□ 趙 佳 管志杰 肖邦國
2017年,我國汽車生產量達2 901.5萬輛,同比增長3.2%,產量創(chuàng)歷史新高,連續(xù)9年蟬聯全球第一。
2013—2017年我國汽車產量和增長情況詳見圖1。
圖1 2013—2017年我國汽車產量和增長情況
2017年,乘用車產銷增速明顯減緩,是2008年以來最低的年度增長水平,全年乘用車產量2 480.7萬輛,同比增長1.6%,占汽車產量的85.5%。其中,轎車產量為1 193.8萬輛,同比下降1.4%;SUV產量為1 028.7萬輛,同比增長12.4%;MPV產量為205.2萬輛,同比下降17.6%;交叉型乘用車產量為53萬輛,同比下降20.4%。
2017年,商用車在貨車產量增長的拉動下,產量增速明顯高于上年,產量再次回到400萬輛以上的水平,達到420.9萬輛,同比增長13.8%,增速高于上年5.8個百分點。分車型情況看,客車產量52.6萬輛,同比下降3.8%;貨車產量368.3萬輛,同比增長16.9%,其中重型貨車產量達115萬輛,創(chuàng)歷史新高,這也是繼2010年首次突破100萬輛后,再次超過100萬輛。[1]
2013—2017年我國汽車分車型生產情況見圖2,2017年我國汽車分車型產量占比見圖3。
圖2 2013—2017年我國汽車分車型產量
圖3 2017年我國汽車分車型產量占比
2017年,汽車整車進口結束了2015年以來的連續(xù)下降趨勢,呈較快增長,進口總量超過120萬輛,僅次于2014年,為歷史次高值。2017年,汽車整車累計進口124.68萬輛,同比增長15.77%;進口金額510.3億美元,同比增長13.54%。在汽車主要進口品種中,轎車和越野車進口量增長較快,小型客車增速略低。
2017年,汽車整車出口表現也明顯好于上年,共出口106.38萬輛,同比增長31.37%;出口金額140.57億美元,同比增長23.05%。在汽車整車出口主要品種中,轎車出口增速比上年大幅提升,載貨車出口結束上年下降趨勢,呈一定增長,客車出口增速比上年有所減緩。[2]
據中國汽車工業(yè)協會統(tǒng)計分析,2018年1—11月,國內汽車產量2 532.5萬輛,同比下降2.6%。其中,乘用車產量2 147.4萬輛,同比下降3.4%;商用車產量385.1萬輛,同比增長2%[3]。
汽車行業(yè)屬于市場導向的消費性行業(yè),其景氣程度受宏觀經濟環(huán)境及居民消費水平的影響。“十三五”和“十四五”期間,我國經濟仍將處于穩(wěn)定增長階段,隨著中國城鎮(zhèn)化進程推進,居民收入增加,城鄉(xiāng)道路不斷完善,以及目前仍然較低的人均汽車保有量,汽車消費市場仍將穩(wěn)定增長。預計2020年將達到3 000萬輛左右,2025年將達到3 500萬輛左右。
汽車輕量化是技術創(chuàng)新的主要目標?!笆濉逼陂g,我國把汽車行業(yè)的技術創(chuàng)新放在非常重要的位置,以使我國能夠追趕上全球汽車業(yè)新一輪的節(jié)能減排技術變革潮流。2020年我國汽車輕量化減重指標是以2005年目標車為基數,減重20%左右?!镀嚠a業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》提出,到2020年,乘用車新車平均百公里燃料消耗量5L、怠速啟停等節(jié)能技術應用率超過50%;到2025年,乘用車新車平均燃料消耗量比2020年降低20%,怠速啟停等節(jié)能技術實現普遍應用。
新能源汽車是行業(yè)發(fā)展的主要方向。為了實現我國向世界提出的節(jié)能減排目標,未來5年我國仍將投入超過千億元的資金,全部用于扶持新能源汽車生產。隨著“十三五”新能源汽車戰(zhàn)略規(guī)劃的制定實施,到2020年,新能源汽車年產銷量將達到200萬輛;到2025年,新能源汽車將占汽車產銷量的20%以上。
汽車用鋼包括整車制造、汽車維修及汽車零部件出口共3部分。2017年,國內汽車工業(yè)用鋼消費量5 700萬噸,其中,整車制造4 800萬噸,占84.2%;汽車維修700萬噸,占12.3%;汽車零部件出口200萬噸,占3.5%。按照品種劃分,消費板帶材3 500萬噸,占61.4%;優(yōu)特鋼棒線材1 700萬噸,占29.8%;管材350萬噸,占6%;其他150萬噸,占3%,具體見圖4、圖5。
圖4 2017年汽車鋼材消費情況
圖5 2017年汽車用鋼分品種消費情況
2017年整車制造消費鋼材4 800萬噸,其中,轎車制造消費1 370萬噸,占28.5%;SUV制造消費1 580萬噸,占32.9%;MPV制造消費320萬噸,占6.7%;交叉型制造消費50萬噸,占1%;客車制造消費230萬噸,占4.8%;貨車制造消費1 250萬噸,占26%,具體見圖6。
圖6 2017年整車制造分車型鋼材消費比例
2017年整車制造分品種鋼材消費中,板帶材3 200萬噸,占66.7%;優(yōu)特鋼棒線材1 300萬噸,占27.1%;管材200萬噸,占4.2%;其他100萬噸,占2.1%,具體見圖7。
圖7 整車制造分品種鋼材消費比例
(1)高強度鋼消費量將持續(xù)增長
提高鋼材的強度,既可以提高汽車的安全性,又可以降低鋼材單耗,從而達到節(jié)能環(huán)保的效果。目前,我國貨車和客車大梁板實際應用強度大部分為510~600MPa,少部分達到700MPa,為提高貨車的載重量同時不增加車身自重及提高客車的安全性,貨車和客車大梁板的強度將提高到600~750MPa;部分引進轎車采用與國外同步上市的新車型,所用冷軋板最高強度達1 800MPa、鍍鋅板最高強度達1 000MPa,目前國產板材最高強度可以達到1 800MPa,與國際水平保持一致。線材用于制造高強螺栓,強度為1 000~1 200MPa,主要鋼種為冷鐓鋼,大部分產品可以國產化,但是存在高端供應量不足、質量不穩(wěn)定等問題。
(2)消費的鋼材規(guī)格呈減小(?。┶厔?/p>
在保證安全的前提下,適當減?。ū。╀摬囊?guī)格可以降低車重、減少能耗。適當減小鋼材規(guī)格的品種主要為板材,如日本和韓國的轎車部分鋼板提高了強度后,厚度規(guī)格從0.8 mm降至0.65~0.7 mm。
(3)對鋼材綜合質量水平要求提高
目前,汽車主要部件(如發(fā)動機、變速箱、轉向器、車橋等)使用性能的提高,以及制造技術的改進,對鋼材提出了更多的綜合性能要求,如發(fā)動機曲軸、連桿用棒材內外質量檢驗要求提高,必須經過多道次探傷,并經過扒皮加工,做到100%無缺陷;部分車型的齒輪和十字節(jié)毛坯加工,用冷擠壓工藝代替熱鍛,對鋼材不僅有窄淬透帶要求,還調整了硬度要求;重型貨車采用引進技術制造的大扭矩變速器,對齒輪鋼的要求與轎車相當,增加了窄淬透帶的要求,氧含量要達到0.001 5%、內部夾雜和晶粒度等要求都有所提高。
(4)對鋼材的尺寸精度要求提高
許多零件加工采用連續(xù)、高效的加工設備,對使用鋼材的尺寸精度要求有較大提高,使一些棒材交貨狀態(tài)從較粗糙的熱軋改為精度很高的扒皮材及銀亮材。
2017年,我國汽車用鋼共消費棒材約1 350萬噸,占消費全部鋼材的23.7%。其中,整車制造消費棒材850萬噸,占63%;汽車維修消費棒材340萬噸,占25.2%;出口零部件消費棒材160萬噸,占11.8%;見圖8。
圖8 2017年汽車消費棒材情況
整車制造使用的棒材用于制造汽車的各種零部件,包括發(fā)動機、變速器、傳動軸、車橋、轉向器、制動器等;汽車維修使用的棒材主要為一些易損消耗零部件和事故損壞零部件,主要為離合器、制動器、減震器等較小的零部件,也包括變速器、發(fā)動機、車橋等主要部件;出口零部件主要為變速器、車橋和轉向器等[4]。
2017年汽車工業(yè)消費棒材的1 350萬噸中,主要為優(yōu)質碳素結構鋼、合金結構鋼和軸承鋼。
(1)分車型棒材消費分析
2017年,整車制造共消費棒材850萬噸。從分車型消費數據可以看出,乘用車消費的棒材數量最大,約占棒材消費量的55%,貨車和客車合占棒材消費量的45%左右。目前,我國汽車使用的棒材大部分可以實現國產化,但是部分重型貨車及轎車使用的高端齒輪鋼、轎車使用的彈簧鋼和軸承鋼、部分車型使用的冷鐓鋼等仍需少量進口。
(2)分鋼種棒材消費分析
2017年,整車制造消耗棒材以合金結構鋼、優(yōu)質碳素結構鋼為主。合結鋼特別是齒輪鋼,是汽車用棒材中用量最大的品種,也是質量要求最高的品種之一。齒輪鋼是汽車用棒材的代表鋼種。
齒輪鋼可用于制造汽車的各種主要部件,如變速器、車橋、傳動軸、轉向器及其他需要傳動力矩或轉動的部件,這些部件中的齒輪既要承受巨大的力矩,還要高速運轉,因此,既要求齒輪內部有較高的強度,又要求表面有較高的硬度,以保證耐磨。為了滿足要求,齒輪鋼的各項質量性能參數的指標都較高,還附加有獨特的窄淬透帶要求;有的齒輪加工時,采用冷擠壓工藝生產齒坯,對鋼材還增加了變形要求,這些使其成為合結鋼中特殊的鋼類。
目前,國內汽車用齒輪鋼的國產化率在95%以上,其中部分重型貨車大規(guī)格(直徑大于200mm)、高性能(含窄淬透帶要求)的齒輪鋼依靠進口;合資轎車生產企業(yè)生產的主要車型所用高端齒輪鋼部分依靠進口。目前,國內轎車齒輪鋼生產企業(yè)主要為中信泰富特鋼集團、寶鋼特鋼有限公司、撫順特殊鋼股份有限公司、萊蕪鋼鐵集團有限公司、河鋼集團石鋼公司等。
齒輪在工作時,長期受到變載荷的沖擊力、接觸應力、脈動彎曲應力及摩擦力等多種應力的作用,還受到加工精度、裝配精度、外來硬質點的研磨等多種因素的影響,是極易損壞的零件,因此要求齒輪鋼具有較高的強韌性、疲勞強度和耐磨性。為了生產出優(yōu)質齒輪鋼,一方面要求鋼廠為用戶提供淬透性穩(wěn)定且適應用戶工藝要求的齒輪鋼產品;另一方面,齒輪廠也要通過優(yōu)化現有工藝,引進新工藝來提高齒輪的質量[5]。
目前,日本鋼鐵企業(yè)生產汽車用齒輪鋼的工藝流程主要為:大噸位超高功率電爐(不小于70t)—真空脫氣—保護澆注(部分為大于350mm大方坯,部分為大鋼錠)—初軋開坯—中間坯檢查—熱軋材—精整(熱處理)—成品。
目前,歐洲鋼鐵企業(yè)生產汽車用齒輪鋼的工藝流程主要為:大噸位轉爐(不小于100t)—真空脫氣—保護澆注(大部分為大于240mm連鑄坯)—鋼坯檢查—熱軋材—精整(熱處理)—成品。
采用轉爐—精煉—連鑄—連軋工藝生產齒輪鋼與采用電爐—精煉—鋼錠—開坯—連軋工藝生產齒輪鋼,都可以滿足產品質量要求,但是高檔齒輪鋼(如重型貨車和轎車用)對氧含量要求較高(不大于0.001 5%),用轉爐難以控制,必須用電爐冶煉。產品質量控制的關健環(huán)節(jié)是煉鋼、精煉、連鑄工序。采用轉爐—精煉—連鑄—連軋工藝生產工藝是現代齒輪鋼工藝的發(fā)展方向之一,但是轎車用齒輪鋼還應采用電爐—精煉—連鑄—連軋工藝生產。
與日本、德國、美國生產的齒輪鋼相比,我國齒輪鋼存在的主要問題是:鋼的牌號未形成系列化,產品標準落后;鋼的淬透性帶較寬,國外鋼的淬透性帶已經達到4HRC,而中國為6~8HRC,并且不夠穩(wěn)定;鋼的純凈度較低,從日本、德國、奧地利等國進口的齒輪鋼,其氧含量波動在0.000 7%~0.001 8%,而中國在0.001 5%~0.002 5%,并且非金屬夾雜物彌散程度不夠,分布不均,大顆粒夾雜物較多;晶粒度要求不同,中國齒輪鋼晶粒度級別一般要求5~8級,而日本特別強調滲碳齒輪鋼的晶粒度應不粗于6級;日本開發(fā)了低硅抗晶界氧化滲碳鋼系列,可使晶界氧化層降低到不大于5μm,而SCM420H等Cr-Mo鋼為15~20μm;平均使用壽命短,單位產品能耗大,勞動生產率低[6]。
國內外齒輪鋼質量比較見表1。
表1 國內外齒輪鋼質量對比
國內齒輪鋼生產存在的問題,也同樣出現在其他汽車用棒材鋼種上,如優(yōu)質碳結鋼、軸承鋼、冷鐓鋼和彈簧鋼等。因此,未來應全面提升我國汽車用棒材生產的裝備水平,優(yōu)化工藝路線,在此基礎上注重提高汽車用棒材的生產技術水平和質量管理水平,才能真正解決我國汽車用棒材的質量問題。
2017年,我國汽車用鋼共消費板材約3 500萬噸,占消費全部鋼材的61.4%。其中,整車制造消費板材3 200萬噸,占91.4%;汽車維修消費板材280萬噸,占8.0%;出口零部件消費板材20萬噸,占0.6%。2017年我國汽車消費板材情況詳見圖9。
圖9 2017年汽車消費板材情況
整車制造使用的板材用于制造汽車的各種零部件,包括車架、結構件、車橋、車身、油箱、排氣管等;汽車維修使用的板材主要為一些易損消耗零部件和事故損壞零部件,主要為防撞梁、車門、發(fā)動機蓋等零部件;出口零部件主要為車輪、車橋等。
2017年,在汽車工業(yè)消費的3 500萬噸板材中,主要為熱鍍鋅板、冷軋薄板、中板、熱軋薄板和電鍍鋅板等。
(1)分車型板材消費分析
2017年,整車制造共消費板材3 160萬噸,按車型劃分,SUV制造消費2 530萬噸,占80.1%;商用車制造消費約630萬噸,占19.9%。
從分車型消費數據可以看出,SUV制造消費的板材數量最大,其次是轎車制造。目前,我國汽車使用的板材大部分可以實現國產化,但是部分高端轎車使用面板需采用進口板材。
(2)分鋼種板材消費分析
從分鋼種消費數據可以看出,薄板特別是熱鍍鋅板,是汽車用板材中用量最大的品種,也是質量要求最高的品種之一。
在汽車板中,冷軋板主要用于轎車制造,無論品種還是質量冷軋板都代表了汽車板的最高水平。能否為轎車批量供應各類冷軋板,已成為衡量鋼鐵廠綜合技術水平的標志。
轎車用冷軋板帶及鍍鋅板厚度范圍為0.40~3.0mm。用量最多的冷軋板帶厚度是0.80mm,其次是0.70mm。鍍鋅板用量最多的也是0.80mm和0.70mm厚度規(guī)格。轎車用冷軋板帶的寬度范圍為600~1 850mm,特別是寬度在1 000mm以下的規(guī)格繁多。這些規(guī)格的冷軋板帶大都由汽車制造廠自設的剪機縱切面而成。因此,鋼鐵企業(yè)提供的板帶寬度規(guī)格有相當部分不是最終需要的規(guī)格。粗略統(tǒng)計,寬度小于1 050mm的冷軋板帶約占轎車總需求量的32.97%;寬度為1 050~1 250mm的冷軋板帶約占轎車總需求量的34.8%;寬度為1 250~1 530mm的冷軋板帶約占22.2%;寬度為1 530~1 850mm的冷軋板帶約占10.03%。
客車用冷軋薄板在大型客車中主要用作蒙皮,在小型和微型客車中主要用于外覆蓋件及加強板和梁等??蛙嚪执笮汀⒅行?、小型和微型4種車型,各車型用冷軋板帶的單耗量相差很大,其規(guī)格厚度為0.40~3.20mm,用量最多的是1.00mm,其次是0.80mm。其中,大型客車用冷軋板帶的厚度大部分為1.0~1.4mm;小型客車用冷軋板帶用量比重最大的是0.80mm,其次為1.0mm;微型客車用冷軋板帶用量最多的厚度規(guī)格集中在0.70mm、0.75mm和0.80mm。由此可見,客車用冷軋板帶的厚度規(guī)格和轎車一樣用量最多的是0.70~0.80mm[7]?!?/p>