1 前言
近年来，我国汽车工业的发展速度令世人瞩目。有关专家预计，2010年内我国汽车产量将突破1000万辆，整车用钢的年消费量将超过1100万t。轿车用钢板以冷轧板为主，约占钢板用量的75%。目前，汽车用SPCC钢板的用量占有很大比例，其要求SPCC钢板具有良好的塑性和二定的冲压变形能力。唐山钢铁股份有限公司在原有SPCC品种的基础上，对其生产工艺进行了优化，开发出具有一定深冲性能的SPCC产品，满足了汽车用钢的要求。
2原SPCC钢板生产存在的问题[1]
唐钢原SPCC钢板生产存在以下问题：
(1)生产初期唐钢冷轧产品定位于建筑用板，钢中Als含量控制偏低(0.015%～0.020%)，而钢中的Al能消除钢的时效硬化性，从而提高钢板的冲压性能，因此需要提高SPCC钢中Al的含量;
(2)LF炉精炼后，保护措施不力，造成钢水大量吸氮，钢中的N含量达(80～100)×10一6而钢中的N含量过高，在铸坯中会产生气泡，影响热轧带卷的表面质量和加工性能，甚至引起轧钢生产事故。同时，如N含量大于90×10一6容易造成AIN的析出，脆化奥氏体晶界，使铸坯出现角横裂或振痕处的横裂。此外，N还可钉扎位错，在冷轧时不利于{111)取向晶粒的滑移，带卷退火后r值较低。退火时，钢中Als与N形成AIN质点，其对再结晶形核有阻碍作用，使驱动力较小的晶粒形核受到抑制，而使驱动力较大的{111}取向的晶粒在形核竞争中占优势，促进{111}织构的形成，使产品获得较好的冲压成型性能。通常，钢中ω(A1)/w(N)一8～12时，有利于退火后饼形晶粒的形成，获得良好的冲压性能，因此唐钢冷轧退火板在化学成分上需提高Als的含量，同时降低N的含量。
(3)SPCC钢板强度较高，但杯突值偏小，n、r值偏低，冲压时易产生横向折棱现象或冲裂现象，造成废品率较高。因此在改进化学成分的同时，还需优化生产工艺，以保证产品的冲压性能。
3 SPCC钢板生产工艺的优化
3.1化学成分的优化
由于铝镇静钢中不添加V、Nb、Ti等合金元素，因此为保证钢具有一定的强度，应加入少量的Mn;为获得{111}织构，钢中要保证有一定量的酸溶铝(Als)，并严格控制N含量以减少成品板的时效性。并且应适当降低钢中的碳含量，保证钢中不存在尺寸较大的钙铝硅酸盐夹杂物和溶有铁、锰的A1203颗粒，以减少铸坯裂纹和夹杂物的数量，提高钢的纯净度。因此，化学成分设计应放硫、控硅、控氮、加铝，优化设计的SPCC钢板化学成分见表1。
3.2热轧工艺的优化
7热轧工艺对冷轧板性能的影响很大，终轧温度和卷取温度是最主要的影响因素。通过控制热轧工艺，就可以控制AlN的溶解与析出，这对于冷轧后形成饼状晶粒极为重要。在板坯加热过程中，AlN溶于奥氏体中，高温加热有利于其溶解。然而在冷却过程中AlN又会重新析出，如果热轧后急冷，会使AlN来不及析出，而在冷轧后的退火加热过程中析出，平行排列在冷轧纤维结构之间，当退火再结晶时由于沿轧制方向平行排列的AlN阻碍了晶粒沿厚度方向长大，从而形成伸长的饼形晶粒。在Ar。以上的高温终轧有利于A1N固溶，同时得到均匀的再结晶晶粒。但热轧钢卷经过高的卷取温度缓慢冷却下来时，会得到粗大的晶粒和粗大的渗碳体，在后续冷轧时粗大的晶粒和粗大的渗碳体被轧碎，而形成条状渗碳体，在冲压时产生断裂。
因此生产SPCC钢板时，应采用高温加热、高温开轧、高温终轧和低温卷取的工艺。目的是让A1N在高温时固溶，在快速低温卷取中避免其析出，而在冷轧后退火时缓慢析出，以抑制不利织构而促进有利织构的形成。
3.3冷轧工艺的优化
冷轧压下率是影响织构形成的主要因素，普通用低碳钢板的平均塑性应变比，.值随冷轧压下率的增加而提高，当压下率在70%～75%之间时，r出现峰值，因此冷轧压下率要保证控制在70%～75%，以利于产生有益的形变织构，为下一步退火产生高退火织构(高r值)创造条件，不同规格SPCC钢板的冷轧变形量见表2。
此外，冷轧过程中应保证乳化液浓度，具有良好的润滑条件，减少带钢双面残油、残铁量;应保证轧辊工况良好，避免划伤带钢或产生辊印;应采用厚度自动控制系统和板形仪，以保证钢板板形。
3.4退火工艺的优化
优化前，由于升温速度较快，保温时间短，产品的晶粒较细，n、r值较低，为了提高产品性能，将热点温度下调，冷点温度适当提高，并重新制定了带罩冷却时间及减慢升温速度。缓慢加热使AlN在再结晶开始前充分析出，AIN质点对再结晶形核有阻碍作用，使驱动力较小的晶粒的形核受到抑制，驱动力大的{111)晶粒在形核竞争中占优势，从而加强了形核的选择性，得到很强的{111)组分，有利于产品的加工性能。
3.5平整工艺的优化，
平整工艺对钢板的成形性能也起到关键的作用，这是由于退火后钢中的碳、氮原子又通过扩散而将位错钉扎，这样冷轧退火后的钢板在拉伸变形时，会出现上下屈服点，即存在屈服平台。而有屈服平台的钢板在冲制零件时，当变形量在5%～15%时就会出现碳、氮原子与位错脱锚，产生滑移线，在冲压件表面留下难以掩饰的缺陷。为消除SPCC钢板在冲压过程中形成滑移线，必须在其生产过程中进行预变形处理，即在平整机上施以合适的小变形量，使碳、氮原子在此变形下与位错脱锚，即可消除屈服平台。
4应用效果及产品性能分析
生产工艺优化后，SPCC钢板的抗拉强度、屈服强度，屈强比较优化前降低，屈强比达0.6以下，伸长率达45%，r值为1.4～1.6，完全满足汽车用板标准的要求。优化前后，SPCC钢板力学性能对比见图1，金相组织对比见图2。
由图2可见，优化前SPCC冷轧板金相组织为铁素体+珠光体等轴晶粒，晶粒尺寸10.1μm，晶粒度10级，优化后晶粒尺寸13.9μm，晶粒度为9级，比较均匀，这对深加工和性能都是有利的。
工艺优化前后SPCC钢板的Φ2—45o取向分布函数(ODF)见图3。由图3可见，工艺优化后SPCC钢板的γ织构明显增强，即钢中与板面平行的{111)晶面增多，因此，r平均值增大，深冲性能也有所提高。这也是钢板成形性能改善的主要原因。
5结语
生产工艺优化后，唐钢SPCC钢板在河北长城、中兴汽车厂进行了3000多个汽车内板零部件的冲压试验，最大冲压深度达到200mm，最大冲压件尺寸为1.0mm×1540mm×1020mm，冲压性能和表面质量达到了其使用要求。目前，该类产品在唐钢已进入批量生产和销售阶段。
[参考文献]
[1]郭玮，褚建东，赵志毅，等.唐钢冷连轧低碳薄板深冲性能的研究[J].轧钢，2007，24(4)t11—15.
