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汽車碳中和轉(zhuǎn)型,先進(jìn)高強(qiáng)鋼不可或缺
2022-10-26 1138 行業(yè)動(dòng)態(tài)

 9月13日,特斯拉CEO(首席執(zhí)行官)埃隆·馬斯克在社交平臺上發(fā)文稱:“今天購買的燃油車的剩余價(jià)值將比人們想象的低得多。用不了多久,我們就會像今天看待蒸汽機(jī)一樣看待燃油車。”

 華為常務(wù)董事、智能汽車解決方案BU CEO(事業(yè)部首席執(zhí)行官)余承東也持類似觀點(diǎn),其在2022年粵港澳車展上表示:“純?nèi)加蛙嚂r(shí)代會很快結(jié)束?,F(xiàn)在買燃油車,無異于智能手機(jī)時(shí)代買功能機(jī)。”

 近日,Polestar(極星,是沃爾沃汽車集團(tuán)和浙江吉利控股集團(tuán)共同擁有的全球高性能電動(dòng)汽車品牌)發(fā)布的最新調(diào)研結(jié)果顯示,消費(fèi)者希望通過立法加速汽車的電氣化轉(zhuǎn)型, 其中有1/3的全球消費(fèi)者支持在2030年或更早的時(shí)間點(diǎn)前禁售燃油車,若將時(shí)限放寬至2035年,這一比例則上升到47%(該調(diào)研樣本為來自北美、亞太、歐洲等19個(gè)市場的1.8萬名受訪者)。

 9月20日,國際能源署(IEA)呼吁,到2035年,在全球范圍內(nèi)禁止銷售汽油和柴油汽車。此外,各國政府應(yīng)商定一個(gè)時(shí)間表,決定所有新銷售的道路車輛應(yīng)在何時(shí)實(shí)現(xiàn)零排放。

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(圖片來自網(wǎng)絡(luò))

 在碳中和浪潮席卷全球,車企紛紛加快電動(dòng)化、輕量化轉(zhuǎn)型步伐的背景下,可以預(yù)見,世界范圍內(nèi)停售燃油車是大方向,只是時(shí)間早晚的問題。不過,與燃油車的命運(yùn)不同,鋼材作為汽車車身主要材料的地位短時(shí)間內(nèi)難以撼動(dòng),尤其是熱成型鋼和先進(jìn)高強(qiáng)鋼逐漸成為汽車用鋼的重點(diǎn)研發(fā)方向。這是在綜合考慮車身對安全性能的要求、輕量化材料價(jià)格及加工技術(shù)水平等因素后得出的現(xiàn)實(shí)答案。

白車身用料,車企為何鐘意高強(qiáng)鋼?

 長期以來,鋼材是構(gòu)成汽車的主要材料。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),生產(chǎn)一輛普通轎車,其主要材料的重量占比大致為:鋼材占65%~70%,有色金屬材料占10%~15%,非金屬材料占20%左右。在新能源汽車制造過程中,鋼材用量較傳統(tǒng)汽車有所不同。其中,從純電動(dòng)汽車角度來看,其增加了電機(jī)用硅鋼片的消耗,但由于沒有發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱及其他相關(guān)部件,其在這些部位的鋼材消耗量明顯減少(主要為調(diào)質(zhì)鋼、非調(diào)質(zhì)鋼、耐熱鋼、冷鐓鋼等)。而對于鋼鐵行業(yè)而言,汽車輕量化不僅意味著汽車整體用鋼量的減少,還意味著先進(jìn)高強(qiáng)鋼及鋁合金、鎂合金、碳纖維等材料應(yīng)用的增多。不過,總體來看,鋼材仍是目前汽車制造需求量最大的一種材料,且這一情況在短期內(nèi)不會改變。一汽高級工程師田洪福曾明確指出,在2025年,鋼材在汽車中的應(yīng)用比例仍會在50%以上。當(dāng)然,這里所說的鋼材更多指的是先進(jìn)高強(qiáng)鋼。

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(圖片來自網(wǎng)絡(luò))

 在大眾的印象中,鋼材是一種“傳統(tǒng)”材料,似乎能耗也很高。但實(shí)際上,多年來的實(shí)踐證明,無論是從安全、節(jié)能環(huán)保等剛性要求,還是從成本、技術(shù)水平等現(xiàn)實(shí)條件來看,先進(jìn)高強(qiáng)鋼都是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的首選材料,更是碳中和時(shí)代汽車產(chǎn)業(yè)不可或缺的材料。相較于鋁合金、鎂合金、碳纖維等材料,先進(jìn)高強(qiáng)鋼具有更高的強(qiáng)度和更好的防撞性能,生產(chǎn)過程更環(huán)保、更易回收和再利用,成本也更低。

 拿汽車白車身(Body In White,BIW)來說,用鋁合金可以減重,但成本會提高很多。前幾年,一批純電動(dòng)汽車開發(fā)企業(yè)雄心勃勃地使用鋁合金材料做車身,甚至使用更輕的碳纖維,以期實(shí)現(xiàn)最大化減重。但隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,純電動(dòng)汽車銷量增加,這些企業(yè)漸漸發(fā)現(xiàn),他們已經(jīng)無法承擔(dān)這樣昂貴的白車身材料成本了。全球電動(dòng)車巨頭特斯拉已經(jīng)從一開始為Model S和Model X打造全鋁車身,轉(zhuǎn)變到了在Model 3上使用鋼鋁混合材料。同樣,大眾基于MEB純電平臺所打造的電動(dòng)車和日產(chǎn)電動(dòng)車LEAF,白車身用料也基本以鋼材為主。“有些客戶可以承擔(dān)鋁合金甚至碳纖維車身的價(jià)格,這當(dāng)然很好。”SSAB(瑞典鋼鐵)汽車業(yè)務(wù)部主管Thomas Müller(托馬斯·穆勒)表示,“但是對大眾市場來說,鋁合金甚至碳纖維車身成本過于昂貴。如果仔細(xì)觀察,會發(fā)現(xiàn)這幾年白車身用料正在從各種高級昂貴材料慢慢轉(zhuǎn)向高強(qiáng)鋼。”

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(圖片來自網(wǎng)絡(luò))

高強(qiáng)鋼研發(fā),鋼企厲害了!

為適應(yīng)汽車行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要,廣大鋼企不斷優(yōu)化技術(shù),深耕先進(jìn)高強(qiáng)鋼研發(fā)領(lǐng)域,取得了可喜的成績。

 由華菱安賽樂米塔爾汽車板有限公司(VAMA)生產(chǎn)的帶鋁硅鍍層的熱成型超高強(qiáng)鋼Usibor,實(shí)現(xiàn)了輕量化和高強(qiáng)度性能的高度平衡,能夠在滿足同樣安全碰撞標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下,讓一輛SUV(運(yùn)動(dòng)型多用途汽車)的白車身減重112千克(約20%)。Usibor由安賽樂米塔爾花費(fèi)數(shù)十年時(shí)間、耗資數(shù)億美元研發(fā)而成,現(xiàn)已在汽車白車身、底盤、橫梁加強(qiáng)板、懸架支架、發(fā)動(dòng)機(jī)支架等關(guān)鍵部件上得到廣泛應(yīng)用。目前,安賽樂米塔爾已研發(fā)出第二代鋁硅鍍層熱成型超高強(qiáng)鋼Usibor 2000,較第一代產(chǎn)品強(qiáng)度提高了30%,強(qiáng)度最高可達(dá)2000兆帕。Usibor 2000還具備優(yōu)秀的抗腐蝕性能和制作復(fù)雜零件時(shí)沖壓后無回彈等特性,并能幫助汽車制造商在實(shí)現(xiàn)減重目標(biāo)的同時(shí)合理控制成本。

 8月4日,河鋼集團(tuán)與寶馬集團(tuán)簽署《打造綠色低碳鋼鐵供應(yīng)鏈合作備忘錄》,標(biāo)志著鋼鐵行業(yè)與汽車行業(yè)聯(lián)動(dòng)減碳跨領(lǐng)域合作取得新突破。根據(jù)合作備忘錄,雙方將圍繞綠色低碳鋼鐵材料的研發(fā)與應(yīng)用,基于寶馬對鋼鐵材料的低碳需求,開發(fā)低碳、綠色汽車用鋼材料(簡稱“綠鋼”)并完成相關(guān)認(rèn)證。從2023年中期開始,寶馬沈陽生產(chǎn)基地(寶馬全球最大制造基地)量產(chǎn)車型將逐步使用河鋼的低碳汽車用鋼(簡稱“低碳鋼”)。相較于傳統(tǒng)鋼材,“低碳鋼”將減少10%~30%的碳排放量。自2026年起,寶馬沈陽生產(chǎn)基地將開始在整車量產(chǎn)過程中使用河鋼生產(chǎn)的“綠鋼”。

 在先進(jìn)高強(qiáng)鋼研發(fā)生產(chǎn)方面,鞍鋼也碩果累累。2019年7月份,鞍鋼輕質(zhì)雙相鋼DP980-LITE實(shí)現(xiàn)全球首發(fā),其伸長率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的980兆帕級雙相鋼,同時(shí)密度降低了5%。近年來,鞍鋼汽車用鋼研發(fā)團(tuán)隊(duì)先后開發(fā)出超高強(qiáng)DP鋼、QP鋼和熱沖壓成型鋼等產(chǎn)品,其中熱沖壓成型鋼最高強(qiáng)度達(dá)到2000兆帕,廣泛應(yīng)用于汽車B柱、前保險(xiǎn)杠、后縱梁等零部件。

來源:中國金屬學(xué)會
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