【汽车与环境】SSAB瑞钢钢板（中国）技术发展经理沈洪锦：瑞典钢铁汽车高强钢与轻量化
2018年12月7日-8日，以“创新驱动、技术引领”为主题的2018第六届“汽车与环境”创新论坛在上海·安亭正式举办。本次论坛完整覆盖汽车行业技术领域的研讨，旨在进一步促进整车企业与零部件企业之间对技术发展趋势的探讨、加强汽车行业专家之间的交流互动、增强整车与零部件企业的交流、搭建合作平台，通过活动促进汽车零部件产业创新转型升级、打造更具竞争力的整零协同创新关系，助力实现向汽车强国的转变。以下是SSAB 瑞钢钢板(中国)有限公司技术发展经理沈洪锦的发言：
SSAB 瑞钢钢板(中国)有限公司技术发展经理 沈洪锦
各位专家同仁大家早上好！我是来自瑞典钢铁集团的沈洪锦。非常感谢刚才朱强教授给我们汽车轻量化这一块有了一个非常精彩的介绍，轻量化一些实施的战略或者现在整体的概况。因为我们瑞典钢铁主要是做钢的，在过去将近30年，伴随着汽车行业的轻量化进程，利用高强钢做了很多的工作，所以我今天讲一些主要的案例和已经落地或者正在执行的轻量化方案跟大家一起探讨一下。
今天简单介绍一下我们公司，还有我们公司超高强钢，总结一些案例。瑞典钢铁SSAB已经有了40多年的高强钢历史，在全球首次把DP双向钢用在汽车车身上应用的，应该是30多年前，现在应该不算什么新鲜事了，DP作为先进高强钢的代表在80年代是非常罕见的。我们公司叫瑞典钢铁，总部在瑞典，我们主要的工厂在瑞典、芬兰还有美国的爱荷华和阿拉巴马，全球50个国家有16000多名员工。
欧洲是对环境、安全最为看重的地方，北欧又是欧洲里面最注重环境跟排放的，我们的愿景就是“成为最安全的钢厂”，包括人的安全，环境的安全各方面的愿景。
刚才讲的一些工厂，包括事业部其他的一些产品。针对汽车钢主要是在瑞典跟芬兰，这个是三个我们炼钢的地方，瑞典两个，南部一个，北部一个，芬兰一个。这两个是轧钢的地方，宝林是我们的研发中心。在芬兰主要是热镀锌，锌铁合金的镀层产品。这个是SSAB旗下所有的品牌，可能了解高强钢行业的，可能对其中某些品牌有一些印象，我们这一块叫DOCOL，所有SSAB生产的高强钢都归于这个子品牌。在欧洲有些图纸上会直接标有DOCOL，我希望大家看到这个，马上能联想起来这个是SSAB旗下的高强钢，我们专注高强钢。
这个是我们销售的三大区域，完全是跟着主机厂的生产布局，美国、德国、中国是我们三大市场。你想省钱还是想拯救世界，我们的想法是不需要你纠结，你不需要选择，因为我们已经帮你们做好了这个事情。现在在欧洲那边普遍在讨论的一个叫LCA，全生命周期的碳排放，目前总体来讲都是衡量尾气端排放量，其实这是片面的，因为从原材料生产到后期零件的加工，所有过程中都有能耗，都有二氧化碳排放。举一个例子，电解铝的排放跟炼钢的排放不是一个数量级的，后面大家可以看到，这部分东西不放进去只看尾气排放，我们认为是不合理的，欧洲很多机构部门都在做这个事情，从研发、原材料生产、零部件生产、整车制造、后续回收，所有都会产生排放，整个排放加起来到底是什么样的结果？可以推动政府或者行业更好的做一些决策。
这个是世界汽车钢铁协会发布的数据，每公斤材料生产过程中产生多少碳排放，钢在2.0-2.5，最高的是镁合金，钢平均的排放标准是2.0-2.5，SSAB是明显低于钢铁行业平均水平的。
这个是从另外一个角度直观的表明你产生多少的排放，以SSAB焦炭消耗量作为基准的话，生产同样多的材料，欧盟的平均水平高出7%，北美是11%，中国26%，最高的是印度，比北欧炼钢要多消耗一半左右的焦炭。
这个是给大家典型直观的对比，如果把瑞典的钢换到中国来生产的话，会多出220万吨的碳排放，如果从排放来讲够110万辆车，每辆车开1.5万公里。
现在汽车要求至少95%可以回收，钢铁是100%可以回收的，从整个寿命周期到最后回收、利用钢也是百分之百绝对没有问题的。这个是宝马做的研究，现在讲轻量化，轻量化必须得付钱，又想轻量化，又想省钱，这个方法是有的，但是不是那么容易达到。横轴是每减一公斤的重量需要花多少欧元的成本，总的来说宝马做的研究钢肯定是最便宜的，用高强钢在2.5左右，铝在10-15之间，镁是15，碳纤维是25，中国汽车成本控制比较严，左边还有一个负的，这个负的是钱省了，重量也减了，这需要材料跟工艺、结构比较好的结合，这是需要很多积累的，我们国内做了很多的案例，又帮客户省钱又减重何乐而不为呢？这种案例需要具体的找项目，不是很简单。
高强钢减重很简单，原来用800级别，现在用1500级别，大家直接减一下厚度就可以了，但是减了厚度刚度就不行了，所以结构和设计是需要整体改善的，1500的高强钢成形的特性比800的差很多，但并不意味着这它不能成形，需要先进的制造技术实现它，帮助主机厂减负，这个很直观了，我们自己做了很多的分析和研究。
现在的一些碰撞法规也越来越严，包括我们跟中汽研那边经常交流，新版的C-NCAP已经出来了，按照现在中国市面上所有的车如果加强对侧面的碰撞要求甚至加入柱碰，现在中国绝大部分的车很有可能是不满足的，接下来这方面需要高强钢、超高强钢的介入满足更高的标准。
我们起源于欧洲，客户主要是欧美的品牌特别多，这些都是我们的一些长期的主机厂客户，包括今年我们也刚进了吉利，吉利势头特别猛，我们找了一些契机，找了一些高端的车型，对成本没有那么敏感，愿意试一些更高级别的东西，项目就更容易落地。
刚才讲了这么多，总结起来，你要做一个轻量化的车型很容易，你要做一个安全度、刚度很高的车也很容易，如果要把这两个结合就是一个很大的挑战。所以这也是我们一直在从事的一项工作，我们觉得非常有意思，也非常有前景，所以说我们也是一直在做各种各样的工作，今天在这边汇报一下，跟大家介绍一下。
这个是我们一些典型的服务模式，在欧洲我们同步工程介入的比较多，从前期最早的零件设计到后续的成形模拟，包括碰撞分析，包括一些开模的指导，我们都有涉及，一些R@D的项目，一些帮客户结构优化，帮客户选择最合适的材料，做一些成形模拟的分析。Material Modelling，对于CAE来说材料模型是直接影响精准度的，我们会把影响到参数的材料进行测试，给到客户一个比较稳定的材料卡，帮助您最后设计出来的东西更现实，更加匹配。因为高强钢连接、焊接各方面可能大家都会有一些担忧，所以我们自己在焊接、其他连接包括FDS、SPR，我们在欧洲都有深入的研究，包括钢铝的连接这也是一个趋势，我们也一直在做，后续大家有这方面的困惑我们可以一起探讨。
现在汽车项目进度越来越快，周期越来越短，项目阶段阶段需要短时间内提供材料，帮助客户更好的实现项目试制，所以我们常备了3000吨左右的超高强钢现货，包含各种规格，运送都比较快。
接下来讲一下DOCOL主要的产品，从牌号来讲全世界的钢厂都是大同小异的，具体性能因为钢材标准是没有办法规定的非常细的，钢材都是一些晶相组织，都是微结构的，有些厂家是通过热处理，有些厂家是添加合金，技术路线不一样。牌号上大家看不出来，具体材料的性能刚才我讲到了材料模型是非常重要的。
这个是大家讲材料的一个典型的图，纵坐标是延伸率，横坐标是抗拉强度，我们从软钢开始，到双向钢、复向钢等等，整个产品链我们都有的，。中国一年10万吨的销售量基本集中在800级别以上的。包括后面的三代高强钢我会简单介绍一下。这个是我们具体的牌号，包括低合金高强钢，CR是冷轧，HR是热轧。我们有一个比较明星的产品是复向钢的HR 1000 HE。包括我们现在国内供应强度顶级的，用的最好的是量产的CR1700M，1500M，这个是都是冷成形的，我交付给你的材料就是1700兆帕的，100%马氏体钢，在轻量化、安全防护都很好，其中也包括1200兆帕热轧马氏体钢。冷轧精度要求高，表面质量必须要好，热轧疲劳性能、边缘成形性会好一些。我们和欧洲海斯坦普联合开发的PHS CR 2000的热成型钢，所有实验认证已经通过，在欧洲已经要开始用了，大家后续有这个需要可以联系我。管子我们主要是芬兰进口，所以现在量产的基本上到980，管子这边中国做的还是比较好，特别是江浙那边的厂子都做的不错，欧洲相对来说没有这么大优势。国内的管子现在做到1300、1200、1000的都有，我们现在量产就到1000级。
这个是镀层材料，大家稍微学过一些材料的话大家可以知道，如果纯马氏体组织经过450-500度锌水的话，马氏体组织就变掉了，性能就会破坏掉，所以通常采用常温电镀锌。国内汽车板电镀锌能力相对缺乏，我们是在欧洲直接镀好过来的。
这个是我们2020年产品策略，有些牌号刚才已经讲到了，因为这个战略是去年、前年做的，有些已经实现了。LCE是指低碳当量的，对焊接、疲劳弯接都有好处的，这个跟北美通用联合开发的，已经量产供货。还有马氏体1500、1700的，到2025年，我们现在三代高强钢已经到600、800的级别，780DH已经开始试用了。我们9月份去意大利开会的时候得到这个好消息，已经在菲亚特上面上正式量产，这是我们全球第一款三代高强钢。2025年计划各个级别三代高强钢全部放开量产。
这个是一个示意图，每个不同车身位置的一些材料推荐，可以简单看一下，包括保险杠、前纵梁、防火墙、雪橇板，这个是一个推荐牌号，不是说所有量产都已经这样用了，根据我们做轻量化多年的经验，包括对材料和工艺的认知，我们推荐的这些材料如果有合适的项目都是可以实现的，现在量产的有些级别会比推荐要低一些，但是这个是我们现在努力的大方向，而且我们觉得是比较现实的一个东西。上车体上面的一些，包括顶盖的顶梁，包括顶盖横梁、边梁、后横梁，从减重的角度来说，车身的轻量化现在相对来说比较透明了，包括刚才提到的ECB，我们每年都有展位，每年都会参加，无非是每个地方侧重点不一样，但是用的战略大同小异。所以说现在轻量化白车身，国内跟主机厂接触了解到的，大家做轻量化都是在几百克，几十克去抠。
接下来讲一些简单的案例，这个是福特C平台的一个典型的应用，因为欧洲那边对排放要求比较高，北欧那边认为热成形贵，热成形能耗比较大，所以他们做了好多这种案例，这算是一个比较成功的案例了，这是原来的C平台的Max，原来的门槛板用的硼钢热冲压，后来换成了Docol 1400，这个就是我们的材料。现在全新福克斯上市以后用的还是我们的，降了一点用的是Docol 1300，从前几年开始通用福特所有的门槛板件取消热成形了，主要用冷辊压、电镀锌，全部已经切换完成了。上一代福克斯跟这一代福克斯所有的门槛板都是我们供的。
这个零件还是比较有难度的，因为它除了辊压以外，还要集成冲压模具，对1400兆帕这么高强度的材料来说，在R角成型这一块，对零件挑战蛮大的，也是一个比较典型的，比较有技术含量的零件。
这是在混动车，雪佛兰沃兰达，它是轻混，电池不大，但电池不管大小，总归是一个易燃易爆品，我们也是要对它进行保护的。这个1300级别的，我提供给你的材料正常的抗拉强度在1400左右，1.5、1.6左右的厚度足以保护电池的安全又可以做到重量很轻，大家知道一个最基本的高强钢，不管低强钢、高强钢密度是一样的，不管怎么做密度永远是一样的，越薄肯定越轻。
这是我们比较成功的案例，跟客户包括最终用户同步一起开发的，这是宝马欧洲使用的门防撞梁，这个零件是我们跟欧洲同步开发，联合宝马同步设计。这个用的是1400兆帕的电镀锌马氏体。这个门的防撞梁拉伸高度有30左右，在工艺上需要做很多的工作，也是非常有挑战性的项目。
大家如果了解大众、PSA话，这个是腰部防撞梁，可以更好的保护乘员舱，这个是用700LA的材料，很简单像管子一样的，最后一道激光焊接，它是放在什么位置呢？可以放在中间这个位置，窗框下面一点点水切的位置，我们在国内主要供的给大众，法系车上也比较多，对侧面的柱碰很有好处，小偏置碰这边也是一个很好的传力路径，这边如果加一个700强度的话，传力效果会很好，所以这一块大众一直在用，坚持认为这一块对成员保护是有非常好处的。
这是另外一个前保险杠，这是美国顺普申请的专利，这个材料的好处在哪？用一句话，强度重量都可以匹配七系的铝型材，但是成本只有他们的一半多一点点，降成本30%-40%，在同等碰撞的性能跟同等重量的情况下实现降本，这就是他们的市场。他们已经给日系供了很多，大家如果有拆车数据会知道，在特斯拉地板横梁上用了好几根。正常铝型材如果到3.0甚至更厚，虽然密度差三倍，但是钢的强度要高三倍还不止，所以综合下来钢可以跟铝等重但是便宜很多，这是他的优势，这个已经量产2-3年了，日系的保险杠用的比较多，日产、丰田都有用。
接下来讲一些底盘的应用，这个零件是用700LA设计的，这个是通用D2平台前悬挂的控制臂，量产的是2.6-3.0之间，是上下两片的，通过弧焊连接。这个材料弯曲性能和疲劳性能非常好，甚至直接将材料拍扁压平也不会裂。
接下来一块很大的是座椅的业务，座椅很多主机厂自己不做，都外包，座椅上大家有需要我们可以聊很多，座椅上安全的大件主要是滑轨、座椅边板都是要求很高的。我觉得这个对材料的挑战甚至要大于对工艺和结构的挑战，这也是为什么我们供了这么多的原因。这个是调角器的边板支架，翻孔性能特别好，直接翻完孔之后就省了一道螺母焊，这是它的优势。而且现在好多设计慢慢推广了，这是接下来很大的一个趋势方向。
基本上我们的一些案例就这么多，关于第三代高强钢由于时间关系我没有放进来，我们是走DH路线的，就是VDA标准里面的对第三代高强钢的定义，DP的基础上提升延展性，现在DH跟DP来说同等级延伸率提升30%左右。欧洲对DH认可比较高，大家后续如果有做车身设计，或者跟车身零部件相关的，后续做纵梁等等，如果做出来有开裂风险等等问题的话，非常建议中国的一些用户可以找我们拿一些试制材料，小批量免费都可以，可以测试一下我们的材料性能，真正上模具冲一下，看看能不能做出来，你一用就能看到有好处。菲亚特的项目，我们今年年初材料才通过认证，下半年就量产了，足以证明他们确实收到了好处。今天就讲这么多，谢谢大家，非常感谢。
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