进进行行( (退火周期差别大退火周期差别大) )。48484949谢 谢！5050
