【汽车与环境】河钢熊自柳:汽车用材向多材料混合方向发展,钢仍然是主要用材

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9月20-21日,由中国人才学精汽车人才专业委员会指导,国家特聘专家汽车组及盖世汽车主办的"2019(第七届)汽车与环境创新论坛"隆重举办,论坛以四个多多 主论坛加十个 平行论坛的形式,携百名行业权威嘉宾,一起探讨中国汽车产业在转型升级的新形势和新常态下,整车厂与零部件企业协同创新、升级做强、一起应对严峻市场和产业变革挑战之发展路径。以下为河钢集团钢研总院首席工程师熊自柳演讲内容实录:

河钢集团钢研总院首席工程师熊自柳

亲戚亲戚亲戚你们你们你们 好,首先感谢一下盖世汽车组织只要一次全产业链技术专家的讨论。河钢主只要钢材提供商,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 关注的是材料和材料应用技术,今天我的主题主只要河钢集团汽车用钢产品以及轻量化应用技术。

我今天的报告主只要分为十个 次要,首先第四个多多 次要,河钢集团汽车用钢的概述,河钢集团成立于4008年,整个总部是在石家庄,有20余家子公司,控股的公司有70余家,钢铁主业是唐、邯、宣、舞、矿业等等,连续11年进入世界4000强,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 目前的世界排名是214位。

河钢集团十三五计划中间讲,汽车用钢作为亲戚亲戚亲戚你们你们你们 的战略产品,生产基地也是包括在唐山、邯郸、宣化、承德、石家庄十个 生产基地,主要的生产线一共400多条,包括热轧、冷轧、铝硅涂层的生产产线等等。亲戚亲戚亲戚你们你们你们 的主供的主机厂遍布全球400多家。

亲戚亲戚亲戚你们你们你们 的产品是取得了非常大的发展,2010年汽车用钢产量400万吨,2018年突破7215万吨,位居国内第二,整个产品构成,包括冷轧热镀锌是400多万吨,热轧是400多万吨,还有特殊钢本身块有400多万吨等。

亲戚亲戚亲戚你们你们你们 建立了全球的产品研发平台,与客户相互商务合作研发中心一起开展研发相互商务合作实现双赢,研发平台是分哪几个层次的,首先是集团内内外部的研发平台,拥四个多多 产业技术研究院,包括河钢钢研和机械研究院,正确处理产品和应用技术共性方面的研究,另外还有三大国家级的技术中心和五大省级的技术研究中心正确处理的产线的产品和应用技术相关的实际那此的什么的问题,还有8个国家重点实验室,正确处理的是产品检测和认证方面的其他产品性能和技术相关那此的什么的问题;另外从2016年结束,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 和客户结束建立客户研发中心,和客户建立了命运一起体的科研相互商务合作机构,从产品开发和应用技术研究着手开展EVI相互商务合作,目前为止亲戚亲戚亲戚你们你们你们 不可能 和海尔、国能汽车等宣告了十个 客户研发中心。

国内的研发平台,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 和东北大学,北京科技大学,重庆大学、天津的汽车工程研究院10余所院校和科学院所一起进行产品和工艺技术的研发。亲戚亲戚亲戚你们你们你们 和国外的国际钢协、世界汽车钢联盟,另外还有昆士兰大学、MEFOS等等国外的科研机构一起开展绿色可持续发展共性技术和产品应用技术。我本人 是联盟的委员,每年参加两次联盟的会议,中间有其他技术内容是来自于一起的研究报告。另外河钢集团去年是钢协轮值主席和今年是国际钢协轮值主席,与MEFOS进行了洁净间钢研发工作,昆士兰大学相互商务合作高强钢的成型应用技术,目前国际上是最顶尖的成型技术,中间有做相应的介绍。

冷轧及涂镀产品,从第一代汽车用钢到第三代汽车用钢其他其他牌号全覆盖,速率是最低400多兆帕到最高4000兆帕的热成型钢,实现了整车造。本身是亲戚亲戚亲戚你们你们你们 的汽车用钢市场本身块,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 汽车板材本身块今年完成了德国宝马的认证,现在进行大众和通用和福特的认证,主供的汽车厂是北汽新能源、上汽、长城、海马等10余家主机厂,特殊用钢本身块,用户相对来说更高端其他,奔驰,宝马、克莱斯勒等等全球400多个主机厂还有4000多个零配件厂进行供货。

第二次要介绍一下河钢集团汽车轻量化的技术路线,首先简要的回顾一下技术背景,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 对汽车的节能和环保不可能 是耳朵中间都听出茧子了,本身概念提出还是由美国提出的,上个世纪90年代开发的FSV的车型,不可能 美国汽车能源消耗是最大的,整个汽车中间消耗石油大约占到400%以上,其他其他提出FSV的项目,正确处理汽车石油消耗和尾气排放的那此的什么的问题,日后国际钢协和汽车钢联盟经常研发继续研发本身下项目。

关于碳排放不到考虑原材料生产、运输、零件及整车制造、车辆消费阶段,以及车辆报废和回收循环等全生命周期阶段,把碳排放概念延伸到全产业链才是亲戚亲戚亲戚你们你们你们 应该重点关注的那此的什么的问题。目前只考虑消费阶段的燃油消耗和碳排放实际上对于亲戚亲戚亲戚你们你们你们 的汽车的开发来讲不可能 会形成四个多多 误导。亲戚亲戚亲戚你们你们你们 从全生命周期的碳排放的深度来看,实际上亲戚亲戚亲戚你们你们你们 现在都认为轻质合金,铝合金,镁合金轻量化的效果非常好,为什么么让从亲戚亲戚亲戚你们你们你们 目前的研究观点来看,钢的全生命周期的碳排放比铝、镁合金、碳纤维低的多,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 可太多再到参考一下世界汽车钢联盟相关的其他实验报告。我要以前全生命周期LCA的观点会引入到汽车设计的观念,现在有其他主机厂,比如说丰田不可能 用LCA的观点进行设计,用材到底是用钢哪几个?铝合金镁合金用哪几个?加起来全生命周期碳排放是哪几个,会作为车企的卖点,碳排放不可能 一定会 亲戚亲戚亲戚你们你们你们 的话而已,要动真格,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 看2020年中国的制订目标是93克,欧洲是400克。

去年发布了四个多多 标准全生命周期温室液体 排放的标准,本身标准以回会作为四个多多 政策规定汽车中间碳排放不到达到哪几个,这项政策很有不可能 在不远的将来会实施。

亲戚亲戚亲戚你们你们你们 河钢的轻量化路径,主只要将大约的材料用在大约的地方,河钢采取的轻量化本身块,材料轻量化本身块还是主要采用高强钢,为那此?我中间会有PPT做详尽的介绍。另外工艺轻量化本身块还是做拼焊、冷成形、热成型、辊压等等,轻量化有形态学 轻量化、框架轻量化,边界轻量化亲戚亲戚亲戚你们你们你们 和其他相互商务合作客户一起开展研究。

亲戚亲戚亲戚你们你们你们 为那此选折 高强钢作为轻量化的主要材料?首先铝合金、镁合金,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 把400多辆车型平均车门的重量做了四个多多 对比,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 看一下铝合金相对于钢确实四个多多 轻量化的效果,大约并能减重5.73克,本身是形态学 设计。亲戚亲戚亲戚你们你们你们 设计成车门,不可能 车门不光是形态学 ,中间会有其他填充物还有其他的零部件,不可能 考虑震动性能钢度还有安全性,不可能 亲戚亲戚亲戚你们你们你们 知道铝的钢度比较低,其他其他填充的东西会比较多。

做成车门以前再看轻量化的效果,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 看下面哪几个图,铝对钢来讲轻量化不到0.45千克本身是平均的结果,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 再看右边,体现的是四个多多 形态学 设计的效果,这是好几百车型统计的结果,钢不可能 经过合理的形态学 设计,本身轻量化效果是可太多再到和铝做到相当,也只要说实际上钢要做到轻量化形态学 设计本身块会发挥很好很大的潜力。

另外从成本的深度来看一下,这是四个多多 副车架的对比,铝不可能 用高强钢替代,轻量化比率大约是0.66,轻量化成本增加了49.2元每公斤,不可能 是用先进高强钢轻量化比例是0.83,成本增加54块,本身是估算的价格,具体的不可能 会有其他误差,为什么么让总的情況是钢的轻量化成本比铝合金要低的多的。

第四个多多 方向,我要介绍一下河钢的材料轻量化主要的方案,主只要材料开发本身块,四个多多 阶段,第四个多多 阶段通过提高速率减薄做到轻量化,不可能 材料本身块性能亲戚亲戚亲戚你们你们你们 都知道速率提高会牺牲韧性和延展率和性能,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 在用户使用过程当中经常出現其他其他的那此的什么的问题,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 针对经常出現的那此的什么的问题开发满足特定成形工艺的钢种,比如说满足高扩孔性能、抗剪切开裂、满足热成形的钢种等,而高速率低合金钢、低屈服双相钢、马氏体钢等等无法满足那此特定成形工艺的要求;随着轻量化要求的不断提高,前面本身提高速率的依据 仍然不到删改正确处理超高强钢应用的那此的什么的问题,在此基础上亲戚亲戚亲戚你们你们你们 开发了第二类、第三类汽车用钢,本身速率更高,延展率也会非常高,主只要淬火配分钢、TRIP等等,现在都开发出来了。

介绍一下形态学 轻量化主要的钢种情況,首先是低屈服的双相钢是亲戚亲戚亲戚你们你们你们 用的最多的,排耗主只要两大类,一类是连退四个多多 是热镀锌,排号包括DP4400、DP4000、DP590、7400DP、9400DP,主要的应用部件是形态学 件和加强件。

低屈服的钢度相对低其他,对安全性的要求比较高的以前显得就无能为力了,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 在此基础上开发了高屈服的双相钢也是用连退和热镀锌,主要的特点是弯曲性能比较好,在两相组织当中变的更加的均匀,两相硬度相差比较小,其他其他有比较低的弯曲性能,最小弯曲半径比较小,另外抗剪切开裂、翻边扩孔性好,主只要安全性形态学 件的开发。

亲戚亲戚亲戚你们你们你们 开发的扩孔钢,主只要有热轧、热轧酸洗、冷轧,主只要4400、5400、7400,主要的应用部位是悬架底盘和轮毂。

另外是马氏体钢,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 在冷轧产线中间,采用的是国内目前为止最先进的一项高氢连退水淬,喷氢的冷速能达到400以上的冷速并能实现组织强化的目的,不可能 其他的高速率双相钢,主只要基于合金强化,四个多多 是组织强化,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 本身是单独的通过组织强化,其他其他说并能做到高速率,另外成本相对来说比较低,马氏体钢容易达到4000MPa性能,而HSLA、DP等钢太难实现。马氏体钢系列主要特点是实现高强高钢度高扩孔性能,主只要用在形态学 件中间。

第三类最主要的是连续退火的QP9400和QP11400,目前9400不可能 有其他商业化应用,11400是属于实验室研发的阶段,现在工业上不可能 实验出来了为什么么让现在还在寻找客户,主要的特点加工硬化比较好,还有强塑积、高折弯性能、高吸能形态学 。

热成形钢现在并能做的是HS4000、14000、4000包括裸板和铝硅板,特点是变形抗力低,回弹小、成形精度高,应用部位主只要在形态学 件和悬挂件。

铝硅热成形钢亲戚亲戚亲戚你们你们你们 知道是安赛乐米塔尔的专利技术,我本人 从2012年结束研究铝硅热成形,目前不可能 形成本人 的专利技术,我通过换成其他合金元素提高抗高温氧化性能,提高高温耐腐蚀性能,本身个多多 专利目前不可能 在国内获得授权,现在在国外申请专利,在欧洲美洲现在不可能 有专利号了,不可能 国外申请专利周期比较长,估计要等一段时间回授权。

亲戚亲戚亲戚你们你们你们 专利有那此特点呢?亲戚亲戚亲戚你们你们你们 看铝硅成形最高的加热温度是8400-900度,铝相中间也会融化一次要的合金,使得镀层的熔点增加,另外成形性能得到保障,只要的话使得成形性能和高温氧化性达到有机的统一。亲戚亲戚亲戚你们你们你们 知道铝硅涂层是热成形板,不到进行间接热成形,而亲戚亲戚亲戚你们你们你们 的专利技术不仅可太多再到间接成形,还可实现直接成形,其他其他这是亲戚亲戚亲戚你们你们你们 的优点。

锌铝美产品亲戚亲戚亲戚你们你们你们 有深冲系列,高强IF钢,形态学 钢、高速率低合金、双相钢等等,主要的特点是耐腐蚀性能、切口保护性良好的焊接性能成形性能优于GIGA,在汽车面板使用有降低蜂蜡和涂层的性能,宝钢也经常在推锌铝美产品经常不到推开,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 现在也是将它列入在推广锌铝美的产品,今年亲戚亲戚亲戚你们你们你们 不可能 有一定的突破,有两家主机厂结束用亲戚亲戚亲戚你们你们你们 的锌铝美产品。

第十个 方面,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 建立本人 的汽车板的数据库,目前的数据库本身块,包括材料数据库和拆解数据库,材料数据库三大次要,四个多多 是基础性能包括了抗拉延伸率等等,另外是使用性能、服役性能,只要的性能主只要提供给主机厂做正向设计,用于整车概念/工程设计、工艺轻量化模具开发等全流程开发阶段,可太多再到提供给主机厂,也和主机厂一起做研究。逆向解析数据库包括材料解析、工艺解析和3D扫描等,用于车逆向设计。

另外在轻量化应用技术本身块有本人 专门的用户技术实验室,成型实验室有万能成形试验机、三点弯曲、疲劳试验机等设备;焊接实验室包括激光焊接、点焊、液体 保护焊等设备;涂装设备有磷化、电化学工作站、耐候、盐雾的等等设备。另外模拟仿真本身块,对做材料设计本身块还是非常的重要,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 建立本人 的仿真平台,包括唐钢、邯钢,钢研等等,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 借用第三方相互商务合作平台的模拟仿真技术资源,包括天津国家超算中心,燕山大学,昆士兰大学等等。

应用技术本身块,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 主要的是开发辊压成形,主只要做材料辊压性能的研究,还有工艺优化和截面优化还有零件成形质量安全性能评估。不可能 辊压做其他其他的轻量化成形的材料会有其他困难,11400到4000兆帕以回会有其他产品不足英文太难保证,像滑轨要求比较高的以前太难实现精度,不可能 做其他其他零件的以不到20道400道的车型反复进行弯曲,使得成形的零件性能难以保证,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 和昆士兰大学一块相互商务合作开发了链模成形,把本身辊子直径可太多再到做到20-400米,只要做成链模的形式,成型变形区域大约能达到700-4000毫米,使得整个的成型过程变的非常的缓慢,只要就减少了多余应力和多余应变的过程,材料的成形质量和精度也得到了很大的提升。

服役安全评价本身块主要检测高速应力应变曲线,研究应变强化和应变速率敏感曲线模型,提供给主机厂,做完高速拉伸以回会检测一下断口的断裂情況和互近的组织,看看本身材料高速完以前,材料是是不是会位于非正常失效,影响碰撞时的安全性能,也是佐证一下材料在碰撞的以前是一定会 安全?通过仿真验证亲戚亲戚亲戚你们你们你们 的模型是一定会 达到了侵入性能吸能的要求。

新能源汽车的服务案例,主只要用到的热成形钢和辊压成形和冷冲压成形。第十个 服务案例是在新能源客车中间的服务案例,本身是早期做的,当时是最结束是普通的新能源客车,当时行驶里程是400公里,结束Q345亲戚亲戚亲戚你们你们你们 用了河钢的材料实现了轻量化的设计。用亲戚亲戚亲戚你们你们你们 的材料7400和9400进行了选材设计,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 对形态学 形态学 进行优化设计,为什么么让进行简单设计最终选折 了内内外部的形态学 达到四个多多 毫米,只就说 1.5mm,也是满足他的要求,材料本身块也是相应的做了其他调整。

焊接本身块,也是提供其他其他的焊接方案,不可能 高强钢的焊丝比较难选,窗口提供给亲戚亲戚你们你们你们 ,通过监测和性能满足要求。经过模拟仿真还是满足了客车碰撞的要求。

本身是座椅轻量化的项目,主只要滑轨减重0.4KG,降重比例达到8.5%。不可能 变薄了以前成形还是太难成形焊接也太难,亲戚亲戚亲戚你们你们你们 用采用链模和辊压的成形工艺,中间的残余力会非常小,非变形区是太多再形成变形太多再有质量不足英文,大变形的次要残余力不到屈服速率的0.4-0.5倍。

展望一下汽车用钢的发展趋势,汽车用材还是向多材料混合方向发展,汽车用钢仍然是主要的用材,主只要成本和性能,另外是全生命周期碳排放,还有钢质零部件具有比较好的可修复性。汽车用材有本身模式,以钢为主的设计,钢铝混合,以铝为主、碳纤维为主设计,可太多再到看出所有模式中钢一定会 不可替代的,以铝、碳纤维为主的设计当中也是有15%-400%左右的钢。研发新钢种,AHSS钢应用技术,多材料复合应用技术是汽车用钢方面的发展趋势。

让人讲到这里,谢谢亲戚亲戚亲戚你们你们你们 !

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