作者：郑晓蒙
所谓全铝汽车，就是在现有的技术条件下，凡是可用铝合金制造的零配件都用了其性能可满足设计要求的铝合金，同时车的价格合理和有好的销售市场：如果汽车车身钣金件全是铝的，也可以认为是全铝汽车。自新世纪初开始，汽车工业由于受环保法规与全球气候变暖的倒逼，急欲减轻车的自身质量。当下，降低车的自身质量最有效措施是用尽量多的铝制造零配件，而车身的全铝化是做到这一点的捷径。因此从2008年开始工业发达国家掀起了改扩建与新建ABS项目的浪潮，截至2015年，全世界已建成与在建的项目共31个，总生产能力4 300kt/a。其中中国9项，其生产能力1 293 kt/a；美国的最大，为1810 kt/a。
汽车( car)车身薄板(auto body sheet)可简称ABS，是冲制乘用车车身覆盖件的高精铝合金薄板，厚0.8 mm～1.8 mm，宽不大于2 200 mm，在4种高精平轧铝产品( FRPs)中它的技术门槛最高，另三种产品为航空航天铝合金板、PS与CTP基板、全铝易拉罐罐身带材。汽车用铝板可分为两类：ABS是专门的一类；另一类是通用板，指除ABS以外的其他所有板带材，有薄板也有厚板，对其性能要求比ABS的低一些。
1 严格的环保法规倒逼汽车轻量化
地球上的温室气体越积越多，人类生存环境受到严峻挑战，环境恶化的主要制造者是汽车排放的尾气。为保护环境，自20世纪末以来，各国政府与一些组织频频出招，欧盟要求2020年在其成员国销售的汽车应达到90 g C02/km，2016年的油耗不得超过4.5 U(100 km)。乘用车在城市标准马路上行驶时，车的自身质量消耗84%左右燃油，乘坐人员及后备箱内装的物品消耗的燃油仅约占15%。被称为“车轮上的国家”美国新制定的联邦法规定：2016年小轿车的油耗须达到7.6 U(100 km)，2025年应降到4.5 U(100 km)。日本规定2025年小轿车的油耗应不大于5.5 11(100 km)，2015年的CO2排放量须比2010年的下降29%：当前，中国85%的汽油被各种汽车消耗掉，大城市75%的有害气体是汽车排放的，中国石油的对依存度2011年就已超过56.5%，中国面临着极为严峻的资源形势。
由此可见，汽车轻量化在节能减排中起着多么重要的作用=汽车轻量化的措施有设计方面的，有加工制造方面的，有用材方面的，但在当今的条件下，前两方面的潜力已不大，用密度低的轻质材料取代钢铁是最现实的选择，可用轻质材料如铝、镁、钛、塑料、复合材料，但在当下与今后一段相当长的时间内，用铝材取代钢铁是最可取的，具有最高的性价比。
2 国外的ABS建设项目
全世界这一轮ABS项目改建、扩建与新建热潮可于2018年基本结束，形成总生产能力约4 300kt/a，可以满足汽车制造业2030年以前的需求。其中美国的生产能力最大，1810 kt/a，生产企业8个；德国的次之，410 kt/a，生产企业4个；日本第三，200 kt/a，生产企业4个；其他6个的总生产能力560 kt/a，分别是韩国120 kt/a，沙特阿拉伯120 kt/a，瑞士80 kt/a，法国120 kt/a，比利时80 kt/a，奥地利60 kt/a（表1）。
·美国铝业公司( Alcoa)于2011年投资3亿美元扩建艾奥瓦州( Iowa)达艾波特轧制厂(Davenport Works)的ABS生产线，已于2013年12月竣工，生产能力200 kt/a。
·2013年初，美国铝业公司投资2.75亿美元对田纳西州( Tennessee)的美铝镇田纳西轧制厂(Ten-nessee Works)的ABS生产线进行改扩建，将原来的一条生产罐身料( can body stock)的生产线改建为ABS带材生产线，2015年完工，生产能力150 kt/a。
·奥斯威戈轧制厂( Oswego Works)位于纽约州( NY)，属诺贝丽斯铝业公司(Noveris)对工厂原有的ABS生产线进行改扩建，使生产能力达240 kt/a，有2条生产线，每条的产能120 kt/a，已于2013年8月投产。该厂原来的主导产品为罐身料。
·刘易斯波特( Lewisport，KY)轧制厂位于肯塔基州，属诺贝丽斯铝业公司。公司于2014年决定投资3.5亿元，新建2条宽幅ABS连续退火生产线、1台新的宽幅冷轧机、1个研发中心，总生产能力220kt/a，2017年2月投产，是全球可生产宽2 300 mmABS的唯一企业。
·美国在建全球最大的ABS厂。美国特种合金公司( American specialty Alloys)计划在美国东南部建一个全世界最大的汽车铝板带厂，总投资120亿美元，汽车级铝板生产能力600 kt/a，分期建设，首期2016年末建成，2017年6月满负荷生产。该厂的最大看点是：它不但是全球最大的，而且采用小型轧机( mini-mill)连铸连轧法生产。
·肯联铝业公司( Constellium)是总部设在法国巴黎的专业生产高精铝板带的企业，是由百年铝业巨头普基( Pechiney)铝业公司（法国）、瑞士铝业公司( Alusuisse)和加拿大铝业公司(Alcan)变迁而来的跨国公司，由阿波罗全球管理公司、力拓( Rito)矿业集团和法国战略投资基金公司投资成立二肯联铝业公司于2014年11月就收购位于阿拉巴马州(AL)马斯克尔谢尔斯( Muscle Shoals)板带轧制厂达成协议。收购完成后，将在2022年前投资7.5亿美元对工厂进行改建与扩建，使热轧生产线的生产能力从目前的450 kt/a上升到700 kt a．并生产200 kt/a
ABS。
·日本丰田商贸公司( Toyota Tsucho Corp.)与神户钢铁公司( Kobe Steel)决定在美国东南部建一个ABS生产厂，生产能力100 kt/a，用于制造丰田汽车公司的骆驼牌( Camry)轿车，它在美国畅销。项目可于2017年秋建成，2018年初开始满负荷生产。
·日本联合铝业公司( UACJ)与肯联铝业公司合作，投资1.5亿美元在美国肯塔基州波宁格林县( Bowling Green)建一个ABS厂，生产能力100 kt/a，2015年12月第一卷带材下线。该厂没有熔铸、热轧、冷轧生产能力，冷轧带卷由各自的其他平轧厂提供。
德国是这次ABS改、扩建工作的起始国，最先进行此项工作的是诺贝丽斯铝业公司，随后比利时、奥地利、法国、瑞士等的有关企业都进行了相应的工作，并已于2012年结束。截至2014年年度德国有4个企业可生产ABS，总生产能力410 kt/a。
·纳切斯特德铝业公司属诺贝丽斯铝业公司．位于德国纳切斯特德市( Nachterstedt)，1997年开始生产ABS，2009年扩建后，生产能力达到120kt/a。该厂有两大特点：冷轧带材坯料卷由阿卢诺夫铝业公司( Alunorf GmbH)提供；2002年激光裁切线投产，有4台裁切机，年生产能力100万片可直接冲制汽车钣金件的尺寸精密坯料，可优化材料物流，可以减少周转和运输工艺废料费用。
·格雷文布洛伊铝业公司( Grevenbroich Gm-bH)属海德鲁铝业公司(Hydro Aluminum)，位于德国格雷文布洛伊市，有2条ABS生产线：AL1及AL2，2003年投产，经过改扩后总生产能力200 kt/a。AL2生产线专门用于生产表面质量高的6×××系铝合金ABS。
·哥廷根轧制厂( Gotingen Works)属诺贝丽斯铝业公司，正在扩建ABS生产线，2015年秋完工，生产能力40 kt/a。
·德国辛根轧制厂位于德国辛根市，属肯联铝业公司汽车事业部，ABS生产能力50 kt/a。
·奥地利有色金属加工厂( AMAG，Austria Met-all AG)是该国唯一铝材与铜材轧制厂，位于兰绍芬市( Ranshofen)。车身板生产始于2006年，有1条现代化气垫炉与精整生产线，ABS生产能力60 kt/a。
·爱励铝业公司( Aleris)设在比利时的杜菲尔( Duffel)铝板带有限公司新增1台宽幅铝带冷轧机（2 400 mm级），以满足汽车公司对宽幅铝薄板的需求。杜菲尔铝板带有限公司经这轮扩建后，可以生产欧洲最宽的ABS( Auto Body Sheet)，同时生产能力也大大提升。此冷轧机已于2013年上半年投产。公司的ABS生产能力80 kt/a，最大宽度2 300 mm。
·瑞士谢尔( Sierre)轧制厂现属诺贝丽斯铝业公司，2000年开始生产ABS，经过改扩建现有生产能力80 kt/a。
·法国纽布里萨克( Neuf-Brisack)铝业公司属美国肯联铝业公司，20世纪90年代中期起开始生产ABS，2004年投资2 000万欧元对生产线进行了改扩建，使其ABS的生产能力达到100 kt/a，用独创的各有特色的5种铝合金制造不同的钣金件：Formalex rM系合金，StrongalexTM系合金，SecuralexTM系合金，Sur-falexlM系合金，Ultralex rM系合金。
·沙特-美铝铝业公司( Ma' aden Alcoa)也可以译为马登一美铝铝业公司或沙矿．美铝铝业公司，Ma'aden为沙特阿拉伯矿业公司的英文简称。沙特一美铝铝业公司是国外近40多年来新建的产业链最完整的现代化大型综合性铝企业，位于沙特阿拉伯东部的港口小镇——阿尔哈尔角( Ras Al Rhair)，将是全世界生产成本最低的各种铝锭与铝材供应企业：在原来的设计中并没有ABS项目，由于看好ABS的市场前景，2013年决定增建一条ABS生产线，产能120 kt/a。在该公司美国铝业公司占30%股份，但由它负责建设与投产后的经营管理。
·诺贝丽斯一大韩铝业公司( Novelis Korea Limit-ed)位于韩国首尔市，工厂在蔚山与荣州，2010年平轧产品生产能力600 kt/a，经过大规模改扩建，2014年的生产能力达到1 000 kt/a，其中ABS的生产能力120 kt/a，双双成为正洲最大的单一铝企业。
·截至2013年，日本ABS的生产能力估计为200 kt，分布于神户钢铁公司真冈轧制厂、日本联合铝业公司的福井轧制厂和大孤轧制厂、住友轻金属公司的名古屋轧制厂。真冈轧制厂的产量约占日本总产量的50%，研发的5×××系及6×××系ABS合金已形成系列，如KS5J30合金与KS5H32合金在日本汽车制造业获得了广泛的应用。
至2015年国外已投产与在建的ABS生产能力近3 000 kt/a，以美国的最多，占总产能的60%，其次是德国的，占总量的13. 8%，其他7国占26. 20/0。可批量生产ABS的国外国家共9个。
诺贝丽斯铝业公司既是全球最大的平轧铝产品生产者，也是最大的ABS生产者，在全世界5个国家共7个厂（含中国的一个），总生产能力940 kt/a，约占世界总产能的21. 3%。该公司2005年1月从加拿大铝业公司分离出来，2007年5月被印度欣达芦( Hindalu)铝业公司收购。
3 国内的ABS建设项目
截至2015年中国已建成投产的ABS项目2个，在建的7个，生产能力总计1 320 kt/a，占世界总生产能力4 300 kt的30. 7%，其中外商独资企业3家，合计生产能力320 kt/a，占国内总产能的24. 2%（表2）。
·2009年12月21日有媒体报道，西南铝业（集团）有限责任公司的ABS顺利下线，开中国批量生产ABS的先河=该公司有2条气垫炉生产线，1条于20世纪80年代中期从美国引进，另1条是中外合作建设的，这2条生产线是为航空带材生产而建的。
·诺贝丽斯（中国j铝制品有限公司位于江苏省
常州市国家高新技术开发区，占地432万m2，投资1
亿美元.ABS生产能力120 kt/a，2014年10月21日
建成投声，该公司仅是ABS的下游工艺，坯料带卷
从韩国运来，将视市场情况建二期与补建上游轧制及熔铸项目。该公司是诺贝丽斯铝业公司的独资企业，2015年可向汽车制造业批量供应ABS。
·在建的神钢汽车铝材（天津）有限公司( Kobe-lco Automotive Aluminum Rolled Products(China)Co.)位于天津市西青经济技术开发区，为神户钢铁公司独资企业，注册资金4. 75亿元，带坯卷从日本真冈( Moka)轧制厂运来，总投资11.5亿元，ABS生产能力100 kt/a，将于2016年上半年投产，满负荷生产后员工140名。
·南山铝业在建200 kt/a高精铝板带项目分期建设，设备总投资80亿元，一期有一条(5 600 mm)+1(4 100 mm) +5(3 000 mm)热连轧线，2 800 mmCVC 6 plus单机架不可逆式冷轧机1台及其他配套齐全精整设备。产品结构：厚板80 kt/a，薄板带120kt/a。ABS项目分三期建设：一期120 kt/a，二期180kt/a，三期300 kt/a。最终形成600 kt/a，成为亚洲最大生产者，与美国特种合金公司并驾齐驱，但二、三期只可算拟建项目。
·天津忠旺铝业有限公司位于天津市武清区汽车零部件工业园，占地面积550万m2，总投资446亿元，平轧铝产品总生产能力3 000 kt/a，从2015年12月起陆续投产，2018年全部建成，其中ABS生产能力135 kt/a(有3条气垫炉生产线，每条ABS带材生产能力45 kg/a)。全部达产后员工总数可达1万名。
·南南铝加工有限公司的气垫炉与精整生产线可于2015年秋投产，其中ABS带材生产能力60 kt/a，其他带材的40 kt/a。有一条1(4 000 mm)+1(3 100 mm)热粗．精轧生产线。
·同人铝业有限公司位于河南省三门峡市，是义煤集团的子公司，现正建1条1(4 500 mm)+1(3 300mm)式热粗，精轧生产线，主要生产厚板，还有可生产薄板带的冷轧及精整设备，但ABS占的比例不大，仅20 kt/a。
·中孚实业股份有限公司是一家中外合作企业，位于河南省伊川市，有2 500 mm(l +4)式热连轧线l条，2 500 mmm CVC 6 plus、1 850 CVC 6 plus单机架不可逆式冷轧机各1台，2 300 mm双机架冷连轧线1条，总投资45亿元，已于2014年4月投产，板、带总生产能力600 kt/a，其中ABS 120 kt/a，有GATV气垫退火炉。
·爱励国际（镇江）铝业有限公司位于镇江市京口区，是爱励国际的全资子公司，一期投资3亿美元，建设l台4 064 mm热轧机及配套的厚板设备，已于2014年4月21日投产，生产能力50 kt/a。现正在建设二期，投资2亿美元，ABS生产能力100kt/a，2016年末或2017年初期投产。
4 铝，汽车业加强合作提高汽车铝化率
所谓全铝汽车，就是在现有的技术条件下，凡是可用铝合金制造的零配件都用了其性能可满足设计要求的铝合金制造，同时车具有合理的价格与好的销售市场。据称美国福特汽车公司即将推向市场的2015 F-150型全铝皮卡车(pickup car)的售价仅比2014版车(Version)的价格高395美元，即比钢车身车的高约2400元人民币，而在运行期间所节约的油费就为此数的几十倍，还未计算减排带来的社会效益，真是合算极了。2015 F-150皮卡车的问世将为推广ABS的应用树立极好的榜样，仅制造这一款车每年就需要铝合金ABS 350 kt。
当前，如果汽车车身钣金件全是铝的，也可以认为是全铝汽车。中国汽车在铝化方面起步较晚，与发达国家相比还有较大的差距，要奋力追赶。中国乘人车现在的平均用铝量不到120 kt/辆，而发达国家的已接近150 kg/辆，而欧洲汽车2014年的用量为150 kg/辆，2020年的用量为180 kg/辆，是增长最快的产业。如果2020年中国汽车的平均铝含量能达到170 kg/辆，则2020年乘人车的用铝量（产量按1960千万辆计算）可达3 330 kt。由此可见，铝在汽车中用量的增长潜力甚大。
还有一个非常值得关注的问题是，美国特种合金公司在建的600 kt/a ABS项目用的是微型轧机( mini mill) -冷轧工艺，但还不知道这种微型轧机工艺是美国铝业公司的MicromilITM_冷轧工艺，还是Hazelett-冷轧工艺或其他工艺，若这种ABS生产线可以商业化的话，则ABS的生产成本会有相当大的下降，对汽车铝化率的提高极为有利。用微型铸造，热轧工艺生产冷轧带坯不但建设周期比常规铸造一热轧工艺的短，而且设备与基建投资会有较大下降。
推广ABS的应用离不开铝加工业与汽车制造业的通力合作，Ford F-150皮卡车的问世就是美国铝业公司与福特汽车公司合作的结果。与2014版皮卡车相比，除车身全是铝合金的外，在悬架系统、车门、发动机罩、保险杠等也会是铝合金的，故减重340kg，燃油经济性提升20%。
中国大型铝加工业与汽车制造业已充分注意到了合作的重要性，除中国铝业公司与一汽集团达成合作协议外，南山铝业公司也于3月下旬与北汽股份达成为期五年的战略合作协议，在如何实现铝合金板材大量使用和完善铝制汽车零部件等方面开展研究。研究工作与加大研发投入是ABS大量与加速应用的强大引擎，只有研发才有创新。
ABS即将成为四大民用铝板带主角之一（另三个是铝箔坯料、罐料、印刷版基材），市场前景好。
2020年前，中国ABS市场将会被外商独资企业（诺贝丽斯（中国）铝产品有限公司、神钢汽车铝材（天津）有限公司、爱励国际（镇江）铝业有限公司）占有，国有及民营企业的市场竞争压力甚大。
建设ABS项目应达到一定的规模，最佳经济效益的生产能力为80 kt/a~150 kt/a，不能小打小闹。项目投资额为1.2亿元／万t或2.5亿元／万t，前者无上游设备与产品，后者则从头建起。
5 生产工艺简介
ABS生产工艺如图1~图3所示。
现在的ABS带材生产线都是整条连续运行，这种生产线是第三代，集热处理、矫直、清洗、表面处理、剪切于一体，单层布置总长可超600 m，因此一般双层布置，将人口设备与出口装备归于一层，而第二层为气垫炉，这样可预留一部分空间，以备将来增加长度与相关工艺装备。也有分开布列的，如西南铝业（集团）有限责任公司的那样，布置在分开的两条独立的生产线上，不过这样的生产线大都不是一次建成的。第三代生产线都是一条龙式的，在人口段有缝合机，可将两带卷的头尾缝合，出口段有剪切机，可将接头剪掉。
气垫炉加热固溶区有10个—12个分区，是根据生产能力大小确定的。每个分区各有上下两台循环风机，炉顶一台，炉底一台，炉气最高温度600℃，一般为300C~580℃，保温精度±1.5℃，生产6×××系ABS带材时于540C~5700C保温60 s后进入强制空冷淬火区，即2号～7号冷却分区，从此区出来的带材T≤65℃。l号区为水淬区，为生产2×××及
7×××系铝合金带材用，全封闭式。
在淬火区人口处的炉顶及炉底装有高压气刀，以防水流入炉内，用经过处理的温度T≤35℃的去离子水处理，它的最大冷却速度为500。C/s。当前铝加工厂多采用艾伯纳( Ebner)公司与奥托·容克公司的气垫炉。
活套的贮带长度是根据工艺速度与生产经验确定的，当带材速度为60 m/min时，贮料长度应约160m;当工艺速度为100 m/min时，贮带长度应不小于260 m。活套有立式的也有卧式的，也有混合式的，各有优缺点。立式活套带材不会下垂，不会擦划伤。缺点是需要深的基础与高的厂房，投资也会大一些；卧式活套带材会下垂，需要增设托辊，避免带材擦划
伤。为了缩短生产线长度可联合使用，入口处用立式的，出口处用卧式的。
表面处理在生产ABS时是很重要的处理工序，由清洗和钝化处理工序组成。清洗是去除带表面油污，钝化处理是采用化学转化法在带材表面形成一层与铝有强的附着力、不溶性的转化膜，它是铝与氧化性溶液（钝化剂）反应的产物。涂覆钝化剂有浸涂法、喷涂法、辊涂法。浸涂后需经过两次漂洗( 50C去离子水)，用蒸汽加热的空气烘干后进入出口活套；喷涂是经过静电力完成的，在带材表面静电喷涂一层含Ti和／或Zr的氟络化物为主要成分的涂料，烘干后进人下道工序；辊涂由辊涂机完成，辊涂后带材进入红外线烘干炉，对带材表面上的涂层进行加热，烘干后进人出口活套。
预时效T4P在预时效炉内进行，是生产ABS的一道特殊工序，可使带材比在常规时效后具有更高的成形性能和更优秀的烘烤硬化性能。时效处理时向带材两表面吹高速热风，循环热空气用直接燃气式烧嘴加热，速度约40 m/min，人口温度30℃，出口温度110℃。
带材矫直在工艺段进行，采用纯拉伸和弯曲矫直相结合形式矫直，由于ABS带材必须具有优质的表面，因此对厚度1mm左右的带材只能进行纯拉伸矫直，否则在多辊弯曲矫直时，带材表面会产生或多或少的微细裂纹等损伤。而在矫直2×××系、7×××系铝合金或厚度6≥1.2 mm的6×××系铝合金带材时，由于纯拉伸矫直需要的张力大，所以采用拉弯矫直。纯拉伸矫直机的最大拉力为500 N／mm2，足可以生产厚1mm级的2×××系及7×××系合金带材。矫直机组还装有清洗系统，以清除拉伸辊上黏附的氧化铝微粒，否则会划伤带材表面。
清洗两次，一次为热处理前的预清洗，另一次为钝化处理前的清洗，清洗水循环使用。预清洗：以50℃~75℃的碱液喷洗上下表面3 s→常温去离子水第一次漂洗→50℃~75℃去离子水第二次漂洗→在带有吹风装置的烘干机内烘干。钝化前清洗：向带材表面喷洒500C—72C碱液清洗6 s→常温去离子水第一次漂洗→40C~60℃去离子水洗第二次→酸洗6 s→漂洗两次，同上一钝化处理，碱洗有时可省去，因为带材表面上的残油在预清洗与热处理时已全部去除，但酸洗必不可少。
张紧装置是为了在带材中产生不同张力而设置的，开卷和卷取张力是防止带材松动产生擦划伤和偏离中心线。开卷张力6 N/mm2；卷取张力10N／mm2~20~ 20 N／mm2；活套张力过小易产生带材与辊子间的滑动擦划伤，入口和出口活套张力7 N/mm2~ 15 N／mm2；炉区带材张力应精准，宜小些，宜稳定，最好为1 N/mm2~2 N／mm2，比活套出口张力小得多。
涂油是利用静电喷渍法在带材的一面或两面喷涂一层熔化的固体润滑剂，可根据带材在喷油室内通过速度控制喷油量。高压负电压喷油嘴的电压为100 kV，带材接地为阳极，带负电的油液在高压静电场中雾化，沉积于带材表面，形成均匀的薄油膜。
6摘要：
ABS是汽车车身薄板(auto body sheet)的英文简称。通常，其厚度为0.88 mm~1.8 mm，最大宽度为2 200 mm,是当今真正的高精铝合金薄板带材。采用ABS制造汽车钣金件是当今铝工业与汽车工业共同面临的严峻挑战。为了应对这种挑战，铝工业掀起了新建与改扩建ABS生产线的浪潮，几乎全世界的大型铝板带生产企业都在改扩建与新建ABS生产线。这一轮ABS生产线项目建设热潮可于2018年基本结束，共31项，总生产能力4 300 kt/a。其中美国的最大，1 810 kt/a;中国的次之，l 293 kt/a，中国共有9个企业可生产ABS。
