前瞻：“十三五”鋼鐵產(chǎn)品研發(fā)重點在哪里？

　　2015年是“十二五”收官之年。而根據(jù)國際鋼協(xié)2020年課題和中國工程院課題預測，中國鋼鐵行業(yè)表觀消費量正是在2015年左右達到頂峰，進入行業(yè)投資負增長的時代。站在2015年末展望未來，進入需求峰值平臺區(qū)的鋼鐵行業(yè)，其技術(shù)創(chuàng)新的方向是什么？即將到來的“十三五”，鋼鐵行業(yè)應該把產(chǎn)品研發(fā)重點放在哪里？

　　“生態(tài)、低成本、高性能鋼鐵產(chǎn)品開發(fā)是互聯(lián)網(wǎng)時代鋼鐵業(yè)智能化的主體。”11月10日，在由中國冶金報社主辦的2015（首屆）中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈電商高峰論壇上，中國工程院原副院長、中國金屬學會理事長、中國稀土行業(yè)協(xié)會會長干勇在主旨演講中給出了這樣的答案。生態(tài)產(chǎn)品需要滿足在生產(chǎn)和全生命周期的時間尺度上減少社會的資源、能源與環(huán)境的負荷，并且能提高社會能源的生產(chǎn)和使用效率。鋼鐵企業(yè)應該進行這樣的產(chǎn)品開發(fā)，從而獲取新的競爭力。

　　在此基礎(chǔ)上，結(jié)合“十三五”國家重點專項的內(nèi)容，他指明了鋼鐵行業(yè)“十三五”技術(shù)發(fā)展的總體任務(wù)方向———綠色化、智能化鋼鐵制造流程及品種技術(shù)集成的研發(fā)與應用，并詳細介紹了相關(guān)產(chǎn)品的基礎(chǔ)研究及重大關(guān)鍵技術(shù)。

　　干勇指出，我國在先進能源用鋼的基礎(chǔ)研究和重大關(guān)鍵技術(shù)方面已經(jīng)取得了進步，“十三五”時期還要繼續(xù)在這方面開展重點研究。

　　例如，在火電領(lǐng)域，研發(fā)和建設(shè)先進超超臨界火電機組成為優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)減排目標的重要舉措。而且，我國已攻克600℃超超臨界耐熱鋼技術(shù)，產(chǎn)品已占領(lǐng)市場；已建成600℃超超臨界電站122.4GW，占世界的80%；已研制出與目前國外先進水平相當?shù)?噸級鎳基耐熱合金鑄鍛件和各種口徑鍋爐管，為700℃超超臨界汽輪機耐熱合金及其10噸~30噸級部件研制奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　在核電領(lǐng)域，國內(nèi)一重、鋼鐵研究總院、二重、上重等單位已初步掌握AP1000鍛件生產(chǎn)技術(shù)，并實現(xiàn)了供貨，但產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性尚待提升。此外，一重和鋼鐵研究總院正在開展CAP1400大鍛件研發(fā)工作。國內(nèi)寶鋼股份+寶銀特種鋼管公司、撫鋼+久立特材等單位圍繞AP1000傳熱管分別開展攻關(guān)。目前寶鋼股份+寶銀特種鋼管公司完成了CPR1000傳熱管試制，已供貨一臺份（防城港核電項目）。我國AP1000機組Inconel690傳熱管的國產(chǎn)化攻關(guān)正處于關(guān)鍵時刻。

　　干勇介紹，高/低溫、高壓、復雜介質(zhì)環(huán)境下能源用鋼的失效行為（斷裂、腐蝕、磨損）與機理，能源用鋼的高強韌、長壽命機理與組織精細化調(diào)控，低成本、耐腐蝕雙金屬復合材料全軋制復合機理與調(diào)控，高強高韌鋼低成本合金設(shè)計與全流程組織細化TMCP （熱機械控制工藝）技術(shù)，提高耐磨性、耐蝕性與高溫性能穩(wěn)定性的基體組織與析出相控制技術(shù)，雙金屬復合材料全軋制復合工藝與裝備關(guān)鍵技術(shù)，高品質(zhì)寬厚板和大型鑄鍛件高潔凈、均質(zhì)化制造技術(shù)，是“十三五”時期我國先進能源用鋼基礎(chǔ)研究及重大關(guān)鍵技術(shù)。

　　具體目標是，管線鋼滿足年輸氣量450億立方米及可在-40℃下安全服役的重大需求；“鋼-鈦”和“鋼-耐蝕合金”復合板界面剪切強度達到200兆帕以上；LNG （液化天然氣）儲罐用鋼合金成本比傳統(tǒng)9%鎳鋼降低20%以上，綜合性能達到9%鎳鋼水平；二氧化碳驅(qū)油氣開采用耐蝕鋼使用壽命延長兩倍；煤機用耐磨鋼耐磨性提高到相同硬度的傳統(tǒng)耐磨鋼的1.5倍以上，機加工與焊接性能不低于傳統(tǒng)耐磨鋼；耐熱合金與核能用鋼滿足700℃火電機組示范工程建設(shè)和新一代核電站應用要求。

　　“工業(yè)強基”是我國實現(xiàn)從“制造大國”到“制造強國”跨越式發(fā)展的基礎(chǔ)，其中基礎(chǔ)件量大面廣，但我國高端裝備關(guān)鍵基礎(chǔ)件仍需要從國外進口。以高端模具為例，高端模具用材料僅有國外幾個先進模具鋼企業(yè)能生產(chǎn)，國內(nèi)不能生產(chǎn)，幾乎全部依賴進口。因此，我國在特殊鋼研發(fā)方面還有很多工作需要做。

　　“十三五”特殊鋼基礎(chǔ)研究及重大關(guān)鍵技術(shù)的主要研發(fā)內(nèi)容包括：特殊鋼新型強韌化機制與高可靠長壽命機理，制備及服役過程微觀組織演化，耐高溫、應力、腐蝕等服役環(huán)境適應性的材料設(shè)計技術(shù)，特殊鋼高潔凈度冶煉、夾雜物精確控制、均質(zhì)化與組織精細化控制、精確成型與加工等產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定控制技術(shù)，低成本制造及簡化流程技術(shù)，規(guī)律及其定量化描述，特種軟磁合金性能調(diào)控機理等。

　　具體目標是，大幅提高特殊鋼及其制品的性能、質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性，關(guān)鍵產(chǎn)品質(zhì)量達到進口產(chǎn)品水平，典型特殊鋼品種的國內(nèi)市場自給率達到80%以上，使用壽命在目前基礎(chǔ)上延長50%；高性能超級模具鋼可使用10萬次以上，超高強度鋼及高強度不銹鋼制造成本降低40%。實現(xiàn)高服役安全性耐熱鋼、高可靠性真空脫氣軸承鋼、高效率低損耗及特殊用途電工鋼、取向硅鋼以及特種電機用電磁功能材料的規(guī)?；a(chǎn)和應用。

　　開采海洋資源是國家重大戰(zhàn)略，我國海洋油氣資源豐富，但油氣資源對外依存度超過50%。這主要是因為我國90%以上的海洋油氣資源儲藏于500米以上深水水域，深海裝備是開發(fā)這些資源的重要支撐；而我國海工裝備的“心臟”———水下鉆、采、集、輸系統(tǒng)關(guān)鍵部件全部依賴進口。對此，干勇表示，我國亟須開發(fā)高強度、大規(guī)格、易焊接的船舶與海洋工程用鋼。

　　就海工特種合金而言，國外研發(fā)歷史悠久，材料形成系列，更新?lián)Q代頻率高。而國內(nèi)卻呈現(xiàn)高端空白、低端不能用的特征。其表現(xiàn)為：先進材料品種空白，如7Mo超級不銹鋼、耐蝕合金等；特種合金制造關(guān)鍵共性技術(shù)缺乏，如超純冶煉、無缺陷連鑄、無裂紋熱加工等技術(shù)；現(xiàn)有產(chǎn)品等級低、質(zhì)量差、壽命短，使用不安全；鈦資源豐富，但海洋用鈦尚在起步階段。

　　因此，“十三五”期間，我國深海油氣開發(fā)用鋼技術(shù)主要研發(fā)內(nèi)容包括：大尺度、極寒環(huán)境用低溫鋼強韌化機理，海洋用鋼低成本、高耐蝕設(shè)計原理，不同海洋服役環(huán)境下海洋用鋼腐蝕機理與影響規(guī)律，可大線能量易焊接鋼成分設(shè)計、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)裝備關(guān)鍵技術(shù)，船舶及海工用鋼產(chǎn)品差異化評價技術(shù)，高耐蝕海工特種部件粉末冶金工藝技術(shù)，超低溫用鋼成分、工藝、應用評價及建造關(guān)鍵技術(shù)。

　　干勇明確，“十三五”期間，應顯著提升我國船舶及海工用鋼的研發(fā)及應用水平，典型材料的性能分別達到最大強度785兆帕級，最大規(guī)格180毫米以上，最大焊接熱輸入200焦耳/厘米，最大壽命延長50%以上，實現(xiàn)焊材、型材配套，示范應用總量達到千噸以上，實現(xiàn)相關(guān)高端品種的自給率（按牌號計算）從目前不足40%提高到70%以上。此外，還要完善應用評價體系建設(shè)，逐步建立產(chǎn)品評級體系和海工用鋼專用規(guī)范體系。

　　隨著人們生活水平的提高，對高性能交通與建筑用鋼的需求也日益增長。以第三代汽車用鋼板為例，其應用可在原減重23%的基礎(chǔ)上，繼續(xù)減重10%~20%，整車減重3%~6%，燃耗可降低4%。在世界先進發(fā)動機研制和生產(chǎn)中，高溫合金材料用量已占到發(fā)動機總量的40%~60%。而這些應用部位都關(guān)乎發(fā)動機的可靠性和安全性，對材料綜合性能水平和相關(guān)基礎(chǔ)工業(yè)水平要求甚高。

　　為了滿足這些新需求，我國需要在高性能交通與建筑用鋼方面加大基礎(chǔ)研究及重大關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，其主要內(nèi)容包括：高性能交通用鋼多相與動態(tài)相變強韌化機理、抗沖擊、耐腐蝕、耐疲勞設(shè)計原理、成形回彈、延遲開裂機理，建筑用鋼的耐海洋大氣腐蝕、抗震、耐火機理，第三代先進汽車用鋼的多相組織設(shè)計與調(diào)控、生產(chǎn)工藝與裝備及制造關(guān)鍵技術(shù)，高強度鋼成形關(guān)鍵工藝與控制技術(shù)，第三代汽車用鋼應用及輕量化評價技術(shù)，高速重載鐵路用鋼的窄成分冶煉、超低氧控制技術(shù)、高耐磨抗沖擊重軌組織調(diào)控技術(shù)，建筑用鋼組織穩(wěn)定性控制技術(shù)、低屈強比控制技術(shù)、表面預處理技術(shù)。

　　具體目標是：大幅度、大規(guī)模地推動車身輕量化和節(jié)能減排，實現(xiàn)1000兆帕~1500兆帕的高強塑積第三代汽車用鋼的制備與應用，整車減重8%~20%以上；實現(xiàn)時速300千米以上高鐵用材基本國產(chǎn)化，重載鋼軌滿足5億噸運量或50年使用壽命要求；高耐蝕貨車車體用鋼滿足25 年服役壽命要求；典型建筑及橋梁用鋼使用壽命可延長到50年~100年，且滿足耐火、耐候、耐蝕等功能復合化要求。