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    分析 | 汽車輕量化用鋼發展方向和汽車用鋼管市場需求
     作者:鍍鋁管_精密高強鋼焊管-無錫市永真金屬制品有限公司    發布于:2019-08-16 17:46:15    文字大小:  【】  【】  【
    汽車輕量化用鋼的3個方向
    新能源汽車使用輸電線增多,我們可以從有色金屬銅的用量看出新能源汽車重量輕量化的必要性。每輛燃油汽車用銅量約25公斤,而插電式混合動力汽車用銅量為40公斤~50公斤,純電動汽車用銅量為80公斤~100公斤。由此可見,電動汽車由于電動化導致汽車重量高于燃油汽車,就需要減輕其他部位的重量而實現車體輕量化。

    汽車輕量化有3個發展方向,一是提高鋼材強度,二是改變鋼材成型方式,三是使用可替代鋼材的其他材料。

    從具體操作上來看,在使用鋼材的前提下,一是采用薄規格超高強度汽車板及零部件,車身A柱、B柱、車頂縱梁及前圍板下方采用拉伸強度高達1500兆帕的高強度鋼,其他部位鋼材拉伸強度可達到1200兆帕。2018年9月25日,河鋼唐鋼生產出全球首卷1.8毫米厚的2000兆帕級熱成型汽車鋼,比1500兆帕級鋼材減重10%~15%。二是采用先進成型方式來減輕零部件重量,例如汽車軸類可改用中空結構,其他成型方式可采用激光拼焊、熱壓、液壓成型等,可減輕40%的零部件重量。三是使用微合金非調質鋼,其屬于環境友好型鋼材,廣泛應用于零部件,可用于制作8.8級、9.8級、10.9級高強度螺栓。四是用鋁材代替高強度鋼,可減輕汽車重量約200公斤。美國特斯拉公司在新能源汽車電池殼的用材上,除了上蓋為厚度0.8毫米的鋼板外,其他部分均為鋁擠壓材制成。但由于鋁價高于鋼價,近年來特斯拉的電池殼材料也開始逐漸改用高強鋼。國產電池殼也有應用高強度鋼(780兆帕~980兆帕)制作的實例。

    中國汽車用鋼管走向精密化

    燃油汽車(包括插電混合動力型汽車)要使用鋼管部件,以壓縮天然氣、液化天然氣和氫燃料為動力的汽車也要使用鋼管部件??偟膩砜?,現階段除純電動汽車外,國內汽車市場中約99%的汽車都要使用到鋼管部件。

    按上篇預計,2019年汽車用鋼管約100萬噸,其中無縫鋼管約60萬噸、焊接鋼管約40萬噸。以轎車為例,每輛車用管量平均約40千克,其中無縫鋼管25千克、焊接鋼管15千克,國產轎車2019年預計產量為1200萬輛,則2019年轎車用鋼管量預計為48萬噸。

    按降低成本和減輕重量的發展趨勢,精密鋼管是重點研制方向。但國內目前在汽車用焊管領域存在一些短板,如轎車的懸臂架管、車轎用管、高精度和高強度的薄壁傳動軸管、超高強度的轎車側防撞桿、超高強度的穩定桿用鋼管等,由于焊接質量不穩定、焊縫熱處理不均勻等問題,大部分依賴進口。

    此外,在汽車用鋼管品種中,排氣管為關注的一個重點。排氣系統位于汽車底部,連接發動機排氣端與大氣,其組成結構由排氣岐管、前管、撓性管、催化轉換管、中心管、主消音器和末端管共7個零部件組成。位于高溫段的排氣岐管要求抗高溫氧化,位于中溫段的中心管要求耐高溫耐酸堿鹽腐蝕,位于排氣尾端的鋼管部件則要求耐各種腐蝕和焊接性能良好。

    為此,國內目前汽車排氣系統用鋼管主要采用不銹鋼,且80%以上為鐵素體不銹鋼。從鋼管品種來看,不銹鋼薄壁焊管(壁厚≤2.5毫米)和無縫鋼管都已應用到汽車排氣管的生產制造中。我國寶鋼、太鋼、浙江久立特材公司、山東恒業金屬制品公司等多家企業都能生產汽車排氣系統用的鋼管部件,鐵素體不銹鋼的規格、品種、質量已經達到日本、美國等先進水平,且處于不斷革新中,向精密化發展。

    汽車輕量化鋼與鋁孰優孰劣

    汽車輕量化是在保證汽車強度和安全性能的前提下,盡可能降低汽車的重量。目前,已有車企應用鋁材代替鋼材來制造汽車,但考慮到汽車行業綠色、健康、可持續發展,鋼材與鋁材孰優孰劣?

    不少人認為,鋁材是未來可用來替代鋼材制造汽車的優選,這也是有依據的。據統計,汽車自重每減少10%,油耗就降低6%~8%,二氧化碳排放量則減少13%,因此,國外部分車企使用鋁材代替鋼材,希望通過降低汽車自重來減少二氧化碳排放量。

    然而,世界汽車用鋼聯盟采用生命周期評價(LCA)方法對不同汽車材料全生命周期的溫室氣體排放效果做出的評價稱,從輕量化角度出發,采用鋁材代替鋼材制作汽車部件,可以減少燃油消耗量,但所造成的環境污染是鋼的3倍。

    這是因為與鋁、碳纖維等材料相比,鋼材在生產過程中可以減少7~20倍的碳排放量,所以,使用高強鋼制造汽車部件所產生的碳排放量少于用鋁材制造汽車部件所產生的碳排放量。同時,有關SUV車的測試數據也表明,汽車用鋁材代替普通鋼材制作汽車部件,全生命周期減少了1500公斤的二氧化碳排放量,而用高強鋼制作汽車部件,則可減少3000公斤的二氧化碳排放量。

    由此看來,未來鋼鐵仍是綠色汽車產品的首選材料。
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