【看汽车用钢如何以变应变】

​​在2024北京国际汽车展览会期间，117辆全球首发新车亮相，新能源汽车占比超过80%，近20个新能源车企品牌首次亮相。国内外汽车品牌积极“触电”，汽车行业的电动化革命仍在继续，步履依旧铿锵。

其间，《中国冶金报》记者与岚图汽车、比亚迪、中国一汽等汽车展商，以及宁德时代等电池展商进行了交流，了解到当前汽车发展新趋势以及消费者偏好的转向，关注的问题有安全、续航、绿色低碳、性价比等，这些都对汽车用钢提出了新要求。

整体来看，与传统燃油车相比，新能源汽车结构更简单，一体化结构的应用趋势更加明显；更加注重安全性、轻量化，对高强钢和轻质多元材料的需求更为迫切，直接关联到电动车的续航能力；也更加关注材料的环保属性和生命周期内的碳排放。同时，车身结构以钢为主，但也会综合应用铝、镁、碳纤维等材料。

岚图汽车相关负责人介绍，目前旗下多款汽车都加装了更加可靠的后防撞梁，这个细节显示出对于安全的重视。在电动化全面铺开的今天，对汽车安全的严苛要求趋使汽车用钢的强度和吸能能力不断提升。特别是被动安全（指在交通事故发生后，能尽量减小人身损伤的安全装置或设计）对整车材料强度、结构设计都提出了高要求，包括车身顶部和电池包的设计，都需要兼顾轻量化和高安全性能。

以电池包为例。相较于传统燃油车，新能源汽车加入了电池，相当于在车身上增加了一个对碰撞安全性能要求非常高的组件，提高了新能源汽车对车身安全性能的要求。电池包处于新能源汽车的动力核心位置，不仅需要为电池包内部系统和冷却系统提供抗侵入保护，还要使车辆和乘客免受热失控、火灾、烟雾和电磁场带来的伤害，因此，电池包用钢需要足够坚固，且具有良好的抗腐蚀性能。

现在大部分主流电池包的设计仍以铝合金为主，但VAMA（华菱安赛乐米塔尔汽车板有限公司）认为钢材是电池包最佳的解决方案。“热成型钢是碰撞事故发生时保护电池组件免受损坏的最佳选择。原因在于，与冷成型钢或其它材料相比，热成型钢的强度极高，具有更强的抵抗外力侵入的能力。”VAMA汽车板相关负责人表示。

借助安赛乐米塔尔全球研发力量，VAMA自2019年开始大力推广热成型钢在电池包上的应用，目前已走在全球最前沿。全新钢制电池包的设计，最大程度地将目前市面上已有的先进高强钢应用到电池包结构上，在所有需要最强防御的部位使用了铝硅镀层热成型钢Usibor®，包括上盖、托盘和底护板，零件最高强度可达2000兆帕，将电动汽车的整体安全级别提升到新高度。

整车安全靠车身，车身安全靠材料。除电池包外，车身用钢也直接关系到整车关键安全性能。无论传统燃油车还是新能源汽车，都需用钢材来构建车身、底盘、车门、车顶等结构部件，增强车辆的抗撞能力和安全性能，满足国家和行业的安全标准要求。

自2015年起，宝钢已经开发了四代白车身（BCB，BCB Plus，BCB EV®及BCB EV®Pro版），从燃油版到混动版再到纯电版。在第二十届上海国际车展（2023年4月）上，宝钢股份首发第四代升级版超轻白车身BCB EV® Pro，通过安全升级（顶压、侧碰、正碰等所有标准）满足未来更严苛的碰撞法规要求。“BCB EV® Pro的核心技术有3个方面。”宝钢股份汽车板技术服务首席工程师鲍平介绍，一是更多地应用钢铁一体化成型技术，包括一体化冷成型和一体化热成型技术；二是结合前后结构变化，创新了CTB钢制电池包车身结构，并提升了安全等级；三是结合现有产品和成型工艺，在前后保险杠和前端碰撞模块应用热辊弯和变截面3D辊压等新技术，确保整车拥有更好的安全性能和实现极致的轻量化。

“宝钢股份吉帕钢®多用于车身的重要结构安全件，承载着宝钢‘以人为本，尊重生命’的理念。”鲍平向《中国冶金报》记者介绍，宝钢股份将名义抗拉强度在1000兆帕以上的超高强钢命名为吉帕钢®，1兆帕等同于1平方厘米（5角钱硬币大小）上承受10千克的重量，1000兆帕以上的吉帕钢®意味着在5角钱硬币上要承载10吨的重量而不发生材料的失效。可想而知，吉帕钢®有多强大。如今，宝钢股份吉帕钢®品种实现了全覆盖，可供货的最高强度处于国际领先水平，普冷产品、热镀锌产品、电镀锌产品、热成型材料最高强度分别达到1700兆帕、1500兆帕、1310兆帕、2000兆帕。“宝钢股份目前还在集中优势资源打造新能源车整体解决方案SMARTeX，整合材料、工艺、车身、数字化手段、低碳研发等最新成果，满足社会对新能源车不断升级的安全诉求。”鲍平说道。

VAMA加强第二代先进汽车用钢研发，除研发出强度业界领先的Uisbor®2000之外，还研发出超高吸能材料Ductibor®1000。

新能源汽车的续航能力是消费者关注的重点。为从根本上缓解里程焦虑，购买电动汽车时，消费者往往优先考虑电池容量大、续航能力强的车型。在2024北京国际汽车展览会首日，宁德时代发布了全球首款兼顾1000公里续航和4C超充特性的磷酸铁锂电池新品——神行PLUS。这款电池号称“充电10分钟即可延长600公里续航”，实现“1秒1公里”的超级补能，同时兼顾了产品轻量化和电池能量密度。

重量是影响汽车续航能力的核心因素，而新能源汽车普遍比同级别燃油车重很多。以紧凑型SUV（运动型多用途汽车）为例，燃油车可能仅重1.4吨左右，而纯电动车重量则往往超过1.7吨。此外，市场上的电动车重量主要集中在2.2吨~2.4吨这个区域，普遍比相同尺寸的燃油车要重300千克~500千克。这种重量差异一定程度上影响了纯电动车的性能和续航能力。因此，新能源汽车对减重的诉求更加强烈。

为响应汽车减重的诉求，宝钢股份强化轻量化材料研发，结合现有产品和成型工艺，帮助整车制造商突破车身轻量化的瓶颈问题，提高电池效率和续航能力。“宝钢BCB EV®Pro白车身重量为308千克，相比同级别车型减重10%~20%。”鲍平表示。同时，VAMA推出第二代热成型钢，分别是Usibor®2000和Ductibor®1000，这两种产品能够在第一代Usibor®1500和Ductibor®500两个牌号基础上，进一步带来15%左右的减重空间。

VAMA汽车板相关负责人介绍，安赛乐米塔尔每年还会针对不同的细分市场、细分车型以及不同的车身模块，通过S-in motion®方案和多零件集成解决方案，为汽车制造商带来整车或局部的轻量化解决方案，这也是安赛乐米塔尔全球研发中心对VAMA的重要技术支持。典型案例是，2022年，岚图汽车与VAMA、GONVVAMA（华安钢宝利投资有限公司）成功预研了热成型激光拼焊一体式后车体骨架。“这是一种应对下车体集成的突破性解决方案，通过大量使用高强度、高韧性的第二代铝硅镀层热成型钢Usibor®2000和Ductibor®1000，极大地保障了下车体的安全性能，同时采用热成型激光拼焊技术，一套模具一次冲压成型，材料利用率提高24%，零件总重量减少3.5千克，极大节省了主机厂的投入成本，兼具安全性、经济性和环保性。”该负责人表示。

中国一汽汽车板相关负责人向《中国冶金报》记者建议道，先进超高强钢和热成型钢一直是汽车钢的重点研究领域，除传统的“提强减薄”降重的技术路线外，低密度高强材料也是值得探索的一条路线。

提到续航能力，不得不提到电池包。一般来讲，纯电动乘用车电池包壳体重量为50千克~100千克。超高强钢由于在碳排放、成本、强度等方面有强劲竞争力，在电池包壳体中将迎来规模化应用。鲍平告诉《中国冶金报》记者：“自2017年以来，宝钢股份已经积累了7代钢制电池包研发经验，并可提供全系列吉帕钢®产品，具备激光拼焊、辊压、热冲压等多种先进加工及成型工艺设计和产业化能力、结构分析优化技术等整合优势，正向开发并推出BCB EV®Pro钢制电池包解决方案，有效提高了体积利用率，技术路线多样，成本可控，兼顾性能和轻量化，有效帮助新能源车提升续航能力。”

随着我国“双碳”目标的确定，汽车行业正在加速减碳，供应链减碳是关键。相关研究表明，汽车钢全生命周期内主要的碳排放在材料的生产环节，大概能占到80%，绿色低碳钢发展潜力巨大。

在“双碳”背景下，为加快实现汽车制造全产业链和全生命周期的低碳排放，汽车主机厂纷纷与钢企签署打造绿色钢铁供应链的合作备忘录，致力于在整车制造过程中使用更清洁的原材料，从而实现跨领域协同降碳——

2023年12月，宝钢股份与奇瑞控股正式签署《打造绿色低碳钢铁供应链备忘录》，明确自2024年起，宝钢股份将在奇瑞现有量产车型中逐步供应减碳30%的低碳排放绿钢；自2026年起，借助氢基竖炉低碳冶金工艺，宝钢在奇瑞量产车型中逐步供应减碳超过50%的低碳排放绿钢；之后，将进一步供应减碳超过80%的低碳排放绿钢。2024年4月，宝钢股份与东风日产共同首发超低碳排放第三代超高强吉帕钢®BaoQP®零件，并成功在东风日产某车型前立柱加强板上完成试制，也为后续1.2吉帕超低碳第三代超高强钢零件的开发应用奠定坚实基础……宝钢股份将持续开发低碳材料，拓展产品品种和应用范围，最终实现净零碳汽车板材料的全覆盖，满足整车厂的需求。

VAMA设定了高于行业水平的“双碳”路径和行动方案，推动钢材生产向低碳、可持续方向发展，承诺2030年碳排放强度较2018年下降50%，并承诺至2050年实现碳中和。在电动化和低碳化引发产业重构的今天，VAMA采用最先进的汽车板生产技术，供应从低碳钢到超高强度钢等各个系列的钢材。聚焦白车身上零部件整体化、大型化、集成化的发展趋势，安赛乐米塔尔和VAMA推出了多零件集成解决方案，如内外双门门环和一体式后车体骨架，成为未来至少10年内汽车制造的发展方向。

公开资料显示，汽车车身材料中，金属材料所占比例接近90%，其中70%为钢铁材料，20%为铝合金、镁合金等，工程塑料、碳纤维等材料占比在10%左右。综合考虑成本、安全性、轻量化等因素，钢材在相当长的时间内仍是最适于制造汽车车身的材料。因此，针对汽车用钢，特别是考虑到新能源汽车对安全、轻量化、低碳、成本等方面的需求，钢铁与汽车行业仍需共同开发高质量、低成本的钢材品种，缩短新材料开发周期，共同推动整个产业链升级迭代，实现产业高质量发展。

来源：中国冶金报