安赛乐米塔尔轻量化策略 专注钢材减重

发布时间:2014-12-25 来源:盖世汽车网

钢铁工业一直持续不断地进行创新,开发出各种全新产品解决方案,用来满足其他行业客户群体的需求,当然汽车工业就在其中之列。日趋严格的燃油经济性和行车安全性法规给汽车制造厂商们带来了重大挑战,他们需要在降低车身重量的同时提高安全性,这样的要求反过来迫使原材料供应商们研发出新技术,制造出符合两方面标准的材料。安赛乐米塔尔(ArcelorMittal)是一家走在先进技术研发前列的材料生产企业,该公司希望在自由贸易区内收到购买先进高强度钢的订单,其中最主要的产品为高压硬化钢。预期高压硬化钢在汽车钢材中的总用量将从现在的20%,到2019年提升至35%。在有些时候,安赛乐米塔尔公司甚至同时研发过80种不同的钢材,而先进技术研发活动的负责人是全球产品研发部副主席Greg Ludkovsky。在Automotive Engineering杂志的采访中,Ludkovsky说到他监管着全世界11个研发中心的1300位专职研究员。
  阿拉巴马州的AM/NS Calvert工厂作为最先进的钢铁加工工厂,它的重要程度如何,又会对研发有怎样的帮助?
  在钢材从熔炉到绕线器的中间过程中,参考材料的固有属性,通过扁钢热轧机可以制造出很多需要的钢材特性。在缩减尺寸、温度分布、冷却速度以及创造可变属性方面拥有越强的适应性,则越有可能研发出独一无二的产品特性。Calvert工厂代表着行业最先进水平,是一个功能强大的工厂,相关设备可以施加极大压力使材料变形,而变形量越大,则微观结构得到越大的改善,从而获得越出色的热轧特性。工厂还在精轧输出辊道上装配了一套长距离且灵活度高的冷却系统,系统长度区间跨越冷轧机的最后一个精轧机座、扁钢热轧机和绕线器,因此钢材通过这段距离时,物质相态、晶粒尺寸会发生改变,其他很多现象也会出现。在这个过程中,某些确定元素会自动析出,进一步提高了材料强度。加工生产线这种独特的适用性让研究人员可以开展更加复杂的热机械处理操作,最终无论热轧产品还是最终产品,在很多方面都能够收获特性的提升。以上这些就是Calvert工厂的核心优势,尤其对研究人员而言,扁钢热轧机更是关键中的关键。
  研发部门为多个不同市场提供服务,哪一个对于钢材技术要求最高,又面临怎样的重大挑战?
  汽车行业绝对是最具挑战性的市场,只要安全和生态保护要求同时被关注,汽车行业将一直是钢材技术创新的主要推动因素。然而市场始终在变化,能源领域也出现了很多有趣的全新发展。因为低硫油品资源正逐渐枯竭,所以我们需要使用越来越多的酸性原油,与之相对应的加工温度也会非常高,最终对加工设备的材料性能要求也会大幅度提升。除此之外,像二氧化碳、页岩天然气、压缩气等气体的储存也需要钢材质设备,所以针对能源领域的产品研发也是势在必行的。不错值得注意的是,当下哪个市场需求度最高,它就将获得最高等级的关注,这毫无疑问肯定是汽车领域。
  电气工程研发与其在电动汽车上的应用有何联系?
  电动汽车的未来发展前景由很多因素决定。首先是电池组,当然要期待今后尺寸能够降低,因为现有产品重量过大。然后要考虑是使用一个中央电动机,还是分别驱动车轮的4个独立电动机。电池组提供的电能将被用在两个方面:一是产生驱动力,帮助推动车辆前进;二是直接浪费,电动机旋转过程中会存在摩擦阻力,导致电能直接转化成热能损失掉。现在安赛乐米塔尔公司也致力于研发减小摩阻损失的技术,另外还提供电动机产品,不仅能满足扭力强度要求,而且减轻了重量,同时保证电能损失极少。总的来说安赛乐米塔尔产品有两大优势:降低了产品重量;相同的电池组配合高效能电动机,电动汽车单次充电,可以行驶更长里程。因为安赛乐米塔尔公司为各种类型的制造商提供钢制品,所以搭载其产品的纯电动汽车和混合动力汽车都具有同样的优势。
  产品研发过程中的项目合作有怎样的重要性?
  安赛乐米塔尔公司在世界范围内积极主动地与各企业开展工程合作项目,广泛合作也是一项独一无二的特质。举例来说,安赛乐米塔尔公司与本田汽车公司合作,为2014款讴歌MDX研制了一款车门框加强环,之后还用在了2015款TLX上,该产品荣获年度创新大奖。
  汽车产品应用部主管Blake Zuidema说过,安赛乐米塔尔公司已经找到能够让福特F-150大型皮卡重新使用钢作为原材料的解决方案,具体是指什么?
  本质上讲,通过先进高强度钢和高压硬化钢,例如Usibor1500和Ductibor500,安赛乐米塔尔现在可以为当前车型缩减174公斤的重量,驾驶室、前后挡板、车身结构件等的总重量降低了23%;如果使用处于研发最后阶段的全新钢材,重量预估降低26%。评估显示,新型钢材与全新设计解决方案的结合,可以让车辆满足2025年的轻量化标准。
  利用第三代钢材或更先进的产品,汽车结构的轻量化以及强度会达到那种程度?
  第三代钢材的第一阶段产品可以让零部件减重10%,第二阶段将能够减重20%。更重要的是,钢材的强度得到大幅度提升,所以以前承力590、780、980兆帕的产品可被现在1100、1200、1500兆帕产品取代,不过具体强度大小还需根据是处于第三代钢材的第几阶段来确定。
  既然钢材可以实现轻量化且高强度的结构,以后是否拥有更广泛的应用空间,比如航空航天领域?
  安赛乐米塔尔公司还没有这种打算,不过随着时间的推移有可能实施这样的计划。现在轻量化且高强度钢材的研发充满乐趣,安赛乐米塔尔的研发人员有着各种天马行空的想象,并努力证实这些想法的可行性。