主動應變勇爭先 協(xié)同攻堅鑄精品——基于高局部成形性和經(jīng)濟性需求的鍍鋅高強鋼開發(fā)及應用側(cè)記
主動應變勇爭先 協(xié)同攻堅鑄精品——基于高局部成形性和經(jīng)濟性需求的鍍鋅高強鋼開發(fā)及應用側(cè)記
項目名片
隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展與“雙碳”工作的不斷推進，“節(jié)能、減排、安全”的發(fā)展目標對車身制造材料研發(fā)提出了新的要求，兼具輕量化和高成形性能成為材料升級的兩大重要屬性。在此背景下，高性能高強鋼成為鋼鐵企業(yè)滿足車企用戶需求的重要研發(fā)方向。首鋼京唐與首鋼技術(shù)研究院聯(lián)合打造“基于高局部成形性和經(jīng)濟性需求的鍍鋅高強鋼開發(fā)及應用”項目，采取低合金化設計并結(jié)合設備特點制定相應工藝，成功開發(fā)了590—1180MPa級別系列熱鍍鋅低合金高強鋼。該項目不僅使高強鋼的擴孔和折彎性能得到明顯改善，滿足了用戶對復雜零件的成形需求，同時首創(chuàng)了新型加熱工藝，有效改善了高強鋼的性能波動情況。目前，首鋼高強鋼產(chǎn)品在國內(nèi)外知名車企多款車型上得到廣泛應用，對整車輕量化和安全性起到了重要的支撐作用，獲得用戶好評。
攻關故事
在競爭激烈的汽車板市場，從來沒有輕易取得的成功，唯有持之以恒的奮進。面對汽車行業(yè)輕量化和低成本的發(fā)展需求，由首鋼技術(shù)研究院首席研究員劉華賽和首鋼京唐制造部副部長周紀名共同領銜的高強汽車板攻關團隊，自京唐高強鍍鋅專線投產(chǎn)以來，便踏上了低合金高性能鍍鋅高強鋼的開發(fā)征途。長期以來，國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的鍍鋅高強鋼，普遍添加較高含量的Mo、Cr等合金元素，生產(chǎn)成本高企。但如若降低合金含量，又會引發(fā)一系列生產(chǎn)問題：一方面，材料力學性能將發(fā)生顯著變化，局部成形性能會大幅下降；另一方面，熱軋基料組織分布會更不均勻，導致成品性能穩(wěn)定性控制的難度顯著增加。這些難題猶如一座座難以翻越的高山，橫亙在團隊的前進道路上?！拔覀儾粌H要生產(chǎn)出成形性能滿足市場發(fā)展的低合金鍍鋅高強鋼產(chǎn)品，還要確保材料的性能穩(wěn)定性良好?！惫リP伊始，項目負責人、首鋼技術(shù)研究院陽鋒便暗下決心。
在這場征途中，首鋼技術(shù)研究院、首鋼京唐與首鋼股份營銷中心依托“一院多中心”研發(fā)體系和產(chǎn)銷研一體化高效協(xié)同模式，緊密協(xié)同、攻堅克難。技術(shù)研究院憑借前沿視野和技術(shù)積累，牽頭主導基礎理論研究與核心技術(shù)攻關，持續(xù)突破技術(shù)難題；首鋼京唐充分發(fā)揮先進產(chǎn)線優(yōu)勢，通過生產(chǎn)實踐實時反饋工藝痛點和產(chǎn)線數(shù)據(jù)，構(gòu)建起從實驗室到產(chǎn)業(yè)化應用的快速轉(zhuǎn)化通道；營銷中心深入洞察市場脈搏，將用戶痛點和訴求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品升級的精準坐標，助力形成“需求牽引研發(fā)—研發(fā)提升品質(zhì)—品質(zhì)贏得市場”的創(chuàng)新閉環(huán)。產(chǎn)銷研團隊堅定不移推動技術(shù)創(chuàng)新成為首鋼**競爭力，通過協(xié)同合作與不懈努力，讓首鋼高強汽車板在市場競爭中脫穎而出，成為行業(yè)標桿。
聚力降本 靶向攻堅鍛長板
降低高強鋼合金含量后材料力學性能難達標成為團隊首先需要攻克的難題。為趕在項目節(jié)點前進行工業(yè)試制，團隊成員邱木生不分晝夜奮戰(zhàn)在中試現(xiàn)場。他白天在設備旁仔細記錄每一個工藝參數(shù)，不放過任何一個可能影響產(chǎn)品性能的環(huán)節(jié)；晚上回到辦公室整理數(shù)據(jù)，一遍遍推演合金減量的路徑。為了找到**成分配比，邱木生針對不同級別高強鋼的化學成分，先后進行了十多次調(diào)整與優(yōu)化，開展了一輪又一輪從冶煉到退火的中試試驗。功夫不負有心人，經(jīng)過實驗室的大量探索和反復驗證，團隊終于找到了低合金高強鋼的**成分配比，在產(chǎn)線試制成功，力學性能全部達標，實現(xiàn)了鍍鋅高強鋼降本不降質(zhì)的目標。
在產(chǎn)業(yè)化落地階段，團隊又遭遇了低合金體系鍍層質(zhì)量不易控制的難題。團隊成員李釗、巫雪松等深入研究化學成分與產(chǎn)線關鍵工藝參數(shù)的匹配關系，從熱軋加熱溫度、層冷工藝、卷取溫度到退火工序的退火溫度、保溫時間、爐區(qū)露點的控制，事無巨細，認真尋找隱藏在每個環(huán)節(jié)背后的影響規(guī)律。團隊不斷總結(jié)經(jīng)驗，及時優(yōu)化試制參數(shù)，最終創(chuàng)新性地提出了一種匹配低合金體系的鍍鋅生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)了鍍層質(zhì)量的穩(wěn)定控制，開發(fā)出590—1180MPa級別系列低合金高性能熱鍍鋅產(chǎn)品。
前瞻布局 自主創(chuàng)新勇爭先
用戶需求是產(chǎn)品研發(fā)的源動力。首鋼股份營銷中心首席工程師黃學啟等人堅持以市場為導向精準布局，敏銳捕捉到了新能源汽車領域鋼制電池包需求激增，但配套鍍鋅高強鋼存在折彎性能短板的商機。通過對頭部車企電池包輥壓梁失效案例的分析，他們率先識別出材料局部成形性能不足的技術(shù)痛點，并向研發(fā)部門發(fā)出專項技術(shù)預警。面對這一市場需求，陽鋒深知，傳統(tǒng)工藝難以勝任這一新型應用場景，必須要從基礎原理出發(fā)，尋找破局之法。然而國內(nèi)外文獻中卻鮮有關于退火工藝與局部成形性能的關聯(lián)機制研究，要想真正解決問題，團隊唯有依靠自身力量，探索前行。陽鋒聯(lián)合成形專業(yè)成員多次開展頭腦風暴，在一次小組分析會上，團隊成員韓龍帥從理論層面深入剖析了局部成形過程的機理差異，提出了高局部成形材料所應具備的性能特征。受此啟發(fā)，陽鋒意識到可以通過調(diào)整退火工藝來滿足高局部成形性能高強鋼的變形需求。為驗證這一想法的可行性，他迅速擬訂方案并進行中試驗證。經(jīng)過多輪試驗和數(shù)據(jù)對比，退火工藝與局部成形性能之間的關聯(lián)機制逐漸清晰。據(jù)此，團隊總結(jié)梳理形成了差異化的退火新工藝，并首次提出高折彎高強鋼的概念，成功開發(fā)出具有優(yōu)異擴孔率和折彎性能的高強鋼系列產(chǎn)品。這些產(chǎn)品廣泛應用于新能源頭部車企，有效鍛造了首鋼高強鋼的核心技術(shù)長板。
群策群力 高效協(xié)同解難題
超高強鋼的性能一致性控制是反映企業(yè)超高強鋼生產(chǎn)能力的重要指標。首鋼超高強鋼生產(chǎn)一度出現(xiàn)看似“無緣由”的性能波動，而排查上下游的工藝參數(shù)卻找不到明顯異常，問題像一團揮之不去的烏云籠罩著整個團隊。既然從工藝上找不出問題原因，陽鋒便決定轉(zhuǎn)換思路，把關注點轉(zhuǎn)移到設備上。他與首鋼京唐任偉超等設備專業(yè)科研人員一起，圍繞設備情況展開了深入細致的排查。經(jīng)過不懈努力，終于找到了問題的癥結(jié)所在——帶鋼實際溫度存在異常波動。為了確保帶鋼加熱溫度穩(wěn)定性，陽鋒決定開發(fā)新的加熱工藝。團隊另辟蹊徑，跳出傳統(tǒng)材料學思維，打破專業(yè)壁壘，以設備為切入點，開展了跨專業(yè)、跨部門的協(xié)同攻關，在行業(yè)內(nèi)首創(chuàng)了一套新型控制工藝，顯著改善了高強鋼的性能波動問題，大幅提升了產(chǎn)品性能一致性。正是基于這樣多單位、多部門、多專業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新，首鋼高強鋼不斷實現(xiàn)新突破。2024年，首鋼汽車用超高強鋼供貨量再創(chuàng)新高，穩(wěn)居國內(nèi)第二，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟效益，首鋼品牌深受市場認可。
不同的崗位，卻燃燒著同樣熾熱與拼搏的火焰。首鋼高強汽車板研發(fā)團隊乘著“一院多中心”研發(fā)體系和產(chǎn)銷研一體化高效協(xié)同的東風，秉持“主動應變、協(xié)同攻堅、勇當技術(shù)創(chuàng)新排頭兵”的團隊精神，在低成本、高性能高強鋼的開發(fā)征程中登高瞭望、反復沖鋒，用創(chuàng)新與拼搏攻克了一項又一項關鍵技術(shù)難題，為首鋼汽車板高質(zhì)量發(fā)展探索了有效路徑。