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4月19日21:30,CCTV-2央視財經頻道《中國經濟大講堂》,特邀中國工程院院士王國棟,為您深度解析:《我們如何打造“超級鋼”?》

王國棟:

中國鋼鐵產品的高質化大致分為兩方面內容:一個是現在大家有的產品,我們要做到通過轉型升級、提質增效,做到世界第一;還有一些就是領跑性的、前沿性的,這些技術全世界還沒有,我們要做到唯一。

做材料研究需要具備三種能力。一個是叫做表征和評價,就是說鋼材來了,你能把它的特點都搞清楚,你能通過觀察顯微鏡或者是各種實驗方法,把它的基本原理給表示出來,這叫表征。這是一個很重要的能力,要是表征不好的話,即便你做出來了,你不知道里邊怎么回事兒也不行。第二個是合成與加工,就是說我們要把材料做出來。第三個能力是計算和建模,這是這些年新發展起來的。過去材料的工作是講配方,是用顯微鏡看,現在還有一個計算這條路徑。建立模型計算,把這些規律進行計算,而不是去測量,這個工作也是最近這些年才發展起來的。國外有材料基因組計劃,有計算材料工程、集成計算材料工程,都是屬于這個方面的內容。

從這三個方面來看,我覺得我們現在在合成加工方面還是有點基礎的, 還有表征和評價我們也不錯。我們的研究手段,比如說原子探針,還有一些原位觀察的設備,我們國內現在也都有了,而且也有不少好的結果發表出來,這也不錯。相對來說,最薄弱的就是計算和建模。

所以說這三個面一衡量,我們將來要抓住建模和計算,要抓住前沿。我們要做這個事就得想辦法吸引人才。我們學校引進了一個年輕人,今年38歲,他是易紅亮教授,他在研究汽車用鋼的熱沖壓過程。這個熱沖壓過程是相對于冷沖壓過程的問題發展起來的。我們現在主要做先進高強鋼,強度都是在700兆帕以上,要達到800兆帕、900兆帕、1000兆帕這么高的強度,所以成形很困難,對裝備模具的要求也非常高,質量也很難控制。為了解決這個問題,人家想出一個創新性的熱沖壓,把它加熱到八九百度進行沖壓,成形非常好,還沒有回彈,這多省勁。

全世界的鋼廠,還有汽車廠都在做這個事。我們易老師通過和汽車廠的結合,通過和鋼廠的結合,開發了一個2000兆帕的熱沖壓鋼。它不但強度提上去了,而且塑性仍然沒下降。所以它和本鋼合作做出來的2000兆帕的熱沖壓鋼,在北汽新能源進行了上車試驗,效果也是非常好的。

還有一個例子,就是低溫壓力容器用鋼,要求在攝氏零下196度的時候,還有很好的塑性。這個是國家的“十三五”重點項目,一共18個單位一起協同創新,大伙兒一塊兒來做。我們現在做出了兩類:一類是屬于做陸基的LNG液化天然氣的儲存罐,還有一個是船用運輸的LNG的儲存罐。原來做這個罐子都是用9鎳(9Ni)鋼,在這個過程中,我們思考能不能把這個9鎳(9Ni)的用量想辦法降下來,因為鎳很貴。這么高的鎳含量的話,造價就上去了。現在就采用了微量鉻和微量鉬代替鎳,同時采取了新的熱處理工藝,最后做出來這個鋼是6.5鎳(6.5Ni),降了2.5的鎳,這是一個非常大的進步。

那么,如果是做運輸液化天然氣的船,LNG的儲物罐還需要有一個特殊的性能——耐熱疲勞。液化天然氣的液化溫度是攝氏零下162℃,在這個溫度下,裝船的時候能把液化天然氣灌進去。到了地方,你還得把液化天然氣倒出來,這個罐的溫度又上來了。所以它是一個周期性循環的這么一個加載、裝載 、熱循環的過程,這里頭就有一種高錳鋼,它有這個性能。這個工作也取得了很大的進展。

另外還有一個鋼也是我們急需的,就是海洋平臺用的高強鋼。因為海洋環境非常惡劣,它對強度要求是非常苛刻的,同時又是在深水里頭,越來越深,負荷也就越來越大。這種鋼過去都是加好多的鎳、鉬等等這些元素,提高它的性能。

現在我們也是在這個過程中開發了一種高錳的鋼,這個鋼加5%左右的錳,很好地改善這個材料的性能。這樣的話,它的造價就比之前每噸可以節省4000塊錢成本。這些東西都是我們經過探索,提出創新的思想,通過對材料方面的研究,解決了我們國家的重大需求,實現高質量、低成本,給生產帶來了效益。

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