介紹了我國汽車及零部件制造業的快速發展對汽車用鋼管的產品數量、品種和質量要求的新變化。敘述了汽車用精密鋼管生產的工藝技術要求,以及主要鋼管生產企業的技術裝備和生產能力現狀。分析了汽車用管在國產化規模、系列化、專業化生產、供貨技術規范的標準化等方面存在的主要問題。
提出實現汽車用管的本地化集中采購是降低成本的有效手段,并通過配套完善汽車用精密鋼管生產所必需的工藝技術裝備,實現專業化、規?；a,完善“產—銷—研”國產化運行體系,提供優質原材料,滿足我國汽車零部件制造業發展要求。
制訂汽車用精密鋼管的先進技術標準應從所用的鋼種開始，應以國外先進車型和與國際接軌為目標。我國汽車用梢密鋼管生產的時間不長，尚未制訂統一的汽車用管標準。上海鋼管股份有限公司為桑塔納轎車用管的國產化所進行的研究(已開發出12個部件所需的40種精密無縫鋼管)也是在我國現行GB3639-83標準的基礎上和參照DIN2391,DIN2393標準進行的。因此，應根據生產實踐，參照國外先進標準，制定我國統一的汽車專業管技術標準。
我國引進的汽車車型有多種，用材復雜，生產批量小。建議汽車和冶金行業及生產廠家相結合，使用通用化和系列化材料，使這類鋼管的生產和供應具有一定的規模。
目前我國汽車用管規格繁多，要求不一需求量小。以減振器為例，國外轎車減振器用管的規格絕大多數是護ф32mmx1mm，有統一規格要求，而我國有價ф32.4mmx1.2mm(桑塔納轎車的后減振器、切諾基車的減振器等),ф34mmx1.2mm(桑塔納轎車的前減振器),ф33mmx1.5mm(依維柯車的減振器)等規格，這就給減振器的更新和配套帶來一定的困難。依據統一標準進行規格的統一化和薄壁化，對減輕汽車自重及部件國產化及零配件的通用化有重要意義。對傳動軸管，用ф63.5mmx1.65mm的焊接鋼管代替ф63.5nunx2.5mm的焊接鋼管，減重及通用化的意義更為明顯。
汽車用精密鋼管屬于高級機械結構管系列。根據國外的技術發展趨勢，能用焊接管的都不用無縫鋼管。所用的焊接鋼管，一類是焊接鋼管去除內毛刺后直接使用，另一類是焊接鋼管去除內毛刺經冷加工和熱處理后使用。目前，我國后一類焊接鋼管的開發剛剛起步，作為專用管，應該從抓坯料、成形、焊接、去除內毛刺、冷加工、無氧化熱處理、高精度矯直和檢測等關鍵技術人手，帶動焊接鋼管行業的技術進步。
汽車用精密鋼管的品種規格繁多，其中減振器管和傳動軸管是用量最大的品種。減振器是汽車的重要部件，它由缸體、貯油筒等組成。缸體是減振器的核心和關鍵部件，國內外的各種車型主要采用精密無縫鋼管制作，有些廠己開始采用焊接鋼管為坯的冷軋(拔)精密管制作。上海鋼管股份有限公司從20世紀60年代開始研制汽車用管，20世紀80年代開始按DIN2393標準為桑塔納車用管的國產化進行試驗，至今已開發了以減振器管為主的轎車用冷軋(拔)無縫精密鋼管，品種規格達40余個。1995年的產量為1700余噸。同時，還開發試制了減振器缸體用精密冷加工焊接鋼管和貯油筒用焊接鋼管，為桑塔納轎車的國產化做出了貢獻。
傳動軸是高速旋轉的傳動部件，故傳動軸管應具有高精度、高強度、高可靠性和良好的平衡性能。由于無縫鋼管的尺寸精度低，同截面壁厚差大，不僅加大了單體自重，而且動平衡性差，所以國內外汽車制造業均采用電焊精密鋼管。
我國已步入大眾汽車消費時代,汽車工業已成為發展國民經濟的重要支柱產業。隨著汽車制造業的有序發展,人們對汽車產業發展初期盛行的進口零部件國內組裝生產方式的局限性的認識越來越深入。實現汽車零部件的協調發展,以及所需大宗原材料的國產化,形成系列化集中采購,已成為降低成本、增強市場競爭力的有效途徑,也為縱向產業鏈帶來諸多發展機遇。對于為上游提供原材料,以及進行原材料深加工和物流配送等服務的鋼鐵工業來說,如何確定與汽車工業的協調發展戰略,是我們需要正確面對和加以認真把握的新的機遇和挑戰。
就汽車用精密鋼管生產而言,由于受裝備能力、工藝技術、優質原材料資源供應等因素的制約,已明顯滯后于汽車零部件制造業的發展,難以滿足中高檔乘用車的國產化配套供應要求。因此,需要在立足于當前穩定質量、增加產量的同時,確立汽車用精密鋼管國產化發展的中長期戰略。
為配合2004年頒布的《汽車工業發展政策》的實施,2005年國家出臺了一系列配套措施,涉及汽車進出口、稅收、二手車管理以及安全、環保等領域,對于促進汽車市場的有序發展起到了良好的推動作用。受政策影響,2005年下半年,汽車產銷增幅有所回落。
但據統計數據顯示,2006年、2007年的汽車產銷增幅多在20%以上,即使在2008年全球金融危機背景下,汽車產銷增幅仍達到5%以上。我國汽車產量情況見表1。
表1 我國汽車產量情況
從表中數據可見:我國汽車總產量出現幾乎每五年翻一翻的快速增長,近年的增幅多在160萬輛/a左右。轎車的產量不僅快速增長,而且其占汽車總產量的相對比例也在快速增長。
2009年初,經國務院審議,原則通過了《汽車產業調整振興規劃》,其目標是穩定需求,調整產品結構和產業結構。其中,穩定汽車市場需求方面,力爭2009年汽車產銷量超過1000萬輛,未來3年平均增長率達10%;產品結構調整將以節能減排為主導,重點支持低排量汽車和新能源汽車;產業結構調整,則重在提升行業集中度,提升自主品牌市場地位?！镀嚠a業調整振興規劃》明確表達了政府對汽車產業的態度?？梢灶A見,根據產業發展要求,汽車工業成為發展國民經濟的支柱產業,并帶動相關產業發展的產業政策不會有大的改變。
鋼管作為汽車結構部件的重要組成部分,其需求總量隨著汽車產量的增加而不斷上升,技術要求隨著汽車品質的提高也不斷趨于嚴格。
原機械工業部汽車工業司《汽車相關工業長期發展戰略研究報告》曾預測,潛在的汽車用管需求量到2010年為25.7萬t,其中無縫鋼管18.1萬t,焊管7.6萬t(方形和矩形管用量沒有列出)。而且,按降低成本的需要和先進技術的發展方向,存在著焊管取代無縫鋼管的趨勢,采用高強度精密焊接鋼管減輕汽車自重,并用于制造汽車安全件。
根據調研數據,目前國產轎車平均用管量約為40kg/輛,其中:無縫管25kg/輛,精密焊管15kg/輛。依2007年472萬輛轎車計算,僅轎車用管總量就達19萬t。因此,汽車用管實際數量遠大于原預測的市場需求量。以“桑塔納”轎車為例,使用鋼管的品種結構情況見表2。
表2 桑塔納轎車用鋼管的品種結構情況
由于汽車用材的特殊性,要求所用鋼管外型美觀、重量輕、行駛安全、平穩可靠。為確保汽車用鋼管的使用時效,要求鋼管材質具有良好的耐腐蝕性、一定周期的使用壽命。所以根據使用部位的不同,分別對汽車用鋼管的材質、尺寸精確度、機械性能、工藝性能及表面質量等各方面都有嚴格的要求。部分特殊產品還對鋼管的耐磨性、抗疲勞性能、焊接性能等均有相應要求。許多情況下需要有良好的焊接性能,而且要有很好的再加工性能和熱處理性能。部分最終零部件中有表面鍍、涂層要求的鋼管,要求以光亮熱處理狀態交貨。
例如:出于動平衡考慮,要求汽車傳動軸用鋼管的壁厚均勻,有良好的抗疲勞性能,達到一定的靜扭矩值;對于減震器缸體管,不僅對內孔橢圓度、內表面粗糙度有嚴格的要求,而且要求內表面有良好的耐磨性能;對于轉向拉桿,要求有較好的冷擠壓加工性能;對于車轎用管,則要求以光亮熱處理狀態交貨。具有特殊技術要求的汽車用管情況見表3。
表3 特殊技術要求的汽車用管一覽表
目前,國內的鋼管生產企業受到工藝裝備等限制,所生產的鋼管在品種、質量上難以滿足汽車(特別是中高檔轎車)生產的全部需要。
汽車用精密鋼管屬于高級機械結構用管,按其生產方式可以分為3類:
①精密無縫鋼管(拔制或軋制);
②高精度焊接鋼管(要求去內毛刺);
③將去除內毛刺的焊接鋼管作為管坯繼續冷加工(或最后熱處理)后使用。
對于汽車用無縫鋼管,大部分國內可以供貨,部分向國外采購。國內生產的產品,其尺寸精確度和表面精度較低,性能不夠穩定。需要進口的鋼管主要是精度要求高,如小口徑厚壁管和薄壁管等。
對于汽車用焊管,目前國內只能提供一般要求的精密焊接鋼管,存在著焊縫質量不穩定,焊縫熱處理性能不均勻,尺寸精度低等一些質量問題。
如轎車的懸臂架管、車轎用管、座椅用小口徑管,高精度高強度的薄壁傳動軸管、超高強度的轎車側防撞桿和穩定桿用鋼管,以及面包車的車架用鋼管等,國內均無法滿足穩定供應或生產要求,基本依賴進口。
據汽車工業信息網《中國汽車用鋼材的需求與發展》中的調研數據,目前,我國汽車用無縫鋼管的年進口量占汽車用無縫鋼管總需求量的16%18%;我國轎車用焊接鋼管進口量占轎車用焊接鋼管總用量的55%。
從一些主要汽車零部件生產企業調研了解到:由于我國精密焊管生產技術、研發的滯后,加上與焊接鋼管配套的延伸冷加工專業生產條件也不完善,而進口精密鋼管不僅價格高,而且還存在訂貨批量、交貨周期等方面的問題。對于有特殊技術要求的高精度、高強度精密鋼管,供應的市場響應能力嚴重不足。因此,中高檔轎車零部件國產化工作的推進受到較大程度的制約。
汽車用管(特別是中高檔轎車用精密管)因其產品的特殊性和具有較高的技術含量,需要采用多種生產方式。部分產品需要集“焊—拔—軋”結合的生產方式,才能完全滿足使用要求。對于一些需要開發綜合生產技術的產品,國內部分生產企業進行過一些試驗研究,積累了一定的生產技術經驗。
但需要在管坯質量的控制選定、焊管成型工藝、焊縫熱處理、去內毛刺技術、冷拔(軋)聯合工藝、成品無氧化(光亮)熱處理、高精度(薄壁)鋼管精整、檢測等關鍵技術上實現有效配套,才能完全確保精密鋼管生產的技術質量要求。
傳動軸用精密焊管工藝流程:板帶卷—上料、開卷—夾送、矯平—剪切、對焊—活套貯料—成型—擠壓、焊接—去內、外毛刺—軋光—冷卻—焊縫探傷—定徑—定尺切斷—平頭、倒棱—清洗(烘干)—矯直—無損檢測—檢驗、噴標—司磅、入庫。
目前國內一些鋼管生產廠家主要按此工藝流程生產汽車傳動軸用精密焊管。由于在全流程一貫制技術質量控制、生產線的專業維護等方面存在不足,缺乏具有產品特色的專業生產技術,中高檔轎車和乘用車的傳動軸用高強度鋼管還不具備穩定生產條件,鋼管的綜合品質還需提升。
減震器缸筒用焊拔(軋)精密管工藝流程:板帶卷—精密焊管—微氧化熱處理—酸洗、潤滑—縮管—冷拔(軋)—精密矯直—切頭、倒棱—無損檢測—檢驗—防銹處理、包裝—司磅、入庫。
在此生產工藝流程中,焊縫的質量控制和焊管坯冷加工前的熱處理工藝選擇是影響鋼管質量的關鍵。寶鋼股份精密鋼管廠在承擔國家“九五”科技攻關“汽車用鋼國產化項目”—轎車用精密鋼管國產化分項目中,采用“焊—拔—軋”組合工藝,進行轎車減震器缸體用精密焊接鋼管產品生產工藝設計研究,取得突破性進展,研發生產的鋼管制成減震器后經裝車試驗應用,鋼管完全滿足使用要求,由此積累了較為系統的專業產品生產技術,但由于精密焊管生產技術裝備的不配套,未能形成專業生產能力。
冷拔精密無縫鋼管工藝流程:圓管坯—酸洗、檢驗—剪斷—加熱—穿孔—軋管—冷卻—檢驗(修磨)—(微氧化熱處理)—酸洗、潤滑—縮管—冷拔—光亮熱處理—精密矯直—切頭、倒棱—無損檢測—檢驗—防銹處理、包裝—司磅、入庫。
此工藝流程的關鍵是要有效實現汽車用精密鋼管不同品種的差異化技術質量控制,以滿足不同用途鋼管的表面質量、尺寸精確度、性能控制等的特殊要求。國外同類鋼管生產廠所擁有的先進工藝技術,主要體現在循環酸洗、潤滑處理、冷拔空心頭的冷擠壓縮管、無氧化(光亮)熱處理、薄壁管精密矯直等方面。
國內生產汽車用管的企業較多,主要圍繞上汽集團、一汽集團、東風汽車集團的配套零部件生產需要供應專用鋼管。對于普通非主流車型,鋼管的數量、品種、規格基本能滿足要求。雖然規模較小,質量尚不夠穩定,技術含量偏低,但由于價格相對較低,仍具有一定的市場。但中高檔主流車型配套用主要零部件依賴進口,部分零部件用鋼管從國內定點企業采購。
具有一定生產規模和供應能力的汽車用管生產企業主要有:上海鋼管廠(現寶鋼股份精密鋼管廠)自20世紀60年代起,由試產北京吉普車用鋼管入手開始研制,生產汽車、摩托車、拖拉機用的各種專業鋼管。80年代起,為上海大眾汽車研制和提供轎車國產化配套用管,于1990年實施“桑塔納轎車國產化配套用精密鋼管技術改造”工程,正式開始研制并批量生產汽車用精密鋼管。近年在公司內部全力推行“產—銷—研”一體化的市場聯合開發機制,緊貼汽車新品開發和擴大汽車用材國產化的市場需求,擴大汽車用管的產銷量。
目前,已形成1045號,16Mn,20Cr,15CrMo,35CrMo,SAE8617H等10多個牌號,共70多個規格,用于汽車操縱器、減震器、傳動軸、轉向器、前轎、后轎、消音器、汽車附件等10多個系列品種,年產銷鋼管6000t左右。
鋼管廠多年來圍繞“?！避嚥考a化需要,發揮焊管、冷拔、冷軋生產方式配套優勢,進行汽車用管新產品開發,產品綜合品質有了較大幅度的提升,供貨車型檔次有了較大的提高,中高檔轎車、新型面包車的國產化用管開發取得較大進展。
但是,受工藝流程布局限制、裝備能力不配套,特別是精密焊接鋼管產品開發的不配套,嚴重阻礙了汽車用管產品的開發。部分市場有需求,批量也較大,需要以“焊—拔—軋”結合生產的產品,未能形成批量生產。
其他如張家口精元鋼管有限公司、無錫蘇嘉(法斯特)鋼管有限公司、四川隆昌山川機械廠、張家港豐立精密鋼管廠、廣東順德志達鋼管有限公司、徐州光環鋼管有限公司等企業都先后從事過汽車傳動軸、減震器缸體用精密鋼管等產品的生產研制,積累一定的汽車用管生產經驗,有的企業正在通過引進裝備和先進的鋼管制造工藝技術,提升產品檔次,以滿足汽車用管市場的發展需要。國內有一定影響力的汽車用管生產企業情況見表4。
表4 國內有一定影響力的汽車用管生產企業一覽表
雖然,近年我國汽車工業有了長足的發展,生產的集中度在不斷提高。但是,限于汽車工業的宏觀管理體制、競爭機制,以及各汽車制造廠家的產銷模式等方面的綜合原因,我國汽車產銷規模同發達國家相比還有很大差距。據資料顯示,截至2008年,中國的汽車整車企業有130多家,年銷量排名前10位的汽車生產廠家,銷售總量782.01萬輛,占汽車銷售總量的83%;2008年銷量排名前10位的轎車廠家,銷售總量327.89萬輛,占轎車銷售總量的65%。
汽車用鋼管因具有較為特殊的使用專業性,汽車零部件用管的國產化需要經歷選擇鋼管生產廠、加工成部件、進行工裝認可、部件性能測試、進行道路試驗(主要安全件)等較為復雜的過程。
單一產品開發的正常歷時需23年的時間。桑塔納轎車精密鋼管國產化,從80年代中期開始實質性啟動,經歷10多年的時間,才基本實現絕大部分配套用鋼管的國產化。因此,汽車用鋼管國產化規模建設任重而道遠。
我國汽車產銷量雖然有了一定規模,但由于車型較多,單一型號的產銷量非常有限,各車型的制造技術分別從不同國家引進,因此,汽車用鋼管的規格極其復雜。僅以轎車30mm系列減震器缸體用管為例,規格有:<32mm×1mm,<32.4mm×1.2mm,<33mm×1.5mm,<32.6mm×1.3mm等。如何使相同的汽車零部件采用鋼種規格系列化的鋼管,實現真正意義上的國產化,需要鋼管生產企業和汽車制造企業共同努力,才能有效擴大汽車零部件的生產規模,達到降低制造成本的目的。
出于對汽車用管市場前景的良好預期,國內一些鋼管生產企業生產汽車用管已經歷較長過程。具有一定影響力的汽車用管生產企業,通過引進或改造,投入了大量的裝備。但受汽車用管品種規格復雜、批量較小等條件制約,建成的生產線基本不具備汽車用精密鋼管的專業生產條件,而在生產汽車用精密鋼管時和其他用途的鋼管,甚至一般用途的結構管一樣,采用同樣的焊接鋼管、軋(拔)制、熱處理、精整、檢測等設備。
如此混合的生產格局較難滿足生產多種車型、高檔次轎車用精密鋼管的生產要求。特別是因為缺少光亮熱處理、精密矯直等關鍵技術裝備,汽車用精密鋼管的專業生產條件受到嚴重制約。
為確保汽車用鋼管的使用時效,要求鋼管用材質具有良好的耐腐蝕性。因此,應采用適宜的制造工藝,使鋼質純凈,成分均勻,在條件可能的情況下盡可能地研制專用材料。一些汽車工業較為發達的國家對汽車用鋼材都有專業的技術規范。例如美國,對汽車鋼材就有特殊規定,由汽車和自動車工業協會專門制訂SAE系列標準,以確保汽車用鋼材質量。國內隨著汽車工業的發展,對汽車用鋼材的質量也越來越重視。寶鋼股份公司就專門研制開發了適用于制造汽車傳動軸的焊接鋼管專用卷板坯(B440QZR、B480QZR),以確保汽車傳動軸質量。
但是汽車用鋼材的標準化工作明顯滯后,較為適用的汽車用鋼管的國家標準和行業標準僅有GB/T3639《冷拔或冷軋精密無縫鋼管》、YB/T5209《傳動軸用電焊鋼管》、YB/T5035《汽車半軸套管用無縫鋼管》等幾個專用標準。因此,在實際供需合作過程中,通常以GB/T3639以及原德國的DIN2391DIN2394為基礎標準,并通過制訂專用技術協議形式,確保供貨鋼管滿足規定的技術要求。由于車型部件眾多,不同車型的類似部件也有不同的技術要求,導致供貨技術條件繁多,鋼管生產組織、質量管理、成本控制工作的難度相當大。
隨著中國汽車市場的迅速發展,一些大型汽車集團的跨國公司已把中國汽車產銷納入其全球戰略的一部分,甚至有把中國作為汽車零部件生產中心的戰略目標。近年,國外投資企業和國內一些民營資本,已經投入或正在考慮投入資金,加入中國汽車零部件制造業。當這些投資商在進行長期戰略性投資的時候,已充分認識到中國汽車零部件市場競爭將會進一步加劇。
如何盡量降低成本,將會成為他們占領市場相當重要的一環,所以像鋼管產品這類大宗原材料的本地化采購將成為一種必然?！镀嚠a業調整振興規劃》細則明確表明,支持大型汽車企業集團進行兼并重組,鼓勵上汽集團、一汽集團、東風汽車集團、長安汽車集團在全國范圍內實行兼并重組,支持北汽集團、廣汽集團、奇瑞汽車、中國重汽實施區域兼并重組。與此同時,支持汽車零部件骨干企業通過兼并重組擴大規模,提高國內外汽車配套市場份額,
增強市場競爭能力。因此,實現主要原材料的集中采購,強化采購流程管理,成為提高原材料品質、降低成本的有效手段。
由于汽車制造業的發展,我國汽車產量會有持續增長的過程,中高檔轎車、乘用車的國產化程度也將不斷提高,汽車用鋼管數量會有較大幅度的增加。
隨著對汽車品質的要求提高和汽車制造工藝技術進步,特別是隨著液力成型等汽車零部件加工技術的推廣應用,出于減輕重量、增加強度和提高使用安全性的需要,鋼管作為汽車結構件用來替代棒材、型材等實心斷面鋼材,單輛汽車所用鋼管的相對數量會有一定幅度的增加。因此,汽車用鋼管的未來市場需求量還將會有較大幅度的增加。
同時,由于汽車零部件高新技術的應用,特別是液力成型等部件加工技術的成熟應用,轎車、乘用車鋼管的品種結構發生了一些變化,轎車零部件用精密鋼管也相應出現一些新的需求。由于精密焊管具有無縫鋼管無法比擬的壁厚均勻性,可以實現較大程度的脹、縮、彎等深加工,因此,能在液力成型技術中得到充分的運用,使汽車用精密焊管的需求量將進一步上升,給多年從事汽車用管生產技術研究、積累較好生產經驗的企業帶來新的發展機遇。
具有汽車用精密鋼管生產研發基礎的鋼管生產企業,應抓住汽車用精密鋼管國產化發展的市場機遇,加快推進鋼管生產裝備能力改造和工藝技術的改進,配套完善汽車用精密鋼管生產所必需的工藝技術裝備,實現汽車用精密鋼管的專業化、規?；a。
特別是具有原材料支撐條件和地域優勢(汽車零部件制造基地)的鋼管生產企業,更應審時度勢,把握好汽車用精密鋼管的市場前景,建設具有市場前瞻性的汽車用精密鋼管項目,確立原材料—技術裝備一貫制的競爭優勢目標,形成核心競爭力。
為促進國家重點支柱產業的持續有序發展,解決我國汽車用管國產化過程中顯現的原材料供應的數量、質量等問題,相關行業應協調、組織科研院所、鋼管生產企業和汽車零部件制造企業,從建立汽車零部件國產化配套用管信息溝通機制入手,理順汽車用管的“產—銷—研”國產化運行體系。
建立供需合作技術交流機制,加快新產品開發節奏,縮短汽車零部件用管國產化開發的磨合期,以加快推進國產化進程。
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