盡管如今的汽車制造世界日新月異，塔塔鋼鐵歐洲公司（Tata Steel Europe，下稱 TSE 公司）首席商務官 Karl Haider 博士則一直堅信：鋼鐵將繼續(xù)是汽車行業(yè)的首選材料。在接受 SAE 獨家采訪時，Haider博士表示，“未來 20 年及以后，這種情況也不會改變。這種材料之所以能取得這種高度的成功得益于鋼鐵的無限可回收性：鋼鐵可以一次又一次的進行回收。正因如此，我相信鋼鐵是汽車制造的最佳材料，沒有之一。我們的研發(fā)項目則可以保證這種常青材料的不斷改進。”
Haider 在TSE 公司位于荷蘭艾默伊登 的總部發(fā)表講話時表示，在可持續(xù)發(fā)展這個全球性課題之下，整個社會都希望可以在不剝削地球自然資源的情況下制造新車。
“社會和汽車行業(yè)都希望實現‘循環(huán)’經濟，更多地使用可回收材料。”Haider 說，“我們已經開始準備迎接這一趨勢。例如，我們在嘗試使用不同方式生產鋼鐵，還可以應用多種技術，使汽車制造達到碳中性的水平。”
Haider 介紹說，公司的 HIsarna 技術就是其中一個例子。HIsarna 技術是一個聯合項目，主要在公司位于阿姆斯特丹北海運河口的 TSE IJmuiden 工廠開展。Haider 認為，Hlsarna 將改變未來的鋼鐵生產模式，將二氧化碳排放降低至遠低于現狀的水平。
HIsarna 技術可以替代傳統的高爐工藝。此前，為了在高爐中制造液態(tài)鐵，工廠必須首先將鐵礦石和冶金煤預加工為燒結礦（鐵礦石塊）、球團（鐵礦石小球）和焦炭。
對比之下，在使用HIsarna 工藝時，原料將直接以粉末的形式注入，直接轉化為液態(tài)鐵。Haider 表示，在“碳捕獲和封存”（CCS）或“碳捕獲和使用”（CCU）技術的支持下，我們幾乎可以將鋼鐵生產的碳足跡降為零。
HIsarna 工廠主要生產用于高端汽車應用的鋼鐵液體。“目前，國際上的常見目標是在 2050 年實現碳中性目標，”Haider 表示，“在我看來，這為時已晚。通過采用包括 Hlsarna 工藝在內的各種技術組合，我們已經可以向前邁出一大步。業(yè)界必須盡早采取行動。”
他認為，2030 - 2035 年將是取得重大進展的重要時間窗口。屆時，即使 TSE 公司無法 100% 的實現碳中性，但也有決心領先于其他有同樣減排目標的競爭對手公司；TSE公司希望在未來 10 年內將碳排放降低 30% 到 40%。
Haider 稱“電氣化”、“數字化”和“可持續(xù)發(fā)展”是支持公司未來發(fā)展計劃的三大支柱，且公司25% 的產出均將輸送至汽車行業(yè)。“我們的目標是使用非常先進的鋼材實現輕量化，為 OEM 提供應用工程價值。我們的鋼材不僅適用于白車身結構。我們的超?。ǚ穷w粒向）Hi-Lite電工鋼在電動機制造中有重要應用。”
Hi-Lite 的生產主要在 TSE 公司位于瑞典 Surahammar 的工廠進行，旨在節(jié)省重量和最大限度地減少磁損失。TSE 公司在Hi-Lite 的產品描述中寫道，厚度在 0.10 mm 到 1.00 mm 之間的非向性電工鋼在制造各種尺寸的旋轉設備和電磁應用中至關重要。
“這種材料的磁性能由為其量身定制的絕緣涂料進一步加強，可以滿足制造工藝和最終應用的最高性能需求。具體來說，我們會首先采用成品退火工藝改善材料的磁性能，而后再為其應用定制的絕緣涂層，”Haider解釋說。
Haider 表示，在電動汽車制造方面，我們會使用拉伸強度為1000 兆帕（MPa）及以上的鋼材，主要考慮是為了吸收能量并提升對電池保護結構的防護，從而保護車輛在碰撞免受損壞。此外，隨著汽車行業(yè)向高度自動駕駛汽車的穩(wěn)步邁進，車艙配置也出現了更加多樣化的設計，但也同時對各防撞路徑上的輕質高端鋼材提出了需求。這種應用場景可以使用強度1000 兆帕的鋼材或其他材料，但通常對板材厚度和成型性有較高要求，以確保達到輕質和結構完整性目標。
PVD progress 物理氣相沉積涂層的發(fā)展
在車身結構壽命方面，目前絕大多數的2020 款量產車型，其理論上的使用壽命現在更多地是基于未來替換機械部件是否具有成本效益，而不再受限于結構腐蝕的問題，這在一定程度上歸功于鍍鋅工藝的大幅提高。鍍鋅工藝自上世紀70 到 80 年代中首次應用至量產車型，此后一直用于為車輛提供防護，半個世紀以來已經有了顯著提升，且有望取得進一步發(fā)展。此外，TSE 公司還在與韓國浦項鋼鐵公司（POSCO）等多家合作伙伴公司合作，致力于“物理氣相沉積（PVD）”涂層技術的研發(fā)，即首先將金屬涂層材料汽化而后通過使其凝結在鋼基體表面來達到涂層的目的。PVD工藝的研發(fā)主要在 TSE 公司位于荷蘭的實驗室進行。盡管 TSE 公司并不計劃在 2025 年之前大規(guī)模推廣 PVD 技術，但這些工藝可能將對延長汽車壽命做出進一步的重大貢獻。
Haider 強調了開展此類研發(fā)項目的重要性，這樣可以保證鋼鐵行業(yè)始終著眼未來，并繼續(xù)主動預測汽車行業(yè)的需求。那么，鋼鐵行業(yè)過去20 年前是否缺乏這樣的思考？
“也許是的，過去的鋼鐵行業(yè)可能有點太居高臨下了！”他承認，“但近年來，這種情況已經完全改變了。我們必須針對不同OEM 采取為其量身定制的合作方法，否則不可能成功；研發(fā)工程技能至關重要 - 要從材料科學的角度準確理解工程師的需求。我們可以引導他們。未來，我們必須在我們的工藝生產線中開發(fā)新的化學品和新的溫度曲線，以滿足汽車行業(yè)對高強度和優(yōu)異成形性材料的需求。”
TSE 公司的計劃還包括為汽車行業(yè)價值鏈提供數字化服務，為其提供材料可追溯性和質量跟蹤體系，從而提高加工效率并持續(xù)適應客戶的特定需求。TSE公司預計，未來，我們將更快地推出針對客戶需求量身定制的新產品，以提高質量并降低總擁有成本（TCO）。TSE 公司還將使用生命周期評估（LCA）服務，幫助客戶了解自己的碳足跡。
如今，很多OEM 都在追求混合材料應用戰(zhàn)略，創(chuàng)新連接技術的出現也使截然不同的材料也可以通過粘合、緊固或其他方式連接在一起。在此背景下，TSE 公司將如何進一步鞏固鋼材的地位呢？Haider回答說，“我們擁有一個非常開放的研發(fā)部門，他們總是持續(xù)關注各種加工、焊接和膠合工藝的發(fā)展。例如，我們也投資了結合鍍鋅鋼板與聚合物蜂窩結構的技術。”
這種名為Coretinium 的混合板材已經應用于商用拖車。Haider 表示，這個解決方案相當可靠，具有進一步推廣至更多應用的潛力，特別是在輕型商用車領域。TSE 公司稱Coretinium 混合板材的層間粘附力水平“是其他復合材料的兩倍，即使在苛刻的負載情況下也能保持復合材料的剛性。”此外，這種材料的單元結構表面光滑且?guī)缀涡螤顑?yōu)異，不會出現其他蜂窩復合材料常見的表面凹陷問題（高爾夫球效應）。接著，TSE公司將采用連續(xù)線圈進料層壓工藝，為材料內核覆裹一層鋼皮。
Haider 表示，正是因為這些先進工藝的存在，未來，鋼鐵仍將是汽車行業(yè)的首選材料。他總結說，TSE公司的目標是為 OEM 開創(chuàng)下一代鋼鐵產品，進一步助力汽車輕量化并減少車輛制造的整體排放。此外，公司將同時規(guī)劃成立新的“未來鋼鐵廠”。
夜間煉鋼：TSE在荷蘭的Hlsarna工廠正在努力實現碳中和。（塔塔鋼鐵歐洲公司）
TSE 公司的 KarlHaider 博士表示，“我們必須針對不同 OEM 采取為其量身定制的合作方法，否則不可能成功；研發(fā)工程技能至關重要?！保ㄋ撹F歐洲公司）
鋼材在當代輕型汽車中的應用。（塔塔鋼鐵歐洲公司）
鋼鐵的耐撞性能對保護電動汽車電池至關重要。TSE公司會使用抗拉強度為 1000 MPa 及以上的鋼材。（塔塔鋼鐵歐洲公司）
準備出貨：TSE公司位于英國和荷蘭南威爾士的鋼鐵生產基地。（塔塔鋼鐵歐洲公司）