一、研究的背景与问题
汽车面板对表面质量要求极为严苛，夹杂物是诱发表面缺陷的关键因素。为此，国内外钢铁企业已开发并应用多项核心控制技术，包括钢液氧含量精准调控、炉渣改质优化、结晶器液面稳定控制、浸入式水口结瘤抑制、结晶器电磁搅拌等，部分企业甚至通过从严管控铸坯分级、牺牲成材率等方式强化质量保障，汽车面板整体质量显著提升，由卷渣、气泡及常规夹杂物引发的线状缺陷、翘皮等典型表面问题已得到有效改善。
近年来，汽车设计追求更美观的流线型，钢板在冲压过程中厚度的减薄量大大增加，如某新能源汽车某外覆盖件，减薄量超过了40%。在零件最大减薄量的位置，钢板易出现颈缩、隐裂，甚至开裂的问题。而在汽车面板冲压过程中，一旦发生冲压开裂，不仅零件直接报废，更可能会导致停机调试、影响生产节拍和订单交货，甚至开裂的碎片可能划伤或损坏昂贵的模具表面，造成巨大损失。
通过对零件进行了大量的解体分析，引起冲压开裂的主要原因是缺陷位置存在尺寸为≥20μm的夹杂物，其分布位置靠近钢板厚度约1/4处，主要为颗粒状Al2O3和条状钙镁铝酸盐。这与以前钢企熟知、且已得到良好控制的卷渣、气泡、夹杂物造成的线状缺陷、翘皮等完全不同。该类缺陷仅在客户端冲压成形过程中暴露，常规生产过程检测与控制手段难以实现有效识别与精准控制。
二、解决问题的思路与技术方案
本项目针对钢板减薄量提升后，其内部颗粒状Al?O?、条状钙镁铝酸盐夹杂物引发的冲压开裂等新问题，采用超声波水浸探伤技术，系统建立了钢板内部夹杂物粒径、分布与冲压开裂的关联关系数据库，明确探明了凝固前沿夹杂物的捕捉与推移行为，并通过优化连铸二冷工艺，有效降低了颗粒状夹杂物在铸坯内弧的聚集程度，从源头减少了夹杂物诱发缺陷的隐患。
项目创新开发了汽车面板用钢转炉-RH冶炼新工艺，突破传统工艺中“自然脱碳必须保证钢液较高氧含量”的认知局限，实现了钢液高效脱碳与洁净度提升的协同。创新开发铝氧升温工艺，改变了“铝氧升温会导致钢液洁净度下降”的传统认识，实现RH工序高效升温的同时，确保钢液洁净度稳定。此外，研发并应用钢包顶渣多工序动态改质技术，以及精炼、连铸全过程炉渣及覆盖剂防卷入技术，有效抑制了钙镁铝酸盐夹杂物的生成与聚集。
通过上述系列技术创新与优化，最终将薄规格汽车面板因夹杂物导致的冲压开裂发生率控制在每百万件50件以下，显著提升了产品质量稳定性与市场竞争力。
三、主要创新性成果
1、基于超声波水浸探伤技术，建立了冲压开裂与连铸坯、钢板内部夹杂物粒径及分布的量化关联数据库，探明了夹杂物在凝固前沿的捕捉与推移行为规律。开发新型连铸二冷工艺，实现了夹杂物在铸坯内部关键区域的精准控制，从源头消除了薄规格汽车板的关键质量隐患，夹杂物聚集导致的钢板冲压开裂发生率降低50%以上。
2、开发了汽车面板用钢转炉-RH冶炼新工艺，突破了“吹氧导致洁净度下降”了传统认知局限，汽车面板RH真空表观脱碳速率提升至0.35min-1以上，真空处理时间降至19min，中间包总氧含量控制在≤0.0014%，大幅提升了钢液洁净度与冶炼效率。
3、开发了钢包顶渣多工序动态改质技术，抑制了易在塞棒、水口粘附堆积的尖晶石及钙镁铝酸盐等夹杂物生成，铸坯中此类夹杂物的数密度降低40%以上，结晶器液位“跳点”发生比例降至2%以下。同时开发精炼及连铸过程中炉渣及覆盖剂防卷入技术，将连铸换包过程对铸坯洁净度的影响区域减少30%。
四、应用情况与效果
本项目开发的高端汽车面板用钢冶金工艺，成功解决了高端汽车大变形量外覆盖件冲压开裂的行业新难题，有效突破了高端汽车面板用钢冶金工艺的技术瓶颈，产品广泛应用于宝马、奔驰、小米、大众、比亚迪、吉利等国内外主流品牌汽车，不仅助力我国汽车产业向轻量化、美观化、高品质方向稳步升级，更进一步增强了我国汽车供应链的自主可控性与稳定性，为我国汽车产业高质量发展提供了有力支撑。
项目成果显著，已获授权发明专利14项，经中国金属学会组织成果评价，评价委员会一致认定该项目技术水平达到国际领先。该项目取得的核心成果，为国内外汽车面板用钢生产企业提供了可借鉴的技术范式与实践参考，发挥了良好的示范带动作用。相关技术成果已多次在国内外大型行业会议（2021年CSST国际会议、2022年AIST国际会议、2025年全国炼钢年会、2025年炉外精炼会议特邀报告等）上进行宣讲推广，对我国高端汽车面板冶金工艺的创新发展起到了重要的示范引领效应。
信息来源：首钢集团有限公司
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