汽車車身鋁板的生產(chǎn)工藝、裝備及市場前景分析

一、汽車車身鋁板的典型生產(chǎn)工藝及性能控制

　　在全球倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保的大形勢下，汽車產(chǎn)業(yè)的輕量化技術(shù)應(yīng)用被推上日程。汽車覆蓋件用鋁合金板材的應(yīng)用就是一種簡單有效的輕量化方式。汽車鋁板是高端鋁合金品種中的一種，由于其對使用性能（成形、連接等）及表面質(zhì)量的嚴(yán)苛要求，也給原材料的加工過程提出了更精細(xì)的控制管理要求。

　　汽車鋁板的生產(chǎn)流程如圖1所示。鋁液經(jīng)連續(xù)鑄造成不同規(guī)格的鋁坯，經(jīng)表面處理、加熱后進(jìn)行熱軋、卷取、冷軋成型，得到所需的厚度，隨后進(jìn)行連續(xù)退火熱處理得到所需的微觀精細(xì)組織和性能。

　　汽車鋁板材料生產(chǎn)有諸多的關(guān)鍵技術(shù)和難點，也將會對后續(xù)使用性能（沖壓、涂裝等）產(chǎn)生重要的影響。

　　縱觀汽車鋁板的生產(chǎn)工藝流程，從微觀組織角度可簡單歸結(jié)為兩個方面：潔凈性（化學(xué)冶金過程）和均勻性（物理冶金過程）。反映到實際大生產(chǎn)過程中就是對熔煉（鑄造）和軋制（熱處理）的控制過程。優(yōu)良的鋁液潔凈度和組織（織構(gòu)）均勻性，對后續(xù)汽車生產(chǎn)廠的沖壓成型和連接性能都有積極的作用。組織（織構(gòu)）的均勻性，既包括基體組織晶粒度的大小，也涵蓋有利于成型性的微觀織構(gòu)的比例。材料使用性能的宏觀外在表現(xiàn)，是基于其微觀內(nèi)在本質(zhì)。對微觀組織及織構(gòu)的合理控制，可以得到所需的宏觀性能。

　　鑒于原材料鋁廠與汽車廠生產(chǎn)時間的不匹配問題，相間的過程會發(fā)生汽車鋁板的自然時效，影響到后續(xù)的成型。為解決此問題，國內(nèi)外材料工程師對該過程的理論機理進(jìn)行了深入系統(tǒng)研究，提出了預(yù)時效/預(yù)應(yīng)變處理工藝。通過原材料廠固溶處理后預(yù)時效的工藝過程，可以減緩板材運輸和存儲過程中的自然時效問題，從而在沖壓過程中具備更好的成型性。

　　對鋁板表面的合理處理，有利于后續(xù)的涂鍍處理。表面處理主要為對冷軋態(tài)進(jìn)行處理，分為光面（Mill Finish，MF）、電火花鈍化（Electron Discharge Texture，EDT）和電子束鈍化（Electron Beam Texture，EBT）處理。

　　二、車身鋁板的工藝裝備

　　汽車鋁板生產(chǎn)的核心技術(shù)在連續(xù)退火熱處理和表面處理，加熱爐、熱軋機、卷取機、冷軋機和氣墊式連續(xù)熱處理爐。現(xiàn)代生產(chǎn)線的熱軋機一般包括一個可逆開坯軋機和一個緊隨其后的高速精軋機組，冷軋機一般為單機架可逆式。熔煉、熱軋和冷軋過程與常規(guī)的鋁板生產(chǎn)過程并無明顯區(qū)別，所以對相應(yīng)設(shè)備無特殊的要求。

　　連續(xù)退火熱處理過程選用的氣墊爐，設(shè)備主要包括開卷機、脫脂箱、干燥箱、加熱區(qū)、冷卻區(qū)、卷取機等，爐內(nèi)的靜動氣流像墊子一樣把板帶材支撐起來，同時實現(xiàn)加熱或冷卻。鋁板在爐內(nèi)穩(wěn)定的漂浮在一定的高度，用氣流的速度來保證與鋁板實現(xiàn)高速的熱交換。通過控制鋁板在爐內(nèi)的運行速度、所受的張力和爐溫爐壓，來實現(xiàn)鋁板的固溶處理工藝。

　　氣墊爐加熱區(qū)，國外高水平固溶處理的爐溫精度可以控制在±1.5℃，相應(yīng)的板溫在±2℃，而國內(nèi)氣墊爐爐溫控制精度在±3℃。目前國內(nèi)廠家生產(chǎn)的設(shè)備尚不能滿足生產(chǎn)汽車板所需的精度要求，整條汽車板生產(chǎn)線設(shè)備均需進(jìn)口。軋機的主要國外生產(chǎn)廠家為德國施羅曼西馬克公司 (ＳＭＳ)與曼內(nèi)斯曼德馬克公司 (Ｄｅｍａｇ)合并成立的SMSDemagAG公司，為鋼鐵、鋁材、銅業(yè)界在整套設(shè)備、工程方面世界性的領(lǐng)先者。連續(xù)式氣墊爐的生產(chǎn)廠家主要為美國Surface公司。

　　三、國內(nèi)外鋁板供應(yīng)商的產(chǎn)能規(guī)劃及未來汽車市場預(yù)測國外汽車鋁板的產(chǎn)能ABS生產(chǎn)企業(yè)共19個廠，總生產(chǎn)能力246萬噸。主要分布情況：

　　目前國內(nèi)鋁板的總產(chǎn)能約為91.5萬噸，其分布如圖6所示。其中國外公司諾貝麗斯、神戶制鋼和愛勵國際三家公司的產(chǎn)能占到國內(nèi)總產(chǎn)能的三分之一多，由于其具有深厚的生產(chǎn)經(jīng)驗及行業(yè)背景，相比于國內(nèi)廠家，更容易取得汽車產(chǎn)業(yè)的行業(yè)認(rèn)證。

　　國內(nèi)汽車鋁板生產(chǎn)企業(yè)大都沒有相關(guān)的行業(yè)背景及技術(shù)基礎(chǔ)，仍處于仿制國外階段，在理論機理及技術(shù)上處于劣勢。但國內(nèi)鋁生產(chǎn)廠家大都與國內(nèi)自主品牌的汽車廠家具有良好的合作基礎(chǔ)，在價格上也具有一定的優(yōu)勢，同時可操作性強，更能夠根據(jù)汽車廠家的實際需要進(jìn)行量身定做。

　　無論是從國家戰(zhàn)略高度的需求，還是國內(nèi)生產(chǎn)廠家的技術(shù)實力來看，汽車鋁板的批量應(yīng)用是毫無疑問的。國內(nèi)市場的需求量也是驚人的，這也是國外相關(guān)企業(yè)入主的原因所在。為迎合汽車輕量化需求，將演化出眾多的替代材料，其中鋁是能長期挑戰(zhàn)鋼鐵的強大對手。鋁的大量應(yīng)用受到原材料和制造成本高、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、回收和管理等因素的限制，隨著各項技術(shù)的發(fā)展，這種限制將會取得突破。