王國棟院士:打造我國自己的“超級鋼”
2026-04-16 07:59:08
鋼鐵是目前全球應用範圍最廣的金屬材料,高端、tezhonggangcaizeshigangtiecailiaozhongdemingzhu。zaidangjingeguogangtiegongyedejingzhengzhong,yibujinjinshizongchanliangdejingzheng,haiyouchanpinjiegou,youqishigaoduantezhonggangcaideshengchanshuipinghenenglidejiaozhu。erzaizhefangmian,qiaqiashiwoguojidaibuqideyikuaiduanban。zaiwoguo,feijiqiluojia、高速列車車軸、軸承等抗疲勞高強鋼,核電站用耐高溫、抗輻射的不鏽耐熱鋼管等特種鋼材,都曾長期依賴進口。幾年前,我國圓珠筆筆頭都要依賴進口的現實,至今讓許多人記憶猶新。
經過多年的艱苦奮鬥,1996年我國粗鋼年產量曆史性地突破1億噸,躍居世界第一。之後20多年,一直雄踞全球首位。然而,作為鋼鐵生產大國,我們卻遇到了低端供給過剩和高端供給不足的雙重尷尬與困擾。尤其是2008年(nian)國(guo)際(ji)金(jin)融(rong)危(wei)機(ji)之(zhi)後(hou),全(quan)球(qiu)鋼(gang)鐵(tie)長(chang)期(qi)處(chu)於(yu)產(chan)能(neng)過(guo)剩(sheng)狀(zhuang)態(tai),給(gei)我(wo)們(men)帶(dai)來(lai)巨(ju)大(da)壓(ya)力(li)。如(ru)今(jin),經(jing)濟(ji)向(xiang)高(gao)質(zhi)量(liang)發(fa)展(zhan)轉(zhuan)型(xing),去(qu)產(chan)能(neng),鋼(gang)鐵(tie)首(shou)當(dang)其(qi)衝(chong),仿(fang)佛(fo)一(yi)夜(ye)之(zhi)間(jian)鋼(gang)鐵(tie)成(cheng)了(le)落(luo)後(hou)材(cai)料(liao)的(de)代(dai)名(ming)詞(ci)。作(zuo)為(wei)昔(xi)日(ri)的(de)材(cai)料(liao)霸(ba)主(zhu)之(zhi)一(yi),鋼(gang)鐵(tie)究(jiu)竟(jing)還(hai)有(you)沒(mei)有(you)發(fa)展(zhan)的(de)空(kong)間(jian)和(he)潛(qian)力(li)?在(zai)產(chan)能(neng)過(guo)剩(sheng)、生sheng態tai環huan境jing壓ya力li不bu斷duan加jia大da的de今jin天tian,中zhong國guo鋼gang鐵tie產chan業ye的de綠lv色se轉zhuan型xing之zhi路lu究jiu竟jing在zai何he方fang?要yao實shi現xian我wo國guo鋼gang鐵tie工gong業ye以yi結jie構gou優you化hua和he質zhi量liang升sheng級ji為wei標biao誌zhi的de再zai次ci騰teng飛fei,必bi須xu以yi科ke技ji創chuang新xin為wei抓zhua手shou,全quan力li推tui進jin中zhong高gao端duan鋼gang鐵tie材cai料liao的de研yan發fa,打da造zao我wo國guo自zi己ji的de“超級鋼”。
好鋼是如何煉成的
2018年,我國的鋼產量就達到了9億噸。中國的鋼產量,比世界上其他國家鋼產量的總和還要多,高鐵、汽車、建築、橋梁,這些大國重器都少不了鋼鐵的“身影”。中國可以生產幾乎所有品種、規格的鋼材,到2006年成為鋼鐵淨出口國。這個發展過程,給我國的經濟建設、國防事業和人民生活提高都帶來了非常重大的影響。
鋼(gang)鐵(tie)是(shi)怎(zen)樣(yang)煉(lian)成(cheng)的(de)?首(shou)先(xian)要(yao)有(you)鐵(tie)礦(kuang)石(shi)和(he)煤(mei),然(ran)後(hou)把(ba)鐵(tie)礦(kuang)石(shi)和(he)煤(mei)通(tong)過(guo)焦(jiao)化(hua)和(he)燒(shao)結(jie)的(de)環(huan)節(jie),變(bian)成(cheng)燒(shao)結(jie)礦(kuang)和(he)焦(jiao)炭(tan),然(ran)後(hou)在(zai)高(gao)爐(lu)裏(li)邊(bian)進(jin)行(xing)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying),變(bian)成(cheng)鐵(tie)水(shui);鐵水出來以後,經過轉爐的冶煉、吹氧、去碳、降碳,使碳達到一定的程度,然後經過精煉,把成分進行調整,變成鋼水;鋼水又經過連鑄以後變成鋼坯,鋼坯經過熱軋變成熱軋產品;熱軋產品再經過冷軋,變成冷軋產品。這時候就得到了各種各樣的鋼材,比如型材、板材、管材等等。在這個過程中,要抓住一些鋼鐵重要性能來進行調整,通過加工過程來提高鋼材的性能,這就是控軋控冷技術。
鋼材的控軋控冷技術,是指在軋製過程中通過控製加熱溫度、軋製過程、冷卻條件等工藝參數,改善鋼材的強度、韌性、焊接性能。而鋼鐵軋製就是通過施加一定的壓力,使鋼錠、鋼坯在旋轉的軋輥間改變形狀和性能。在鋼鐵生產技術中,軋製控製是使粗鋼變成高精度、高性能、高效益鋼鐵產品的一個關鍵工藝。
我國鋼鐵軋製技術的研發和攻關,主要通過軋製與冷卻過程來控製、改(gai)善(shan)鋼(gang)材(cai)的(de)性(xing)能(neng)。改(gai)變(bian)各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de)軋(zha)製(zhi)條(tiao)件(jian),就(jiu)會(hui)改(gai)變(bian)鋼(gang)的(de)性(xing)能(neng)。如(ru)果(guo)能(neng)夠(gou)把(ba)軋(zha)製(zhi)條(tiao)件(jian)控(kong)製(zhi)好(hao),就(jiu)會(hui)得(de)到(dao)性(xing)能(neng)優(you)異(yi)的(de)材(cai)料(liao)。世(shi)紀(ji)之(zhi)交(jiao)新(xin)一(yi)代(dai)鋼(gang)鐵(tie)材(cai)料(liao)的(de)研(yan)究(jiu)中(zhong),超(chao)級(ji)鋼(gang)的(de)發(fa)展(zhan)也(ye)是(shi)采(cai)用(yong)了(le)控(kong)軋(zha)控(kong)冷(leng)技(ji)術(shu)。國(guo)外(wai)在(zai)發(fa)展(zhan)過(guo)程(cheng)中(zhong),發(fa)現(xian)原(yuan)來(lai)的(de)控(kong)軋(zha)控(kong)冷(leng)係(xi)統(tong)有(you)點(dian)問(wen)題(ti)。這(zhe)種(zhong)冷(leng)卻(que)模(mo)式(shi)上(shang)的(de)研(yan)究(jiu),如(ru)果(guo)和(he)金(jin)屬(shu)指(zhi)標(biao)、金屬內部材料的變化結合在一起,可以給調整材料性能提供一個好手段。所以,國際上又開始研究超快速冷卻。
鋼鐵材料研發的未來
自從工業革命爆發後,鋼鐵生產從作坊生產進入工業化大生產,在此後很長一段時間,鋼鐵工業需要大量勞動力,高耗能、gaowuranranggangtieqiyezairenmenxinzhongjianjianmengshangleyicenghuiandesecai。erzhanyihou,kexuejishudefazhanbuduangeichuantongdegangtiegongyefuneng,rujinyizhinenghuaweidaibiaodedisicigongyegeming,gengshigeirenmendailailewuxianxiaxiang。zaicailiaotuposhang,2018年,我所在的東北大學軋製技術及連軋自動化國家重點實驗室,在國際上率先研發出2000MPa級汽車用熱衝壓用高強鋼;在液化天然氣低溫容器用鋼上,世界上普遍采用的材料是9Ni(鎳)鋼,在保證鋼材性能的前提下,實驗室與企業合作,用5Ni鋼做出了9Ni鋼的性能,大幅節約了成本。在生產工藝上,研發出薄帶連鑄、無頭軋製等新流程、新工藝,正在向企業轉化,可應用於多個重要鋼種的生產。
日本新日鐵等諸多國際先進鋼鐵企業都把生產自動化、降低能耗、提高人均產鋼量和生產高附加值的“超級鋼”作為未來的發展方向,而這同樣是我國鋼鐵工業走向高質量發展的必由之路。
中國鋼鐵工業高質量發展有四個目標:工藝綠色化、裝備智能化、產品高質化、供給服務化。這四個方麵分別是工藝、裝備、產品、 供給,其中工藝是龍頭。
工藝綠色化就是減少排放和汙染,環境友好,這是一個方麵;lingyigefangmianjiushijieshengziyuanhenengyuan,yizuididexiaohaoshengchangaozhiliangdechanpin。birushuojianshaopaifanghewuran,xianzaigangtiegongyezaizhefangmianhaiyouhenduowenti,danshizhenggexingyequeshizuochulejudanuli,erqieshoudaolehenhaodexiaoguo。gangtieshengchanyongshuiliangshihendade,xianzaizhongguoyoudegangtieqiyekeyizuodaoshengchanbuxuyaoyongxinshui,jiubachengshidefeishuihegangchanglidefeishuijiazaiyikuaierchuliyihou,zaixunhuanshiyong,zaibuzengjiayidixinshuideqingkuangxia,shengchan1000多萬噸鋼,得到了世界鋼鐵協會的可持續發展獎。生產過程必須是節省資源和能源的,才能夠降低生產成本。
裝(zhuang)備(bei)智(zhi)能(neng)化(hua)。裝(zhuang)備(bei)智(zhi)能(neng)化(hua)現(xian)在(zai)是(shi)一(yi)個(ge)熱(re)門(men)話(hua)題(ti),就(jiu)是(shi)要(yao)通(tong)過(guo)智(zhi)能(neng)化(hua)建(jian)設(she),讓(rang)裝(zhuang)備(bei)能(neng)自(zi)己(ji)運(yun)行(xing)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)好(hao)。鋼(gang)鐵(tie)工(gong)業(ye)是(shi)流(liu)程(cheng)工(gong)業(ye),它(ta)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)是(shi)非(fei)常(chang)複(fu)雜(za)的(de),涉(she)及(ji)多(duo)學(xue)科(ke)的(de)結(jie)合(he)和(he)交(jiao)叉(cha),需(xu)要(yao)煉(lian)鐵(tie)、煉鋼、連鑄、軋製專家和信息專家、zidongkongzhizhuanjiayiqicanyu。lingwaixingyeshangyeyaoxietiaoxietong,gangtiexingyehexinxixingyeyijichuanganqilingyudejieheqilai。womendeshiyanshizaizhinenghuafangmianyezuoleyixiegongzuo,yijingshenqingdaoguojia“十三五”規劃的重大項目,和企業一起配合完成。
產品高質化。產品的高質化包括兩方麵:一是現有產品要通過轉型升級、提質增效,做到世界第一;二是領跑性、前(qian)沿(yan)性(xing)的(de)技(ji)術(shu)要(yao)做(zuo)到(dao)世(shi)界(jie)唯(wei)一(yi)。做(zuo)材(cai)料(liao)研(yan)究(jiu)需(xu)要(yao)三(san)種(zhong)能(neng)力(li),第(di)一(yi)種(zhong)是(shi)表(biao)征(zheng)和(he)評(ping)價(jia),第(di)二(er)種(zhong)是(shi)合(he)成(cheng)與(yu)加(jia)工(gong),第(di)三(san)種(zhong)是(shi)計(ji)算(suan)和(he)建(jian)模(mo)。國(guo)內(nei)現(xian)在(zai)相(xiang)對(dui)來(lai)說(shuo)最(zui)薄(bo)弱(ruo)的(de)就(jiu)是(shi)計(ji)算(suan)和(he)建(jian)模(mo),我(wo)們(men)將(jiang)來(lai)要(yao)抓(zhua)住(zhu)計(ji)算(suan)和(he)建(jian)模(mo)這(zhe)個(ge)前(qian)沿(yan)。
gonggeifuwuhua。youxieqiyezaizhinengzhizaofangmianshifeichanghuoyuede,zaigonggeicejiegouxinggaigefangmianqueshizuodebucuo。keyanzhongyouzheyangbuhaodeqingxiang,najiushibucongshijianzhongxunzhaowenti,ershicongguowaiwenxianzhongzhao。zhebushibukeyi,danzhedouyijingshiershoudewenti。zhexieyijingbeiyanjiudewenti,shifoufuhewomendexuqiu,shibushiwomenjutinengpengdaodewentine?wulunzuonagefangmiandeyanjiu,doulibukaishijian,libukaiyuqiyedehezuo。womendekexueyanjiuyaomianxiangshijiekejiqianyan、麵向經濟主戰場、麵向國家重大需求、麵向人民生命健康,就一定要深入到企業和實踐中,否則就是無源之水、無wu本ben之zhi木mu。從cong企qi業ye一yi線xian發fa現xian問wen題ti,再zai篩shai選xuan出chu關guan鍵jian共gong性xing問wen題ti,上shang升sheng到dao理li論lun研yan究jiu,然ran後hou和he企qi業ye結jie合he轉zhuan化hua到dao生sheng產chan實shi踐jian中zhong,科ke研yan成cheng果guo必bi然ran會hui為wei企qi業ye歡huan迎ying,轉zhuan化hua自zi然ran不bu是shi問wen題ti。供gong給gei側ce和he用yong戶hu需xu求qiu側ce這zhe種zhong緊jin密mi的de結jie合he,甚shen至zhi是shi融rong合he,融rong為wei一yi體ti,為wei技ji術shu提ti高gao帶dai來lai巨ju大da的de活huo力li,使shi技ji術shu進jin步bu有you更geng大da提ti高gao。
鋼鐵工業已經有200多(duo)年(nian)曆(li)史(shi)了(le),到(dao)今(jin)天(tian)來(lai)說(shuo)不(bu)是(shi)夕(xi)陽(yang)工(gong)業(ye),還(hai)正(zheng)在(zai)朝(chao)陽(yang)。隻(zhi)要(yao)持(chi)續(xu)創(chuang)新(xin),鋼(gang)鐵(tie)工(gong)業(ye)永(yong)遠(yuan)是(shi)朝(chao)陽(yang)工(gong)業(ye),因(yin)為(wei)社(she)會(hui)在(zai)發(fa)展(zhan),需(xu)求(qiu)在(zai)不(bu)斷(duan)被(bei)提(ti)出(chu)來(lai),鋼(gang)鐵(tie)的(de)潛(qian)力(li)通(tong)過(guo)新(xin)的(de)技(ji)術(shu)開(kai)發(fa)會(hui)不(bu)斷(duan)地(di)提(ti)升(sheng)。創(chuang)新(xin)任(ren)重(zhong)道(dao)遠(yuan),曆(li)史(shi)的(de)重(zhong)任(ren)落(luo)在(zai)中(zhong)國(guo)人(ren)的(de)身(shen)上(shang),我(wo)們(men)責(ze)無(wu)旁(pang)貸(dai)。現(xian)在(zai)中(zhong)國(guo)占(zhan)全(quan)世(shi)界(jie)二(er)分(fen)之(zhi)一(yi)以(yi)上(shang)的(de)鋼(gang)鐵(tie)產(chan)量(liang),中(zhong)國(guo)人(ren)要(yao)把(ba)這(zhe)件(jian)事(shi)做(zuo)好(hao),勇(yong)於(yu)擔(dan)當(dang)、敢於挑戰、善於創新,在世界鋼鐵工業曆史上留下中國人的印記。
來源:學習時報
編輯:張雨恬
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