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。

　　在此基礎上，結合“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”技術發(fā)展的總體任務方向———綠色化、智能化鋼鐵制造流程及品種技術集成的研發(fā)與應用，并詳細介紹了相關產(chǎn)品的基礎研究及重大關鍵技術。

　　干勇指出，我國在先進能源用鋼的基礎研究和重大關鍵技術方面已經(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，在火電領域，研發(fā)和建設先進超超臨界火電機組成為優(yōu)化我國能源結構、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，產(chǎn)品已占領市場；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基礎。

　　在核電領域，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，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。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)化攻關正處于關鍵時刻。

　　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計與全流程組織細化TMCP （熱機械控制工藝）技術，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，雙金屬復合材料全軋制復合工藝與裝備關鍵技術，高品質(zhì)寬厚板和大型鑄鍛件高潔凈、均質(zhì)化制造技術，是“十三五”時期我國先進能源用鋼基礎研究及重大關鍵技術。

　　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，其中基礎件量大面廣，但我國高端裝備關鍵基礎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”特殊鋼基礎研究及重大關鍵技術的主要研發(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)境適應性的材料設計技術，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，低成本制造及簡化流程技術，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；特種合金制造關鍵共性技術缺乏，如超純冶煉、無缺陷連鑄、無裂紋熱加工等技術；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計、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)裝備關鍵技術，船舶及海工用鋼產(chǎn)品差異化評價技術，高耐蝕海工特種部件粉末冶金工藝技術，超低溫用鋼成分、工藝、應用評價及建造關鍵技術。

　　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，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基礎工業(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研究及重大關鍵技術的研發(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計與調(diào)控、生產(chǎn)工藝與裝備及制造關鍵技術，高強度鋼成形關鍵工藝與控制技術，第三代汽車用鋼應用及輕量化評價技術，高速重載鐵路用鋼的窄成分冶煉、超低氧控制技術、高耐磨抗沖擊重軌組織調(diào)控技術，建筑用鋼組織穩(wěn)定性控制技術、低屈強比控制技術、表面預處理技術。

　　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。