高強鋼應(yīng)用：進入快速增長和“同剛度設(shè)計”階段——訪安鋼集團兆通型鋼科技有限公司總經(jīng)理馮振華

本刊記者 肖獻法 杜紅武

商用車行業(yè)喊了多年的輕量化，在一些鋼企的不懈努力和積極推動下正落地生根。近年來，河南安陽鋼鐵集團和安鋼兆通型鋼科技有限公司(下簡稱：安鋼兆通)正將高強鋼在我國專用汽車(及掛車)領(lǐng)域的應(yīng)用規(guī)模由小變大，態(tài)勢喜人。這主要歸功于它一直秉承的專心化生產(chǎn)、專家式服務(wù)和主動式出擊，以及產(chǎn)業(yè)界和市場越來越多地對輕量化、對高強鋼、對安鋼、對兆通的認知、認可、接受乃至歡迎。

2013中國國際商用車展期間，安鋼兆通總經(jīng)理馮振華做客商用汽車會客室時，介紹了其高強鋼在半掛車、自卸車及其他專用汽車領(lǐng)域的最新應(yīng)用情況，并提出了“輕量化同剛度設(shè)計”理念。

“高強鋼輕量化設(shè)計”已形成一股浪潮

馮振華介紹，安鋼兆通高強鋼進入商用車行業(yè)已有4年，市場方面幾乎是從零開始，然后一點點拓展，至今已取得了不錯的成績，且發(fā)展勢頭良好。2013年1—9月，安鋼兆通高強鋼銷量同比增長50%～60%，其中半掛車用高強鋼同比增長55%～65%，自卸車用高強鋼增長50%左右，還有其他車型也都開始采用。其高強鋼在細分市場的發(fā)展速度，明顯高于國內(nèi)半掛車、自卸車市場發(fā)展速度，這說明高強鋼正在越來越多地替代普通鋼。

馮振華分析，公路半掛車推廣應(yīng)用高強鋼正全面提速；坑口半掛車、坑口自卸車以及其他非公路運輸車從業(yè)者，原來對輕量化不重視，因為它不計重收費、沒有罰款。但2013年以來，隨著油價不斷攀升和運營成本的提高，這些用戶也都開始注重車輛的輕量化設(shè)計。目前，不論是自卸車還是半掛車，其車體打上“高強鋼輕量化設(shè)計”字樣已成為不少企業(yè)拓展市場的招牌?？偟膩砜?，輕量化設(shè)計已儼然形成了一股浪潮，非計重收費車輛也已進入輕量化時代，因此，近年來國內(nèi)對高強鋼的應(yīng)用總量上升較快。

步半掛車后塵，自卸車應(yīng)用高強鋼勢頭看好

高強鋼在半掛車上的推廣應(yīng)用起步較早、進度也快。馮振華認為，這主要在于半掛車用于長途運輸，耗油量大，計重收費，行駛距離長。目前，國內(nèi)半掛車行業(yè)應(yīng)用高強鋼的典型代表當屬河南中集華駿。他說，中集華駿采用高強鋼輕量化設(shè)計的半掛車比例，2010年占15%，2012年則上升到40%～50%，2013年更是增長到85%；其自卸車(貨箱等)的部分品種也廣泛采用了高強鋼。

另據(jù)中集華駿技術(shù)人員介紹，中集華駿已連續(xù)10年保持全國半掛車產(chǎn)銷量第一。最好的一年，2010年銷售半掛車22000輛，其他車輛14000輛，合計36000輛。近兩三年，受大環(huán)境影響，銷量雖有所下降，但產(chǎn)品和服務(wù)的質(zhì)量不僅不能降，而且還要努力提升，為用戶帶來超值回報。近年通過采用高強鋼輕量化設(shè)計，繼續(xù)保持了半掛車、自卸車等產(chǎn)品在行業(yè)的絕對優(yōu)勢。

馮振華介紹，相比半掛車，自卸車采用高強鋼輕量化設(shè)計的速度要慢一些，目前的主要表現(xiàn)是區(qū)域性較強，比如十堰馳田汽車公司、三門峽駿通車輛公司等做得都比較好，2013年市場都能實現(xiàn)20%以上的增長。馳田公司采用安鋼兆通高強鋼材料的自卸車已銷往全國各地，并在每輛車的下邊梁上打上“高強度鋼”等字樣。

提出“輕量化同剛度設(shè)計”概念

除了介紹這些基本情況之外，馮振華還提出了“輕量化同剛度設(shè)計”理念。他認為，高強鋼在專用汽車(掛車)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)已進入第二階段。第一階段是車輛只有特殊部位采用高強鋼，如半掛車車架的大梁，而其邊梁、副梁、底板等仍采用普通鋼。隨著近年安鋼兆通聯(lián)手中集華駿對半掛車進行的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，其應(yīng)用已進入第二階段，即實現(xiàn)“全面的同剛度輕量化設(shè)計”，要求總成部件的每個部位全面或盡量都采用或不同強度、不同結(jié)構(gòu)的高強鋼進行輕量化設(shè)計，以實現(xiàn)每個部位的“同剛度”設(shè)計，從而達到真正、全面的輕量化。馮振華進而解釋，在輕量化設(shè)計過程中，要嚴格根據(jù)承載部位的剛度需要，來考量用多厚、什么強度和什么結(jié)構(gòu)的高強鋼材料，而不是簡單地把原來材料變成更薄的高強鋼材料，也不是簡單地替代原來的所有普鋼。也就是說，通過同剛度設(shè)計，各取所需，實現(xiàn)最高的輕量化設(shè)計水平。

他總結(jié)說，現(xiàn)在以中集華駿為代表，采用高強鋼輕量化設(shè)計的水平已進入第二階段，而不太重視輕量化設(shè)計的廠家正在從第一階段向第二階段邁進。顯著變化還有，現(xiàn)在一些新建、擴建的廠房也在配備高強鋼加工設(shè)備。他舉例說，此次參展的中集華駿超輕型倉柵式半掛車，材料全面升級為“同剛度設(shè)計”的高強鋼材料，不僅自質(zhì)量大為減輕(11.5 m自質(zhì)量僅6.16 t)，同時使車輛的整體剛性大為提高，車架變形小、輪胎磨損低。

中集華駿技術(shù)人員向記者介紹，中集華駿和安鋼兆通共同開發(fā)了許多部件產(chǎn)品，如縱剪條板做上翼板和下翼板，原來都采用熱軋扁鋼(小鋼廠對質(zhì)量控制不穩(wěn)定)。“駿龍”鎖杠倉柵式半掛車底盤，無論是縱梁、橫梁、邊梁、W貫穿梁及底板均是采用700 MPa級別的高強度鋼，全面升級為“輕量化同剛度設(shè)計”。采用輕量化同剛度設(shè)計的該半掛車，一年半不用輪橋定位，而一般車輛三四個月就需要做定位，因此該車的二手車價格要比其他車輛能多賣2萬元左右。

據(jù)悉，安鋼生產(chǎn)的高強鋼板都是經(jīng)過高端設(shè)備軋出來的，純度高、穩(wěn)定性好、堅固，有一定的加工難度。安鋼兆通作為安鋼集團旗下延伸加工企業(yè)，擁有國內(nèi)領(lǐng)先的縱剪收卷開平聯(lián)合生產(chǎn)線和輥壓成形生產(chǎn)線，具有年精深加工高強鋼45萬t的能力，其中AG700L系列高強度、輕量化汽車專用鋼板是其主導(dǎo)產(chǎn)品。

逐步淘汰“憨大笨粗”，主機廠也開始嘗試

我國以前的汽車設(shè)計沿襲的基本是前蘇聯(lián)“憨大笨粗”模式，而隨著我國冶金、汽車、機械加工等領(lǐng)域的進步，汽車通過采用輕量化材料(如高強鋼和鋁合金等)和輕量化結(jié)構(gòu)，來實現(xiàn)自質(zhì)量明顯降低已成為現(xiàn)實。尤其近年在節(jié)能減排的號召下，汽車尤其專用汽車、掛車行業(yè)的設(shè)計理念正在發(fā)生深刻變化。

近年來在半掛車帶動下，一些專用汽車、自卸車制造企業(yè)和用戶對高強鋼輕量化的認識也在逐步加深，從陌生到接觸，再到獲得實惠。例如，罐式車方面，國家標準對某些車型有最小壁厚規(guī)定，普鋼Q345能達到要求的，企業(yè)就不去采用高強鋼；但沒有壁厚規(guī)定的，一些企業(yè)則已向高強鋼邁進，如與安鋼兆通合作的隨州幾家企業(yè)，用壁厚3.8代替5.0(mm)，3.0代替4.0(mm)等已開始大面積應(yīng)用。不過，除了半掛車和自卸車，以及臂架式專用汽車，其他多數(shù)車型對高強鋼的應(yīng)用仍停留在初級階段，例如，目前市政環(huán)衛(wèi)車輛等對高強鋼輕量化設(shè)計還沒有迫切需求。

關(guān)于一直關(guān)注鋼材應(yīng)用大戶——重型卡車底盤，何時采用高強鋼輕量化設(shè)計，馮振華認為，在材料更替方面，相比改裝車和半掛車企業(yè)，主機廠表現(xiàn)得更為謹慎，它們只有通過一個時期的驗證才可能大批應(yīng)用。安鋼兆通已經(jīng)與國內(nèi)不少主機廠展開了接觸，或探討使用或已開始合作。例如，山西大運汽車已做了一批采用強度700 MPa級別的大梁，不同程度地減薄了材料厚度，但還未大批量生產(chǎn)。再有，陜西重汽已做了20輛采用高強鋼的輕量化牽引車大梁，已于2013年初投入使用。還有，陜西重汽的寬體礦用自卸車80礦卡，作為陜汽新品，其大梁、副梁、箱體全都采用安鋼兆通的高強鋼產(chǎn)品，可裝載100 t左右?，F(xiàn)在20輛80礦卡正在礦坑試運營，通過驗證后下一步進行大批量生產(chǎn)。

馮振華認為，只有汽車底盤也實現(xiàn)輕量化，才算是汽車全面的輕量化。

相關(guān)介紹

關(guān)于強度、剛度、硬度

據(jù)資料，強度是指部件(材料)在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力，是衡量部件承載能力(即抵抗失效能力)的重要指標，一般針對材料自身而言，其大小與材料本身的性質(zhì)及受力形式有關(guān)，可分為屈服強度、抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度等。剛度是指部件在受力時抵抗彈性變形的能力，是衡量部件產(chǎn)生彈性變形難易程度的指標，也是衡量部件質(zhì)量的重要指標，其大小取決于部件的幾何形狀和材料種類(即材料的彈性模量)。硬度是指部件局部抵抗硬物壓入其表面的能力，是衡量部件軟硬程度的性能指標。通俗講，強度是抵抗破壞的能力，強調(diào)的是可靠性，即不能失效；剛度是抵抗變形的能力，強調(diào)的是不變形或變形??；硬度是侵入其它物體的能力(也是不被其它物體侵入的能力)，強調(diào)的是能侵入和不被侵入。

同強度(材料)或同幾何結(jié)構(gòu)形狀下，材料太厚了達不到輕量化目標，太薄了達不到剛度要求。而通過采用不同強度的材料和不同的幾何結(jié)構(gòu)形狀，可以實現(xiàn)部件同樣的剛度。