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專訪丨用材之“長”才能實現“Right material in right Place”

前言:

《微合金化技術》雜誌開展了汽車行業資深專家專訪專題活動, 本專題活動與中國汽車材料網聯合實施, 探討中國汽車行業發展、輕量化、新材料開發及應用等主題,

力爭促進我國汽車行業技術進步和促進中國製造2025。 本期我們邀請到了中國汽車材料領域知名專家、中國汽車工程學會常務理事、汽車材料分會副主任委員、寶鋼研究院原副院長/汽車用鋼國家重點實驗室主任——陸匠心博士, 與行業同仁交流寶鋼汽車鋼板開發歷程及未來的發展方向。

寶鋼研究院原副院長陸匠心博士

寶鋼汽車鋼板發展歷程及對國內汽車輕量化發展的貢獻

2000年以後中國汽車行業蓬勃發展, 年產銷量已多年躍居世界第一, 其中以寶鋼為首的汽車鋼板材料供應商做了很大的貢獻, 寶鋼的汽車技術一定程度上代表了中國汽車板最新先進的技術水準, 陸院長我們介紹了寶鋼汽車板的開發歷程。

二十多年來, 中國的汽車用鋼與汽車行業共同發展, 從品種、品質到產量都基本滿足了我國汽車迅猛發展的需求。 寶鋼從20世紀90年度初開始研發生產汽車板, 至20世紀末約十年的時間是寶鋼逐步建立汽車板產-銷-研體系的過程,

並開始向汽車行業大批量穩定供貨的階段。

在這階段中, 寶鋼實現了IF超深沖鋼板、O5表面外覆蓋件鋼板等高等級、高品質汽車鋼板的穩定生產;進入21世紀後, 寶鋼汽車板更加快速的發展, 寶鋼汽車板以“高強度/鍍鋅/外板”作為研發和生產的重點發展方向, 在品種和品質上實現了更高、更大範圍的突破。

2005年寶鋼汽車板獲行業特等獎, 2006年寶鋼汽車板獲國家科技進步一等獎, 標誌著寶鋼汽車板達到了國際先進的水準;寶鋼持續實施並進一步規劃汽車板的發展戰略, 完善汽車板品種系列, 提升汽車板產能和供貨能力, 在國內汽車快速發展中始終保持冷軋汽車板50%以上的市場份額。

談到國內輕量化的進展,

寶鋼的汽車板技術的開發可以說功不可沒。 近十年內, 寶鋼聚焦汽車輕量化發展趨勢, 重點圍繞先進高強和超高強度汽車用鋼, 開展產品研發、生產技術和應用技術研究, 高強度高等級的汽車鋼板產量迅速上升, 多個超高強度汽車鋼產品實現國際首發, 一些超高強度汽車鋼產品達到國際領先水準。

在眾多輕量化材料中, 高強度鋼的應用推廣是近些年最適合中國國產汽車輕量化需求的首選材料, 可以說, 寶鋼汽車板的開發有力的支撐了中國汽車工業輕量化技術的發展。

良好的技術是基礎, 優質的服務和合作模式也是必不可少的。 陸院長介紹道:寶鋼加強與汽車行業的合作, 大力開展EVI工作, 有力支撐了產品應用水準的提高。

未來, 寶鋼將致力於成為“汽車材料供應商”, 向汽車廠提供“汽車用材整體解決方案”。 為此, 寶鋼將更加努力地在產品製造能力、行銷服務模式、材料創新及應用拓展上做好工作。

微合金化是汽車鋼板性能提升的有效途徑

關於鈮微合金化的作為問題, 陸院長指出:鈮微合金化技術已被鋼鐵行業普遍採用, 鈮微合金化技術主要產生的作用一是對改善材料組織, 提高產品性能有顯著的效果;二是改善產品在製造過程中的組織變化行為, 擴大產品對製造工藝的適應性。

中信微合金化技術中心與寶鋼很早便在汽車板方面開展合作, 包括IF鋼、車輪鋼、熱成形鋼等, 通過鈮微合金化技術有效地改善了寶鋼相關汽車用鋼鋼種的性能, 也為寶鋼贏得了市場,這也是一個合作共贏的過程。

鈮微合金化技術如何進一步為汽車用鋼的發展發揮作用,陸院長也給我們提出了專業的建議:“以下游需求為導向,從汽車工業發展對材料提出的要求來拓展鈮微合金化技術的應用。”當前汽車業對用鋼的要求一是圍繞輕量化和加工工藝要求的性能提升,二是圍繞降低製造成本的材料價格下降。分析汽車各類零部件承擔的功能及其對製造材料的要求,結合鈮微合金化技術的優勢作用來進一步拓展產業合作的方向。

“目前在有較大輕量化和性能水準提升需求和潛力的汽車底盤件、商用車結構件、高韌性耐疲勞件的材料上,鈮會有很大的應用拓展空間;在優化產品結構和降低製造成本方面,鈮微合金化技術可在鋼鐵短流程工藝生產高等級產品,以及替代冷軋汽車鋼板產品的薄規格熱軋板及其鍍層板產品的應用上發揮優勢。”在微合金化與汽車鋼結合方面陸院長給出了具體的應用方向。

產業鏈EVI的合作模式需要在實踐探索和完善

EVI(Early Vendor Involvement 早期供應商介入)是汽車廠及其供應商之間的一種合作模式。

寶鋼在90年代中期學習了這一模式,並通過實踐和創新,在中國率先建立起了一套適合中國實際的與汽車廠開展技術合作的工作模式。寶鋼汽車板EVI的工作理念是以用戶為中心,為用戶解決問題,汽車板工作團隊的每個成員都秉承這個理念開展工作,從工作策劃到工作方法都體現這一理念。

陸院長概況了寶鋼的EVI模式和方法的關鍵字:“專案化”、“兩導向”、“雙負責”、“三層次”、“四收效”、“五階段”、“九步驟”。EVI有過程的管理與推進,結果的評估與回饋。

基於上述模式和方法,寶鋼汽車板EVI工作可以說是收穫滿滿:“寶鋼汽車板EVI產生的是供需共贏的價值,通過這種工作模式,使用者的問題和需求可以更快、更直接地傳遞到供應商,用戶解決材料問題有了依靠和幫手,公司內團隊協同,資源分享的工作機制,工作有效性大大提高;EVI是市場行銷層面的工作,而寶鋼通過實施EVI,更多地得到了戰略意義的收穫。”

關於未來EVI模式如何進一步發展,陸院長指出:“任何事物都必須發展才能有持續的生命力,EVI的模式和內容必須不斷開拓和創新,才能適應用戶的發展和市場變化。我認為,EVI本不是局限於一對一供需之間的事,EVI是一個開放的平臺,在資訊化和共用經濟快速發展的時代,參與方越多越能提升EVI的水準和能力。”

另外中信作為行業協力廠商也一直推動材料供應商的EVI進程,比如鈮輕量化解決方案、汽車正向選材等,對於中信金屬工作,陸院長也給予了肯定:“中信金屬公司長期致力於鈮合金技術的應用推廣,我十分讚賞中信金屬以EVI的工作思路和視角,探索推進鈮技術發展的新路徑。這種新模式將建立起中信、鋼廠、汽車廠之間新的資源價值銜接,從產品的使用者端發現鈮微合金化技術的新需求,中信金屬可發揮鈮微合金化技術的資源優勢,與鋼廠和汽車廠合作開發材料新功能,提供輕量化解決方案新路徑。”

用材之“長”才能真正實現“Right material in right Place”

當今,可選擇的輕量化材料很多,但每種材料都存在應用的短板,有些材料是工藝性能不足,有些材料是成本較高,還有些材料的服役可靠性不夠高。現階段,鋼鐵材料作為輕量化材料相當的不足之處是比重相對較大。應用不同材料是要支撐實現最終的產品市場化目標,一個有效的汽車用材解決方案不僅要實現輕量化目標,還要滿足成本、功能等目標的要求。

如何實現“合適的材料用在合適的地方”,陸院長指出:”需要形成材料解決方案的能力,將工作做得足夠深入,材料、工藝、設計三方面結合得足夠緊密,‘合適的材料用在合適的地方’是能夠做到的”。面對輕量化路徑中的多材料選擇,陸院長給出了一下幾點建議:

1)各種輕量化材料:高強鋼、輕金屬、非金屬複合材料,在應用中存在取捨競爭是必然的。但這些材料的性/價特徵使它們在應用中都能找到具備優勢的“合適地方”,從而幾種材料在應用上保持著長期“和平共處”。所以,各材料領域首先要做的是在應用端將自身材料的功能開發出來、水準提升上去,而不是從材料學的角度比拼“長”“短”。

2)“穩定”是材料在批量化應用中至關重要的問題。“穩定”就是可靠性,“穩定”才能提供選材的依據。鋼鐵材料依託長期的生產和使用積累,材料性能和服役性能的穩定性居於其它材料之上。當然,各鋼鐵生產廠家仍需在產品性能穩定性上繼續努力,使鋼鐵材料在量大面廣的應用領域內保持主體地位。

從滿足輕量化的材料特性看,鋼鐵產品升級換代的黃金時期已經過去。鋼鐵材料在輕量化應用領域的發展潛力和空間在哪裡?親歷中國汽車鋼發展歷程的陸院長也提出了自己的想法:“一是基礎雄厚的鋼鐵材料學、產品製造技術、二次深加工技術和應用技術;二是鋼鐵材料在應用中包容其它材料,實現多材料滿足應用功能的技術能力;三是鋼鐵複合材料技術,向其它材料領域跨出一步。”

編後:

單一行業的技術進步離不開跨產業合作,創新產業鏈技術合作模式,是激發合作各方合作動力,實現價值最大化的有效途徑。在推動我國輕量化技術進步方面,中信金屬與中國汽研作為協力廠商研究機構一直進行有效的合作,致力於汽車輕量化的發展,為國內相關產業帶來先進的材料、技術與解決方案,為汽車輕量化研究做出傑出的貢獻。

個人簡介:

陸匠心,東北大學材料加工工程工學博士,現任汽車用鋼開發與應用技術國家重點實驗室主任。長期從事鋼鐵產品的研發與管理工作,在冷軋薄板生產技術,特別是汽車鋼板技術領域開展了深入的研究工作,具備多年的技術積累。帶領團隊研究開發全系列冷軋汽車用鋼產品,使我國汽車板產品躋身國際先進水準;帶領團隊深入研究汽車板應用技術,在國內率先採用EVI模式與汽車廠開展廣泛的技術合作,推進了國內汽車用鋼應用水準的提升。

領銜或參與的十多個專案獲國家級、上海市、中國冶金行業、中國機械行業科技進步獎。目前兼任的社會學術職務有:中國汽車工程學會常務理事、汽車材料分會副主任委員、上海市金屬學會常務理事、材料技術委員會主任等。

也為寶鋼贏得了市場,這也是一個合作共贏的過程。

鈮微合金化技術如何進一步為汽車用鋼的發展發揮作用,陸院長也給我們提出了專業的建議:“以下游需求為導向,從汽車工業發展對材料提出的要求來拓展鈮微合金化技術的應用。”當前汽車業對用鋼的要求一是圍繞輕量化和加工工藝要求的性能提升,二是圍繞降低製造成本的材料價格下降。分析汽車各類零部件承擔的功能及其對製造材料的要求,結合鈮微合金化技術的優勢作用來進一步拓展產業合作的方向。

“目前在有較大輕量化和性能水準提升需求和潛力的汽車底盤件、商用車結構件、高韌性耐疲勞件的材料上,鈮會有很大的應用拓展空間;在優化產品結構和降低製造成本方面,鈮微合金化技術可在鋼鐵短流程工藝生產高等級產品,以及替代冷軋汽車鋼板產品的薄規格熱軋板及其鍍層板產品的應用上發揮優勢。”在微合金化與汽車鋼結合方面陸院長給出了具體的應用方向。

產業鏈EVI的合作模式需要在實踐探索和完善

EVI(Early Vendor Involvement 早期供應商介入)是汽車廠及其供應商之間的一種合作模式。

寶鋼在90年代中期學習了這一模式,並通過實踐和創新,在中國率先建立起了一套適合中國實際的與汽車廠開展技術合作的工作模式。寶鋼汽車板EVI的工作理念是以用戶為中心,為用戶解決問題,汽車板工作團隊的每個成員都秉承這個理念開展工作,從工作策劃到工作方法都體現這一理念。

陸院長概況了寶鋼的EVI模式和方法的關鍵字:“專案化”、“兩導向”、“雙負責”、“三層次”、“四收效”、“五階段”、“九步驟”。EVI有過程的管理與推進,結果的評估與回饋。

基於上述模式和方法,寶鋼汽車板EVI工作可以說是收穫滿滿:“寶鋼汽車板EVI產生的是供需共贏的價值,通過這種工作模式,使用者的問題和需求可以更快、更直接地傳遞到供應商,用戶解決材料問題有了依靠和幫手,公司內團隊協同,資源分享的工作機制,工作有效性大大提高;EVI是市場行銷層面的工作,而寶鋼通過實施EVI,更多地得到了戰略意義的收穫。”

關於未來EVI模式如何進一步發展,陸院長指出:“任何事物都必須發展才能有持續的生命力,EVI的模式和內容必須不斷開拓和創新,才能適應用戶的發展和市場變化。我認為,EVI本不是局限於一對一供需之間的事,EVI是一個開放的平臺,在資訊化和共用經濟快速發展的時代,參與方越多越能提升EVI的水準和能力。”

另外中信作為行業協力廠商也一直推動材料供應商的EVI進程,比如鈮輕量化解決方案、汽車正向選材等,對於中信金屬工作,陸院長也給予了肯定:“中信金屬公司長期致力於鈮合金技術的應用推廣,我十分讚賞中信金屬以EVI的工作思路和視角,探索推進鈮技術發展的新路徑。這種新模式將建立起中信、鋼廠、汽車廠之間新的資源價值銜接,從產品的使用者端發現鈮微合金化技術的新需求,中信金屬可發揮鈮微合金化技術的資源優勢,與鋼廠和汽車廠合作開發材料新功能,提供輕量化解決方案新路徑。”

用材之“長”才能真正實現“Right material in right Place”

當今,可選擇的輕量化材料很多,但每種材料都存在應用的短板,有些材料是工藝性能不足,有些材料是成本較高,還有些材料的服役可靠性不夠高。現階段,鋼鐵材料作為輕量化材料相當的不足之處是比重相對較大。應用不同材料是要支撐實現最終的產品市場化目標,一個有效的汽車用材解決方案不僅要實現輕量化目標,還要滿足成本、功能等目標的要求。

如何實現“合適的材料用在合適的地方”,陸院長指出:”需要形成材料解決方案的能力,將工作做得足夠深入,材料、工藝、設計三方面結合得足夠緊密,‘合適的材料用在合適的地方’是能夠做到的”。面對輕量化路徑中的多材料選擇,陸院長給出了一下幾點建議:

1)各種輕量化材料:高強鋼、輕金屬、非金屬複合材料,在應用中存在取捨競爭是必然的。但這些材料的性/價特徵使它們在應用中都能找到具備優勢的“合適地方”,從而幾種材料在應用上保持著長期“和平共處”。所以,各材料領域首先要做的是在應用端將自身材料的功能開發出來、水準提升上去,而不是從材料學的角度比拼“長”“短”。

2)“穩定”是材料在批量化應用中至關重要的問題。“穩定”就是可靠性,“穩定”才能提供選材的依據。鋼鐵材料依託長期的生產和使用積累,材料性能和服役性能的穩定性居於其它材料之上。當然,各鋼鐵生產廠家仍需在產品性能穩定性上繼續努力,使鋼鐵材料在量大面廣的應用領域內保持主體地位。

從滿足輕量化的材料特性看,鋼鐵產品升級換代的黃金時期已經過去。鋼鐵材料在輕量化應用領域的發展潛力和空間在哪裡?親歷中國汽車鋼發展歷程的陸院長也提出了自己的想法:“一是基礎雄厚的鋼鐵材料學、產品製造技術、二次深加工技術和應用技術;二是鋼鐵材料在應用中包容其它材料,實現多材料滿足應用功能的技術能力;三是鋼鐵複合材料技術,向其它材料領域跨出一步。”

編後:

單一行業的技術進步離不開跨產業合作,創新產業鏈技術合作模式,是激發合作各方合作動力,實現價值最大化的有效途徑。在推動我國輕量化技術進步方面,中信金屬與中國汽研作為協力廠商研究機構一直進行有效的合作,致力於汽車輕量化的發展,為國內相關產業帶來先進的材料、技術與解決方案,為汽車輕量化研究做出傑出的貢獻。

個人簡介:

陸匠心,東北大學材料加工工程工學博士,現任汽車用鋼開發與應用技術國家重點實驗室主任。長期從事鋼鐵產品的研發與管理工作,在冷軋薄板生產技術,特別是汽車鋼板技術領域開展了深入的研究工作,具備多年的技術積累。帶領團隊研究開發全系列冷軋汽車用鋼產品,使我國汽車板產品躋身國際先進水準;帶領團隊深入研究汽車板應用技術,在國內率先採用EVI模式與汽車廠開展廣泛的技術合作,推進了國內汽車用鋼應用水準的提升。

領銜或參與的十多個專案獲國家級、上海市、中國冶金行業、中國機械行業科技進步獎。目前兼任的社會學術職務有:中國汽車工程學會常務理事、汽車材料分會副主任委員、上海市金屬學會常務理事、材料技術委員會主任等。

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