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发布时间:2016-02-02 19:45:43

 当前,世界汽车工业面临着两大严峻的挑战:油价不断飙升,环保要求日益严格,也就是说汽车应一年比一年有更高的燃油效率,更低的温室气体排放,更高的安全性与更好的乘座舒服性。要达到这些目标,在当前的条件下最可取的措施无非是:大力发展新能源的清洁环保车;在保证安全与乘座舒适前提下,大力改进设计与采用铝材以降低车的自身质量。这两条道路应齐头并进,不管走哪条发展道路,铝材在今后长期的汽车发展进程中都将起着至关重要的作用,在可预见的时期内,还不可能有一种材料会取代铝而成为占统治地位的汽车材料。

  铝及铝合金打造现代汽车的新潮流
  轻量化是现代轿车的追求,尽量多的采用铝制零部件是实现轻量化最可取的措施。时下,铝(用作导线)及铝合金是当前及未来汽车的理想材料。在制造厂追求轻量化、政府倡导节能减排与消费者追求高性能的作用下,铝合金材料在汽车领域的应用获得了长足进展。自上世纪90年代以来,铝合金材料使用量在轿车上翻了一番,在轻卡上增加了2倍。目前,铝已成为汽车工业第三大类最常用的材料,仅次于钢及铸铁。轮毂就是一个最明显的实例。上世纪80年代,大部分轿车就用上了锻铝轮毂,大多数轿车用的是低压铸造的铝合金轮毂,其显着优点是:1、舒适。铝合金轮毂真圆度好,滚动阻力减少,与一般的钢轮毂相比,具有更强的吸收震动及弹力功能,所以乘座舒适性得以提高;2、亮丽。铝合金的抗蚀性强,经久耐用,不会生锈,可长期保持熠熠生辉的亮丽光泽,使汽车的整体美得到更为完美的体现;3、节能减排。轮毂质量每减轻1kg,1l汽油可多行驶800m,而每少用1l汽油,可减少co2排放1270l,使用铝合金轮毂的经济效益与社会效益十分明显;4、安全。铝合金的热导率高,能有效地防止轮胎磨损异常而导致爆胎现象的产生。
  近20年来,轿车技术的最明显的变化之一是大量使用了轻质材料,出现了许多用铝与塑料制的零部件,其中铝及铝合金的用量最多,集中在车身构件、发动机、空调器、保险杠、车轮、装饰件、车座等方面。今后10年或20年内,除了继续提高这些方面的铝化率外,提升铝钣金件的量是其重点。2011年,日本轿车用的铝及铝合金中,铸造铝合金占82%、加工材及锻件占18%;美国轿车的分别为70%及30%;德国轿车的分别为78%及22%左右。而在加工材及锻件用量中,挤压材约占30%、板及箔约占68.5%、锻件仅占1.5%左右。提升车身的铝化率,也就是说增加铝板在汽车中的应用是今后汽车用材的发展趋势,铝板在汽车中的应用大有潜力。
 国外总投资约12亿美元 掀起扩大汽车铝薄板产能浪潮
  从2010年下半年开始,国外平轧铝产品产业掀兴了一股改扩建汽车铝薄板带项目的浪潮,这是铝轧制工业一次前所未有的为了生产一种产品所进行的大规模改扩建工程,总投资超过12亿美元,对5大洲8国4家跨国铝业公司(不含中国的)的13个工厂的汽车薄板带生产线进行顶尖的技术改扩建,大致可于2013年全部完成,新增生产能力约600kt/a。
  诺威力铝业公司(novelis)投资2亿美元对其位于纽约州的工厂改扩建,以适应市场对这种板材高速持续增长的需求。扩建工作完成后,汽车铝合金薄板的生产能力可达200kt/a,为诺威力公司北美地区这类产品现行总产能的5倍。新建的2条汽车板专业生产线2013年投产,2014年达产。
  投资约4亿美元对在亚洲的3个工厂进行改扩建,使韩国的2个厂(诺威力-大韩铝业公司)与马来西亚的1个厂的生产能力增加400kt/a,由2011年的600kt/a上升到2013年的1000kt/a。当然这400kt/a产能不全是汽车板,还含罐料、ps板基、铝箔带坯等。
  投资约6千万美元以扩大巴西平达铝业公司汽车板、罐料带卷的生产能力。
  美国铝业投资3亿美元对艾奥瓦州(iowa)达文波特轧制厂(davenport)进行的改扩建,对一个工厂投资这么多进行改扩建在世界铝平轧企业发展史上尚无先例,扩建工作计划于2013年完成。改扩建目标是为了向世界汽车工业提供更多更优质的铝合金板带材。
  另外,alcoa951专利技术也可以于今后在铝工业行业获得推广,这是一种车辆组装连接技术的新工艺,它的要点是在连接组装前对铝合金薄板、挤压材、铸件进行表面处理,汽车厂的生产试验与试用证明,它们的连接强度比汽车工业应用的钛锆(titanium zirconium)连接强度高3~8倍。
  达文波特轧制厂是世界最大的铝板带轧制厂之一,拥有世界独一无二的5588mm的热粗轧机,生产的厚板、薄板与带材在航空航天、兵器、国防、乘人车、商用车、轨道车辆及其他工业部门都获得了广泛的应用。这次改扩建得到政府的大力支持,并在税收、金融、研究与发展信贷等方面给予了诸多优惠。
  达文波特轧制厂原是一个以生产厚板为主的企业,投产于1972年,期间经过几次改扩建,而这次改扩建是最大的,增加了汽车薄板专业生产系统,自此以后它将成为全球最大的生产交通运输装备所需的各种铝及铝合金板材的顶尖企业,厚度从>0.2mm~≤280mm、而宽度≤5400mm板材,不但可生产矩形截面的,而且可以生产世上最大的制造lng(液化天然气)巨大贮罐的变截面板材,其厚端最大厚度为170mm或更大些。该厂的这次改扩建为中国在建的与即将建设的这类企业提供了一个很好的样板。
  诺威力铝业公司(novelis)被确定为全新埃沃奎系列越野车(all-new range rover evoque)铝薄板独家供应商。这一系列埃沃奎越野车都省油。2011年7月上旬埃沃奎汽车公司在利物浦(liverpool)建成了首条专业铝板金件加工线。
  埃沃奎越野车的特点是,盖(hood)、车顶(roof)和结构件都是用诺威力公司的汽车铝合金薄板,车顶的设计极为领先,首次应用诺威力公司的新型高强度铝合金anticorodal-600px(ac-600px)制造,它既有高的强度性能又有良好的成形性,是一种优秀的车体钣金件合金,其抗拉强度比典型汽车铝合金薄板的约高20%,而其成形性能比任一其他高强度合金的都好,由于合金强度的提高,汽车板的厚度可减薄15%以上,因而使其成为一种制造盖板件、车身翼子板(fender)、顶板、门板等之类钣金件的理想合金。
  诺威力铝业公司为杰戈娃(美洲虎,jaguar)兰德·罗孚(陆虎,land rover)汽车(含美洲虎xj.xf.xk型),以及兰德·罗孚保卫者汽车(land rover defender)、发现者汽车(discovery)、系列罗孚(range rover)汽车,以及系列罗孚运动车(range rover sport)提供铝合金板已有20余年,为它们自身质量的下降做出了很大贡献。

爱励国际(aleris international)在欧洲有两个平轧铝产品企业:德国的科布伦茨轧制厂(koblenz),比利时的杜菲尔轧制厂(duffel)。前者的主导产品为厚板,后者的则为铝合金薄板带。为了提升杜菲尔轧制厂的生产能力,爱励国际决定增建冷轧铝带机1台,扩建工作已于2011年启动,将于2013年末竣工投产。杜菲尔轧制厂的主导产品为各工业部门用的薄板带,包括航空航天工业、汽车、交通运输与国防兵器工业用的。新的冷轧机用于生产汽车车身薄带材。
  日本神户钢铁公司真冈轧制厂、古河斯凯铝业公司福井轧制厂与日本轻合金公司都生产汽车铝合金薄板,在这次全球性的汽车板材生产项目改扩中尚未见有较大的动作,但神户钢铁公司将在中国建以汽车薄板为主导产品的控股合资企业,而当前一些日资在华合资汽车公司所需的并不多的铝合金薄板全部从日本进口。

  跨国公司争抢汽车板市场 中国企业不应等闲视之
  在今后一二十年内,汽车板无疑会是铝合金薄板市场增长最快的亮点之一,也将会成为板带材市场容量较大的品种之一。2011年全球汽车铝合金车身板(不含货车、拖车、半挂车、厢式车、特种车等用的)的需求量约250kt,中国还不能生产,其中70%左右为诺威力(nolis)公司、美国铝业公司(alcoa)、海德鲁(hydro)铝业公司生产,其余的为日本的一些公司及其他公司生产。可生产的国家为美国、德国、日本、法国、韩国等。
  中国生产汽车铝薄板的技术总体上与发达国家的相差约20年,现在是追赶他们的千载难逢的大好时机,如果能很好地利用这次机会,适度稳妥地发展汽车铝薄板,就会大大缩短与发达国家的差距,否则这个差距会越来越大。我们在发展这类高精铝板带方面也做了一些工作,但与国外的大张旗鼓的建设相比,还有一定的差距,汽车铝板项目建设在中国还有相当大的发展空间。目前已建成与在建的项目有:
  爱励国际(aleris international)于2011年1月初与江苏镇江市达成合作协议,拟在该市增加投资2亿美元建设汽车铝板带项目,以满足中国市场对高端交通用铝合金材料的需求。这是爱励国际去年在该市合作投资3亿美元建设高强度大的规格航空航天铝厚板项目后的又一战略发展举措。
  日本神户钢铁公司(kobe steel,ltd,)已与中国江苏常铝铝业股份有限公司(alcha aluminum,china)签订了合作协议,在中国内蒙古自治区包头市建一个生产高精铝板带的企业,公司可于2013年1月正式挂牌成立,注册资金20亿元人民币,或者是240亿日元,建设总投资约400亿日元,神户钢铁公司占80%,江苏常铝铝业股份有限公司占20%,主导产品为汽车薄板与罐体料带坯。生产这些产品的技术门坎高,中国的一些铝平轧产品企业还没有完全掌握,神户钢铁公司称它们的生产能力有限,这就是为什么他们在中国投资这类合资企业的原因。
  该合资公司的高档铝板带生产能力200kt/a,设有熔铸、热轧、冷轧等车间,设备由神户钢铁公司提供,2015年投产,2013年正式动工建设。神户钢铁公司在生产高端铝平轧产品方面有着丰富的经验。
  西南铝业(集团)有限责任公司于2009年12月投产了中国首条汽车铝薄板专业生产线,但要成为有国际市场竞争力的项目,能批量向通用汽车公司、福特汽车公司、奔驰汽车公司、丰田汽车公司等提供车身铝合金板带还需要一个过程,还需要一些时日,不过毕竟是开先河的第一条线,在中国汽车铝板发展历程的长河中有着里程碑的意义。
  决不可低估与小看汽车铝薄板生产的难度,在4种量大高端铝板带生产技术中(航空航天铝板、汽车车身铝板带、ps/ctp铝板基、罐体带卷),虽然各有各的性能要求,各有各的技术难点,但总体来看,前两种材料具有最大的生产难度,最高的技术门坎。

 汽车铝板带市场容量大  中国企业应加速研发建设
  为了更好地发展汽车铝板带产业,笔者有一些看法与设想,与对此感兴趣的业内人士及投资人共同商讨:
  汽车工业是国民经济的支柱产业。中国是世界汽车产销大国,在2020年以前,中国汽车产销量的年平均增长率不会低于8.5%,2020年的产销量可分别突破3500万辆,汽车用铝量的年平均增长率可达10.5%左右。除建筑工业外,汽车产业将是中国用铝量最大的部门。
  汽车铝板带市场容量大,增长速度快,在未来20年内还不可能会出现一种结构与功能性兼备的材料对铝材形成威胁性的挑战,取代铝在汽车中的地位。
  生产汽车铝板带的技术难度大,必须有良好的力学性能、良好的成形性、良好的抗蚀性、良好的可焊性,特别是应能长期保持性能的稳定性。
  在汽车铝合金研发与板带生产技术方面,中国与工业发达国家存在着较大的明显差距,可能相差20年以上,必须奋起直追,否则差距会越来越大。目前我们仍处于跟踪模仿期,离自主创新期还有一段距离要走。
  中国现有2个在建的铝板带项目,看来还不够,还有一定的发展空间,因为底子薄,如同一张白纸,还可以建2个项目,也就是说在2020年以前建成4个项目,总生产能力500~800kt/a。需指出的是,我们没有专业汽车板建设生产与管理的经验,不论是设计还是生产经营都如此。生产汽车板带用的主要设备与工艺与生产其他高精板带(航空航天、罐料、ps/ctp板基)的相同,如熔炼-铸造、热轧、冷轧的几乎完全等同,但精整与热处理设备及工艺则有较大差异,因此投资也大一些,需要有精密裁剪线、气垫炉热处理生产线、批量式控制气氛或真空热处理或感应加热自动热处理生产线、表面抛光生线、拉弯或纯拉伸矫直线等,如果按《新材料产业“十二五”发展规划》中提出的到2015年能产业化生产与精深加工汽车车身钣金件,则需要一些精深加工的数控设备。建一个生产能力150~200kt/a的汽车薄板企业投资大约需要35亿元。
  怎么建,有如下设想:可单独建,即建成独立的装备齐全的专业汽车板带企业,便于经营管理,便于研发创新,但投资较大;在建的项目中如山东与天津都在建世界级的超大铝板带生产航母,可修改一下产品结构,增建专业汽车板生产线,利用公有设施,不用再建熔铸、热轧、冷轧车间,可节省投资与缩短建设周期;对现已建成的一条生产线作较大的适当的填平补齐,以便尽快拿出产品,进行产业化生产,但还不够,还必须建新的项目。
  中国铝加工业已到了万事创新为先的阶段,对汽车铝板带批量产业化生产才刚刚开始,更应加大科技投入,注重研发与创新,争取早日成为有中国特色的汽车薄板合金体系与工艺系统,这可不是一蹴而就的,需要全行业的长期积累。
  建立汽车铝材专业研发机构,为汽车铝材发展提供强大技术支撑。
  铝加工企业进入了向汽车制造厂提供精深加工铝钣金件的时代,而且提供的量会逐年有所增加。
  铝加工业的工程师参与汽车厂铝制零部件的设计与加工工艺的制订有利于铝材的推广应用,宜大力倡导与积极参与。


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