2015年是“十二五”收官之年。而根據國際(ji)鋼(gang)(gang)協2020年課題和中國工程院(yuan)課題預(yu)測,中國鋼(gang)(gang)鐵(tie)行業表觀(guan)消費量正是在(zai)2015年左(zuo)右(you)達到(dao)頂峰,進入行業投(tou)資負(fu)增(zeng)長(chang)的(de)時代。站(zhan)在(zai)2015年末展望(wang)未(wei)來,進入需求峰值(zhi)平臺區的(de)鋼(gang)(gang)鐵(tie)行業,其技術(shu)創新(xin)的(de)方向(xiang)是什么?即將到(dao)來的(de)“十三五”,鋼(gang)(gang)鐵(tie)行業應該把產品研發(fa)重點放在(zai)哪(na)里?
“生態、低成本(ben)、高(gao)(gao)性(xing)能(neng)鋼鐵(tie)產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)開(kai)發(fa)是互聯(lian)網時代(dai)鋼鐵(tie)業智能(neng)化的(de)主體。”11月10日,在由中(zhong)國(guo)(guo)冶金報社(she)主辦的(de)2015(首屆)中(zhong)國(guo)(guo)鋼鐵(tie)產(chan)(chan)(chan)(chan)業鏈電商(shang)高(gao)(gao)峰論壇上(shang),中(zhong)國(guo)(guo)工程院原副院長、中(zhong)國(guo)(guo)金屬學(xue)會(hui)(hui)理事長、中(zhong)國(guo)(guo)稀土行(xing)業協會(hui)(hui)會(hui)(hui)長干(gan)勇在主旨(zhi)演(yan)講中(zhong)給出了這樣的(de)答案。生態產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)需(xu)要(yao)滿足在生產(chan)(chan)(chan)(chan)和全(quan)生命周(zhou)期的(de)時間尺度(du)上(shang)減少(shao)社(she)會(hui)(hui)的(de)資(zi)源、能(neng)源與環境的(de)負荷,并且能(neng)提高(gao)(gao)社(she)會(hui)(hui)能(neng)源的(de)生產(chan)(chan)(chan)(chan)和使用效(xiao)率。鋼鐵(tie)企業應(ying)該進行(xing)這樣的(de)產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)開(kai)發(fa),從而獲取(qu)新的(de)競爭(zheng)力。
在此基(ji)礎上(shang),結合“十(shi)三(san)五”國(guo)家重(zhong)點專項(xiang)的內(nei)容,他指明了(le)鋼鐵(tie)行(xing)業“十(shi)三(san)五”技術發展的總體任務(wu)方向———綠色化、智能化鋼鐵(tie)制造流程(cheng)及品種(zhong)技術集成的研發與應(ying)用,并(bing)詳(xiang)細介(jie)紹了(le)相關產品的基(ji)礎研究及重(zhong)大關鍵(jian)技術。
干勇指出(chu),我國在(zai)先進能(neng)源用鋼的基(ji)礎研究(jiu)和重(zhong)大關鍵技術方面已經取得了(le)進步,“十三五”時期(qi)還要繼(ji)續在(zai)這方面開展(zhan)重(zhong)點研究(jiu)。
例如,在火(huo)電領(ling)域,研(yan)發(fa)和建(jian)設(she)先(xian)進超超臨界(jie)火(huo)電機組成(cheng)為優化我國能源結(jie)構、實(shi)現減排目標的重要舉(ju)措。而且,我國已(yi)攻克600℃超超臨界(jie)耐(nai)熱(re)鋼技(ji)術,產(chan)品已(yi)占(zhan)(zhan)領(ling)市場;已(yi)建(jian)成(cheng)600℃超超臨界(jie)電站122.4GW,占(zhan)(zhan)世界(jie)的80%;已(yi)研(yan)制(zhi)出(chu)與(yu)目前國外(wai)先(xian)進水平相當的6噸級鎳基耐(nai)熱(re)合(he)金(jin)(jin)鑄鍛件和各種(zhong)口徑鍋爐管,為700℃超超臨界(jie)汽輪機耐(nai)熱(re)合(he)金(jin)(jin)及其(qi)10噸~30噸級部件研(yan)制(zhi)奠定了堅實(shi)的技(ji)術基礎(chu)。
在(zai)核電領域,國內(nei)一重(zhong)、鋼(gang)(gang)鐵研(yan)究(jiu)總(zong)院(yuan)(yuan)、二(er)重(zhong)、上重(zhong)等單位已初(chu)步掌握AP1000鍛件(jian)生產技(ji)術,并實現了(le)供貨,但產品質量穩定(ding)性尚待提升。此外(wai),一重(zhong)和鋼(gang)(gang)鐵研(yan)究(jiu)總(zong)院(yuan)(yuan)正在(zai)開(kai)展CAP1400大鍛件(jian)研(yan)發(fa)工作。國內(nei)寶鋼(gang)(gang)股(gu)份+寶銀特(te)種(zhong)鋼(gang)(gang)管(guan)公司、撫鋼(gang)(gang)+久立特(te)材等單位圍繞AP1000傳(chuan)熱管(guan)分別開(kai)展攻關。目前寶鋼(gang)(gang)股(gu)份+寶銀特(te)種(zhong)鋼(gang)(gang)管(guan)公司完(wan)成了(le)CPR1000傳(chuan)熱管(guan)試(shi)制,已供貨一臺份(防(fang)城港(gang)核電項目)。我(wo)國AP1000機(ji)組(zu)Inconel690傳(chuan)熱管(guan)的國產化攻關正處于關鍵(jian)時刻。
干勇(yong)介紹,高(gao)(gao)/低(di)溫(wen)、高(gao)(gao)壓(ya)、復雜介質(zhi)(zhi)環境(jing)下(xia)能(neng)源用(yong)鋼(gang)的失效行為(斷裂(lie)、腐蝕(shi)、磨(mo)損)與(yu)機(ji)理,能(neng)源用(yong)鋼(gang)的高(gao)(gao)強(qiang)韌、長壽命機(ji)理與(yu)組織精(jing)細(xi)化(hua)調控,低(di)成本、耐(nai)(nai)腐蝕(shi)雙金屬(shu)復合(he)(he)材料(liao)全(quan)軋制復合(he)(he)機(ji)理與(yu)調控,高(gao)(gao)強(qiang)高(gao)(gao)韌鋼(gang)低(di)成本合(he)(he)金設計與(yu)全(quan)流程組織細(xi)化(hua)TMCP (熱機(ji)械控制工(gong)藝)技(ji)術,提高(gao)(gao)耐(nai)(nai)磨(mo)性(xing)、耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)與(yu)高(gao)(gao)溫(wen)性(xing)能(neng)穩定性(xing)的基(ji)體組織與(yu)析出相控制技(ji)術,雙金屬(shu)復合(he)(he)材料(liao)全(quan)軋制復合(he)(he)工(gong)藝與(yu)裝備關鍵(jian)技(ji)術,高(gao)(gao)品質(zhi)(zhi)寬厚板和大(da)型鑄鍛(duan)件高(gao)(gao)潔凈(jing)、均質(zhi)(zhi)化(hua)制造技(ji)術,是“十三五”時期我(wo)國(guo)先進(jin)能(neng)源用(yong)鋼(gang)基(ji)礎研究及重大(da)關鍵(jian)技(ji)術。
具體(ti)目標是,管(guan)線鋼(gang)(gang)(gang)(gang)滿(man)(man)足年輸氣量450億立方米及可(ke)在-40℃下安全服役的重大需求;“鋼(gang)(gang)(gang)(gang)-鈦”和“鋼(gang)(gang)(gang)(gang)-耐蝕(shi)(shi)合金”復合板界面剪切強度達到(dao)200兆(zhao)帕以上;LNG (液化(hua)天然氣)儲罐用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)合金成本比傳統(tong)9%鎳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)降低20%以上,綜合性(xing)(xing)能達到(dao)9%鎳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水平(ping);二氧(yang)化(hua)碳驅油(you)氣開采(cai)用(yong)(yong)(yong)耐蝕(shi)(shi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)使用(yong)(yong)(yong)壽命延長兩倍;煤機用(yong)(yong)(yong)耐磨鋼(gang)(gang)(gang)(gang)耐磨性(xing)(xing)提高到(dao)相同硬度的傳統(tong)耐磨鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的1.5倍以上,機加工(gong)與焊接性(xing)(xing)能不低于傳統(tong)耐磨鋼(gang)(gang)(gang)(gang);耐熱合金與核(he)能用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)滿(man)(man)足700℃火電機組示范工(gong)程建設和新一代核(he)電站應用(yong)(yong)(yong)要(yao)求。
“工(gong)業強基(ji)”是我國(guo)實現從“制(zhi)(zhi)造大國(guo)”到(dao)“制(zhi)(zhi)造強國(guo)”跨越(yue)式發展(zhan)的基(ji)礎,其中基(ji)礎件(jian)量大面廣,但我國(guo)高(gao)端(duan)裝(zhuang)備(bei)關鍵基(ji)礎件(jian)仍需要從國(guo)外進口。以高(gao)端(duan)模具(ju)為(wei)例,高(gao)端(duan)模具(ju)用材料僅(jin)有(you)國(guo)外幾個先進模具(ju)鋼企業能生產,國(guo)內(nei)不能生產,幾乎全(quan)部依賴進口。因此,我國(guo)在特殊鋼研發方(fang)面還有(you)很多工(gong)作(zuo)需要做。
“十三五(wu)”特(te)殊鋼基礎研(yan)究(jiu)及重大關鍵技(ji)術(shu)的主要(yao)研(yan)發內容包括:特(te)殊鋼新型強韌化(hua)機(ji)制與高可靠(kao)長壽命(ming)機(ji)理,制備及服役過(guo)程微觀(guan)組織演化(hua),耐高溫、應力、腐蝕等(deng)服役環境適(shi)應性的材料設計技(ji)術(shu),特(te)殊鋼高潔凈度(du)冶煉(lian)、夾雜物精(jing)確控(kong)制、均質(zhi)化(hua)與組織精(jing)細(xi)化(hua)控(kong)制、精(jing)確成型與加工(gong)等(deng)產品質(zhi)量(liang)穩(wen)定控(kong)制技(ji)術(shu),低成本制造及簡化(hua)流程技(ji)術(shu),規律及其定量(liang)化(hua)描述(shu),特(te)種軟(ruan)磁(ci)合金性能調(diao)控(kong)機(ji)理等(deng)。
具(ju)體目(mu)標是,大幅提高(gao)(gao)特(te)(te)殊(shu)鋼(gang)(gang)及其制品(pin)的(de)性(xing)能、質量穩定性(xing)和可靠性(xing),關鍵產(chan)品(pin)質量達(da)到(dao)進口(kou)產(chan)品(pin)水平(ping),典型特(te)(te)殊(shu)鋼(gang)(gang)品(pin)種(zhong)的(de)國內市場自給率達(da)到(dao)80%以(yi)上,使(shi)用壽命在目(mu)前基礎(chu)上延長50%;高(gao)(gao)性(xing)能超(chao)級模具(ju)鋼(gang)(gang)可使(shi)用10萬次以(yi)上,超(chao)高(gao)(gao)強(qiang)度(du)鋼(gang)(gang)及高(gao)(gao)強(qiang)度(du)不(bu)銹鋼(gang)(gang)制造(zao)成本降低40%。實現(xian)高(gao)(gao)服(fu)役安全性(xing)耐(nai)熱(re)鋼(gang)(gang)、高(gao)(gao)可靠性(xing)真空脫氣軸(zhou)承鋼(gang)(gang)、高(gao)(gao)效率低損(sun)耗及特(te)(te)殊(shu)用途電(dian)工鋼(gang)(gang)、取向硅鋼(gang)(gang)以(yi)及特(te)(te)種(zhong)電(dian)機用電(dian)磁(ci)功(gong)能材料的(de)規模化(hua)生產(chan)和應(ying)用。
開采(cai)海(hai)洋(yang)資(zi)源(yuan)(yuan)是國(guo)家重大戰略,我(wo)國(guo)海(hai)洋(yang)油(you)氣(qi)資(zi)源(yuan)(yuan)豐(feng)富(fu),但油(you)氣(qi)資(zi)源(yuan)(yuan)對外依存度超(chao)過50%。這主要(yao)是因為我(wo)國(guo)90%以上的海(hai)洋(yang)油(you)氣(qi)資(zi)源(yuan)(yuan)儲藏于(yu)500米以上深水(shui)(shui)水(shui)(shui)域,深海(hai)裝(zhuang)(zhuang)備是開發這些資(zi)源(yuan)(yuan)的重要(yao)支(zhi)撐;而(er)我(wo)國(guo)海(hai)工裝(zhuang)(zhuang)備的“心臟”———水(shui)(shui)下(xia)鉆、采(cai)、集、輸系(xi)統關鍵部件全部依賴進口。對此,干勇表(biao)示,我(wo)國(guo)亟須開發高強度、大規格、易(yi)焊接(jie)的船(chuan)舶與海(hai)洋(yang)工程(cheng)用鋼。
就海工(gong)特種合金(jin)而言,國(guo)外(wai)研發歷史悠久,材料形成系列,更新換代頻(pin)率(lv)高(gao)。而國(guo)內卻呈現高(gao)端空(kong)白、低(di)端不(bu)能(neng)用的特征。其表現為(wei):先進材料品種空(kong)白,如7Mo超(chao)級(ji)不(bu)銹鋼、耐蝕合金(jin)等(deng);特種合金(jin)制(zhi)造關鍵共性技(ji)術(shu)(shu)缺(que)乏,如超(chao)純(chun)冶煉(lian)、無(wu)缺(que)陷連鑄、無(wu)裂紋(wen)熱加工(gong)等(deng)技(ji)術(shu)(shu);現有產(chan)品等(deng)級(ji)低(di)、質(zhi)量(liang)差(cha)、壽(shou)命短,使用不(bu)安全;鈦(tai)資源豐富,但海洋用鈦(tai)尚在起步階(jie)段。
因此,“十三五(wu)”期間,我國深海油氣(qi)開發用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)技術主要研發內(nei)容包括(kuo):大尺度、極寒環境用(yong)(yong)低溫(wen)鋼(gang)(gang)強韌化(hua)機理,海洋(yang)用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)低成本、高耐蝕(shi)設(she)計原理,不同海洋(yang)服役環境下海洋(yang)用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)腐蝕(shi)機理與(yu)影響規(gui)律,可大線能量易焊接(jie)鋼(gang)(gang)成分設(she)計、生產工藝、生產裝備關鍵技術,船舶及海工用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)產品差異化(hua)評價(jia)技術,高耐蝕(shi)海工特種部件粉末冶金工藝技術,超(chao)低溫(wen)用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)成分、工藝、應用(yong)(yong)評價(jia)及建(jian)造(zao)關鍵技術。
干勇(yong)明確(que),“十三五”期間(jian),應(ying)(ying)顯著(zhu)提升(sheng)我國船舶及(ji)海工用(yong)(yong)(yong)鋼的研發及(ji)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)水平(ping),典型材(cai)(cai)料的性能分別達到(dao)最大(da)(da)(da)強度785兆帕級,最大(da)(da)(da)規(gui)格180毫米以(yi)上,最大(da)(da)(da)焊(han)接熱輸入200焦耳/厘(li)米,最大(da)(da)(da)壽命延(yan)長50%以(yi)上,實(shi)現(xian)焊(han)材(cai)(cai)、型材(cai)(cai)配套,示(shi)范應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)總量達到(dao)千噸以(yi)上,實(shi)現(xian)相(xiang)關高端品(pin)種的自給率(按牌(pai)號計算)從目前不足40%提高到(dao)70%以(yi)上。此外,還要完善(shan)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)評價(jia)體(ti)系建設(she),逐步建立產品(pin)評級體(ti)系和海工用(yong)(yong)(yong)鋼專用(yong)(yong)(yong)規(gui)范體(ti)系。
隨著人們生活水平(ping)的(de)提高,對高性(xing)能交通與(yu)建筑用鋼的(de)需求也日益增長。以第三代汽車(che)用鋼板(ban)為例,其(qi)應(ying)用可(ke)(ke)在原減(jian)(jian)重23%的(de)基礎上,繼(ji)續減(jian)(jian)重10%~20%,整車(che)減(jian)(jian)重3%~6%,燃耗可(ke)(ke)降低(di)4%。在世界先(xian)進發動(dong)機研(yan)制和生產中,高溫合金材(cai)料(liao)用量已占到發動(dong)機總(zong)量的(de)40%~60%。而這些應(ying)用部位都關乎發動(dong)機的(de)可(ke)(ke)靠性(xing)和安全性(xing),對材(cai)料(liao)綜合性(xing)能水平(ping)和相關基礎工業水平(ping)要求甚高。
為了(le)滿足這些新需求,我國需要在(zai)高性能交通與建(jian)(jian)筑(zhu)用(yong)鋼(gang)(gang)方面(mian)加(jia)大基礎研究及重(zhong)大關鍵技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)研發(fa),其主要內容包(bao)括:高性能交通用(yong)鋼(gang)(gang)多相與動態(tai)相變強韌化機理(li)、抗(kang)沖擊、耐腐蝕、耐疲勞設計原理(li)、成形回彈、延遲開(kai)裂機理(li),建(jian)(jian)筑(zhu)用(yong)鋼(gang)(gang)的(de)耐海洋(yang)大氣腐蝕、抗(kang)震、耐火機理(li),第三代先進汽車(che)用(yong)鋼(gang)(gang)的(de)多相組(zu)織(zhi)設計與調控(kong)、生產(chan)工藝與裝備及制造關鍵技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu),高強度鋼(gang)(gang)成形關鍵工藝與控(kong)制技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu),第三代汽車(che)用(yong)鋼(gang)(gang)應用(yong)及輕量(liang)化評價(jia)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu),高速重(zhong)載鐵路(lu)用(yong)鋼(gang)(gang)的(de)窄成分(fen)冶煉、超低氧(yang)控(kong)制技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、高耐磨抗(kang)沖擊重(zhong)軌組(zu)織(zhi)調控(kong)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu),建(jian)(jian)筑(zhu)用(yong)鋼(gang)(gang)組(zu)織(zhi)穩定(ding)性控(kong)制技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、低屈強比控(kong)制技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、表面(mian)預(yu)處理(li)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)。
具(ju)體目標是(shi):大幅(fu)度、大規(gui)模地推動車身(shen)輕量化(hua)和節能減排,實(shi)現1000兆帕~1500兆帕的高強塑積(ji)第三代汽車用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)的制(zhi)備與(yu)應用(yong),整車減重(zhong)8%~20%以(yi)上(shang);實(shi)現時速300千(qian)米以(yi)上(shang)高鐵用(yong)材基本(ben)國(guo)產化(hua),重(zhong)載鋼(gang)(gang)(gang)軌(gui)滿足5億噸運量或(huo)50年使用(yong)壽(shou)命(ming)要(yao)求(qiu)(qiu);高耐(nai)(nai)蝕貨(huo)車車體用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)滿足25 年服(fu)役壽(shou)命(ming)要(yao)求(qiu)(qiu);典型建筑及(ji)橋梁用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)使用(yong)壽(shou)命(ming)可(ke)延(yan)長到50年~100年,且(qie)滿足耐(nai)(nai)火、耐(nai)(nai)候(hou)、耐(nai)(nai)蝕等功能復合化(hua)要(yao)求(qiu)(qiu)。
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