全系列耐磨钢板
为顺应全球减碳趋势,各国工业将延长设备使用寿命视为重要的降碳策略,其中耐磨钢板凭借卓越的耐磨性和韧性,与一般钢板相比能大幅延长挖掘机和推土机的铲斗及履带、砂石车倾卸车斗以及抓斗等大型机具的使用寿命,有效降低设备消耗和碳足迹。台湾省内工业所需的耐磨钢板过去依赖海外进口,中国台湾中钢针对省内产业需求,积极研发耐磨钢板产品,近期已陆续成功开发兼具高强度和高低温韧性的PA500H、PA400H及AR400F等系列产品,不仅建立国产耐磨钢板供应能力,协助省内企业摆脱进口材料依赖,更进一步成功拓展至加拿大及日本等海外市场。
台湾中钢此前为台北101大楼开发的结构用钢属于60kg级,即每平方毫米钢板可承受60kg应力而不发生断裂,而耐磨钢板的强度约达120kg-190kg级,为一般结构用钢的2-3倍,以对抗大面积磨损应用;另外,为避免耐磨钢板材质过于硬脆,导致受冲击产生破裂,加之大型机具常用于寒带地区,故耐磨钢板也需兼具良好的低温韧性,才能大幅延长挖掘机和推土机的铲斗及履带、砂石车倾卸车斗、水泥预搅拌车搅拌筒以及抓斗等大型机具的使用寿命。海外先进钢厂主要利用离线淬火及回火方式生产耐磨钢板,通过热处理温度调节控制钢材晶粒,再经高速冷却产生马氏体组织,但这种生产方式成本较高,且碳排放量也高。
台湾中钢钢板生产厂未设置离线淬火设备,经内部团队研发在线轧制直接淬火及自回火工艺技术(Direct-Quenching Self-Tempering,DQST),并针对此技术特性,在炼钢阶段设计合适的合金成分,减少杂质元素,并在轧钢阶段精确控制轧制、冷却参数,使钢材能同时具备超高强度和良好低温韧性。台湾中钢通过创新的DQST技术,能使得钢材生成均匀细致且有特定结晶方向的马氏体组织,现场生产的PA500H耐磨钢板不仅强度达到1850MPa,且具备良好延伸率(达10%),并可抵抗-40℃低温冲击,达到海外先进钢厂耐磨钢板的质量。
开发高附加值钢材是台湾中钢十大经营发展策略之一,近期开发的全系列耐磨钢板PA500H、PA400H及AR400F等产品属于高附加值钢材项目中的尖端超强韧钢,不仅加工成形性好,媲美海外先进钢厂产品,也具备良好市场竞争力,获得省内企业肯定及使用,并进一步成功外销至加拿大、日本供客户制造大型机具设备,销量稳定增长。此外,台湾中钢通过创新DQST在线钢材调质工艺,省去传统耐磨板额外离线淬火回火的工序和能耗,具备低碳足迹竞争力,可带动省内产业低碳转型升级。
高温压力容器用钢
“2050碳中和”是目前各国家和地区政府政策与产业发展的重要指南,为促进省内能源转型发展,台湾中钢积极开发先进高强度钢材,近期成功开发出高温压力容器用钢A387产品,其除了拥有优异的耐高温强度外,长时间处在高温环境下,也具备推迟材料强度弱化的抗蠕变特性,可使焚化炉或燃气电厂锅炉长期运转下避免管道失效破坏,并降低维修成本。台湾中钢新开发的高温压力容器用钢A387产品,目前在省内已成功销售,打破了进口垄断,台湾中钢将持续向下游高温压力容器企业积极推广使用,向扩大国产化市占率目标迈进。
天然气发电所排放的污染物和二氧化碳比燃煤发电排放量低,故被视为能源转型至再生能源期间的过渡性燃料。电厂发电设施通常需长时间在200倍大气压力的蒸汽压和约450-600℃的温度环境下运转,一般非耐高温钢材承受450℃以上的高温时即迅速软化,使得设备壳体材料断裂塌陷而导致安全风险,所以用于制造发电设施的锅炉、扇叶、连接管线或焚化炉体等的钢材,必须拥有良好的抗氧化性、高温强度、抗蠕变能力与焊接性能等。台湾中钢近期成功开发A387 CL2高温压力容器用钢,此钢板即使承受500℃高温时的强度仍不亚于台北101大楼使用的钢板,且经过抗蠕变测试评估,结果显示在高温高压环境下可使用超过20年。
以往,台湾省内高温压力容器用钢的主要供货商为海外钢厂,为实现此类钢材国产化目标,台湾中钢经过一系列工艺研发后突破相关瓶颈,先在炼钢阶段实行低碳搭配微合金设计,添加耐高温合金元素,再在轧钢阶段利用先进控轧控冷与特殊热处理技术来控制钢材微观组织的晶粒大小,形成分布均匀的碳化物颗粒,使得钢材能同时具备65kg级强度、可承受500℃高温以及优异焊接性。此外,海外先进钢厂的高温压力容器用钢产品,是将钢板额外进行再加热、自然冷却再回火等流程进行生产,台湾中钢创新研发的工艺可省略离线热处理流程,并缩短回火时间,与海外钢厂相比大幅降低生产成本,并减少20%的碳排放。
响应全球节能减碳趋势,台湾中钢新开发的A387高温压力容器用钢,不但列为高附加值钢材项目中的绿色能源用钢,极具市场竞争力,在省内已成功销售,将持续向下游高温压力容器企业积极推广使用,以助力省内能源转型发展及协助用钢产业升级。展望未来,台湾中钢将依照客户需求及产业发展趋势,持续开发高技术含量、高产业效益及高附加价值的优质钢材,为环保减碳贡献力量,也全面提升台湾中钢在绿色能源领域的供应能力,在全球能源转型之际,率先赢得市场商机。
热冲压成形AO涂层材料汽车用钢
近年来,随着汽车部件厂热冲压技术的成熟运用,配合超高强度汽车用钢优异的成形加工特性,热冲压钢材在车体安全结构件领域的应用范围及比例逐渐提高,以欧美品牌汽车为例,每部车约使用4%-15%热冲压部件,可帮助车体减重10-30kg。近期,台湾中钢成功开发热冲压成形AO(Anti-Oxidation,抗氧化)涂层材料汽车用钢,包括15B22及15B36两种产品,该钢材经过热冲压及模内淬火后可获得全马氏体组织,不仅抗拉强度超过1470MPa,是一般软钢的3-4倍,延伸率大于5%,另外还具备抗高温氧化特性,可省略喷砂除锈工艺,创造减碳效益,以及有助于提升汽车部件尺寸精度,有望引领汽车制造业迈向新一轮低碳变革。
为响应“2050碳中和”趋势,全球各大汽车厂在符合车体结构安全性条件下,持续推出新环保节能车款,并积极应用车体轻量化材料,以降低汽车能耗及碳排放量。高强度钢材在常温冲压成形时,容易回弹造成形状及尺寸产生偏差,间接限制了汽车部件的应用范围,自从热冲压技术普遍运用后,钢材在车体部件的应用实现突破,热冲压部件扩大至汽车前后保险杠、A柱、B柱、前后大梁、车顶横梁、车门防撞梁等,并成为国际汽车厂的主流结构件。随着欧美汽车厂在亚洲建立热冲压生产基地,台湾中钢与其他企业合作,在台湾屏东成立宏利公司,并应用所开发的热冲压技术生产汽车部件,积极抢占市场商机。
热冲压工艺主要将钢材利用高温冲压后,再经过模具内水循环急速冷却,可让钢材强度大幅提升至1400MPa以上,以满足汽车部件对于强度和耐久性的要求。然而,高温冲压钢材往往会在钢材表面产生氧化铁皮,汽车部件厂需额外进行喷砂去锈,此举容易造成部件尺寸精度下降,也增加生产成本、延长生产周期和增加工艺碳排放量。为避免繁琐的喷砂流程,国外主流钢厂在生产热冲压钢同时,在钢材表面镀上铝硅保护层,但该专利掌握在国外钢厂手中,台湾中钢为突破专利限制,与合作企业共同研发出抗氧化涂层材料,并开发热冲压成形AO涂层材料汽车用钢15B22及15B36产品,该钢材不仅抗拉强度超过1470MPa,且延伸率大于5%,可满足车体结构部件强度及延展性需求外,与镀上铝硅层的热冲压钢材相比,无需去除涂层即可进行激光拼焊,成为极具发展潜力的汽车部件材料。
台湾中钢独有的抗高温氧化AO涂层材料已申请获得专利,且开发的热冲压成形AO涂层材料汽车用钢也联合宏利公司开展销售,加工成B柱等车用部件,加上近期已成功应用于MIH公司所打造的电动旅行车Model C车款,预计将来顺利进军北美等海外市场后,可助力台湾在全球电动车产业占据一席之地。展望未来,台湾中钢将继续致力于汽车用钢创新开发,除不断扩大产品尺寸范围,满足不同车型需求,也期待在电动车动力系统、车体结构及电池系统中扮演多元材料供应商的角色。
电动车电机用极薄电工钢板
电动车具有节能降碳的环保优势,成为交通行业减排二氧化碳的重要对策,在各主要国家和地区的政策扶持下,世界各大汽车厂及新成立车企纷纷投入电动车研发与生产,据统计,2023年全球电动车销量超过1400万辆,创历史新高,在全球汽车销量中的占比也达到18%,国际能源总署(IEA)更是预估2024年电动车销量将达1700万辆,且销量占比提高至20%。近期,台湾中钢成功开发电动车电机用的极薄电工钢板20CS1200FY产品,厚度仅有0.2mm,强度可达430MPa,与常规产品相比,厚度减薄20%,强度提高5%,铁损也降低约6%,并正式供应国际知名汽车厂,每年订单量接近4500吨,助力台湾中钢提高高附加值钢材销量占比。
区别于燃油引擎做为传统车辆的动力源,电动车是以电能驱动电机带动车轮运转,为了让电动车能够加速快且跑得远,电机需具备高扭矩及低能量耗损两项特性,而其中的关键在于选用合适的电工钢冲压制造电机铁芯。由于电工钢厚度的减薄可提高电机能源效率,使得电动车更加节能省电,台湾中钢不但已量产和供应厚度0.35mm-0.25mm的电工钢,近期更成功开发厚度仅0.2mm的极薄高强度低铁损电工钢20CS1200FY产品,并顺利通过客户验证且正式供应国际知名汽车厂。
电动车电机主要由固定不动的“定子”及会旋转的“转子”组成,定子及转子所用的材料即为电工钢,并利用“异性相吸、同性相斥”的电磁感应原理驱使转子快速转动产生动能。另外,永磁无刷电机的转子内部因放置永久磁铁以增强感应磁场,故具备体积小、重量轻、效率高的优势,成为目前电动车电机的主流类型。在电机高转速运转时,转子需要承受巨大的离心力,如果钢材未能具备高强度与抗疲劳特性,将导致磁桥区应力集中而引起材料损坏,进而影响电机效能。台湾中钢开发的电工钢20CS1200FY产品,不仅添加特定合金元素来提高钢材强度,也通过热轧、冷轧与退火过程的优化设计,妥善控制钢材晶粒组织,使得电工钢同时满足永磁无刷电机所需要的薄厚度、低铁损、高磁通及高强度等特性。
开发具备高技术含量、高附加值及高产业效益的优质钢材是台湾中钢十大经营发展策略之一,近期台湾中钢开发的电工钢20CS1200FY产品属于高附加值钢材项目中的超能效电工钢,该钢材产品也搭配台湾中钢自主研发的自黏涂料提供客户评估试用,预计将应用于新款电动汽车。展望未来,随着全球电动汽车需求与产量迅速增长,台湾中钢除了持续优化制造工艺以降低成本和提升产能之外,还投入开发性能更为优异的领先型新产品,同时也将持续与海内外汽车厂、电机生产厂进行EVI协同研发与产品认证,拓展更多销售渠道。