项目名称:高效多功能热镀锌产线关键技术及装备集成
完成单位:首钢集团有限公司 等
完成人:韩赟 等
随着汽车安全化、轻量化、长寿命化趋势加剧,尤其是新能源汽车对续航里程及耐腐蚀性能的极致追求,冷成形镀锌超高强钢已成为保障我国汽车产业链安全的核心材料。然而,国内外先进钢企在生产该类产品时普遍面临三大行业共性难题:高强钢成形性与强度难以兼顾、多合金元素导致表面漏镀缺陷频发、电阻点焊时液态金属致脆(LME)裂纹严重。项目团队以装备自主创新为根本抓手,从基础理论、工艺设计、装备集成到产品应用开展全链条攻关,成功建成全球领先的高效多功能热镀锌产线。
创新点一:高成形性超高强钢性能调控技术。建立了目标性能与组织调控的定量关系,提出TBF钢(具有TRIP效应的贝氏体铁素体钢)等高成形性超高强钢的退火工艺路径,开发了“高温加热+高氢快冷+多通道时效+多工位感应加热”一体化协同组织精准调控技术,实现了980~1180MPa级纯锌镀层TBF钢的全球首发,并成功开发1470MPa级镀锌DP钢及980~1180MPa级镀锌CH钢等系列产品,彻底解决了复杂零件冲压开裂难题。
创新点二:多合金元素体系表面质量控制技术。针对含B、Si等元素及锌铝镁镀层可镀性差的难题,率先开发了“纳米镀层+预氧化+阶梯露点微氧化+炉鼻子锌灰过滤”的表面协同调控技术,突破了高强钢中合金元素设计的限制,将表面漏镀缺陷发生率由5.9%降低至0.1%以下,脱锌发生率亦控制在0.1%以下,实现780~1180MPa级镀锌铝镁层DP/CP钢全球首发。
创新点三:镀锌高强钢液态金属致脆(LME)抑制技术。首次提出镀层钢板LME敏感性的定量金相评价方法,揭示了纳米镀层与基体形成高熔点金属间化合物抑制锌层熔化的机理,首创“纳米镀层+内氧化控制+提高Al/Si比”的LME控制技术,使LME裂纹系数降低95%以上,并制定行业标准2项,填补了该领域定量评价方法的空白。
项目产品的表面质量、成形能力、抗LME能力等核心指标全面优于国内外对标企业,产品覆盖冷成形镀锌超高强钢全系列牌号。产线设计阶段提出的多热处理工艺耦合、多工位感应加热、纳米镀层、区域封闭预氧化等前瞻性技术方案,已被集成至产线,使该产线成为全球生产超高强镀锌产品的标杆。
近三年累计供货184.86万吨,新增产值97.07亿元,新增利润9.27亿元。产品广泛应用于奔驰、宝马、大众、沃尔沃、一汽、长城、比亚迪、吉利等国内外知名车企,在A/B柱、门槛梁、前纵梁等关键安全结构件中实现批量应用,市场占有率达30%以上,其中镀锌TBF钢及锌铝镁镀层超高强钢在奔驰、宝马、红旗等车型中实现独家供货,市场占有率100%。用户评价表明,该产品显著提升了整车轻量化水平、耐蚀性能和表面质量,并有效替代进口,实现单车降本900元以上。项目获授权发明专利25项,发表论文20篇,制定行业标准2项,贯通了从基础理论、装备设计、产品研发到稳定生产应用的全链条,有力推动了钢铁与汽车行业科技自立自强,并为产业链全生命周期减碳及“双碳”战略落地提供了重要示范。产线技术已推广至国外新建产线建设,具有广泛的国际影响力。
