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ChongQing ChaoYu WuZi Co., Ltd.
日前，在以“新材料與裝備制造”為主題的技術(shù)創(chuàng)新·企業(yè)發(fā)展論壇上，來自石化、造船、核電、汽車等制造行業(yè)的專家就我國裝備制造業(yè)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢，對我國鋼鐵業(yè)、尤其是特鋼企業(yè)提出了新的要求，企盼國產(chǎn)鋼材進一步滿足工業(yè)用鋼行業(yè)的發(fā)展需求，加速研發(fā)鋼材新產(chǎn)品、新材料，破除材料“瓶頸”。
石化行業(yè)：國產(chǎn)大型儲罐用高強度鋼板亟待開發(fā)
“中國石油石化工業(yè)的發(fā)展，離不開鋼鐵工業(yè)的支持和幫助�！敝袊突ぜ瘓F公司科技委顧問、中國工程院工程管理學部主任、中國工程院院士王基銘表示，油氣勘探開發(fā)和煉油化工項目建設(shè)，需要大量的鋼鐵材料。如中國石化目前年均需求鋼材約200萬噸，2011年采購的主要鋼材品種包括石油地質(zhì)專用管76萬噸、中厚鋼板27.71萬噸、無縫鋼管21.85萬噸、焊接鋼管12.63萬噸、大中型材18.2萬噸、其他鋼材30.89萬噸，合計187.28萬噸。
王基銘說，由于我國鋼鐵行業(yè)的迅速發(fā)展，絕大多數(shù)鋼材已從國內(nèi)采購，只有少數(shù)工況條件苛刻的鋼材品種仍須進口，如加氫反應器用特厚鋼板、高鋼級合金爐管、特殊用途石油地質(zhì)專用管等。2011年，中石化進口鋼材數(shù)量約為9000噸，進口品種主要是9%Ni鋼板、合金爐管等，占全年采購總量的0.46%。
隨著我國石油化工能源工業(yè)的發(fā)展，對國內(nèi)材料和裝備制造業(yè)的要求也隨之提高。例如裝置規(guī)模大型化，要求鋼管、閥門的規(guī)格口徑增大;原料劣質(zhì)化、產(chǎn)品質(zhì)量升級、結(jié)構(gòu)調(diào)整，要求鋼管的壁厚、閥門壓力等級和材料質(zhì)量不斷提高;酸性天然氣的開發(fā)利用，要求鋼管和閥門材料具有耐酸性氣體腐蝕性能;煤化工能源的發(fā)展，要求鋼管、閥門的耐磨損和結(jié)焦等能力相應提高。
目前，石油石化行業(yè)大型儲罐用高強度鋼板仍長期依賴進口。對此，王基銘表示，石化行業(yè)與鋼鐵業(yè)應共同研發(fā)國產(chǎn)大型儲罐用高強度鋼板，打破國外壟斷。他特別強調(diào)，加氫CrMo鋼板亟待開發(fā)。據(jù)介紹，加氫反應器是加氫裝備中的關(guān)鍵設(shè)備之一，其操作條件苛刻，材料長期暴露在高溫、高壓及臨氫工況下，國外僅有少數(shù)鋼廠能夠生產(chǎn)加氫設(shè)備用鋼。隨著我國對油品質(zhì)量的要求越來越高，加氫裝置建設(shè)增長迅速，加氫用鋼需求量急劇增加。此外，裝置規(guī)模的大型化也使得容器壁厚大幅增加，若材料全部依靠進口，一方面鋼材的采購周期長，增加了產(chǎn)品制造周期;另一方面，采購成本急劇增加，將制約石化工業(yè)的發(fā)展。
核電行業(yè)：高端產(chǎn)品國產(chǎn)化問題有待解決
專家指出，核電建設(shè)需求的鋼材都是優(yōu)鋼特鋼、高端鋼材，如AP1000關(guān)鍵設(shè)備所選用的主要材料種類有鍛件、棒材、板材、管材、絲材、鑄件。隨著核電建設(shè)的快速發(fā)展，新一代核電站的建設(shè)給新材料帶來了需求。
比如，相比“二代加”核電站，AP1000核電站關(guān)鍵設(shè)備新增的主要材料有：鋼安全殼用SA-738B鋼板，模塊用ASTM A-240 S32101雙相不銹鋼板，非能動余熱排出熱交換器用SB-163 690 C形管，驅(qū)動機構(gòu)用AMS 5387 Co29Cr4.5W(Stellite 6)鑄件，堆內(nèi)構(gòu)件、穩(wěn)壓器、堆芯補水箱等用SA-240 304、SA-240 304H鋼板及304、304H鍛件，安注箱用SA-533 B+SA-240 304L復合鋼板，堆內(nèi)構(gòu)件壓緊彈性環(huán)用改良型403(N-4-11)鍛件等。
其中，AP1000反應堆壓力容器主螺栓材料SA-540 B23 Cl.3，AP1000堆內(nèi)構(gòu)件緊固件用SA-479 316(N-60-5)、SA-193 Gr.B8M Cl.2(N-60-5)棒材，AP1000蒸汽發(fā)生器管子支撐板用SA-405鋼板，AP1000蒸汽發(fā)生器水室隔板、堆內(nèi)構(gòu)件用SA-168 690板，AP1000堆內(nèi)構(gòu)件采用的SA-240 304、304H板，AP1000蒸汽發(fā)生器傳熱管用690U形管，AP1000驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動桿零件用棒材等產(chǎn)品，國內(nèi)企業(yè)尚不能生產(chǎn)或還沒有供貨商，且由于材料使用環(huán)境復雜，對產(chǎn)品質(zhì)量要求高，給其國產(chǎn)化帶來一定難度。AP1000反應堆壓力容器接管段、頂蓋用整體鍛件，AP1000蒸汽發(fā)生器水室封頭用鍛件，AP1000蒸汽發(fā)生器上封頭鍛件，AP1000蒸汽發(fā)生器管板等產(chǎn)品，國內(nèi)有部分企業(yè)可以生產(chǎn)，但國產(chǎn)產(chǎn)品合格率都不高，分別存在斷裂韌性不合格、無損檢測不合格、質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。而CAP1400反應堆所需材料的尺寸更大，生產(chǎn)難度也更高，亟待鋼鐵企業(yè)進行攻克和研發(fā)。
造船行業(yè)：需大規(guī)格、高強度、新技術(shù)船舶用鋼
在世界造船業(yè)供求矛盾突出、新船訂單不斷減少、履約交船風險加大、新船價格持續(xù)下滑、造船成本日益高漲的環(huán)境下，中國船舶行業(yè)面臨的形勢也不樂觀。2011年全球新船訂單總量比2010年下滑約19%。2011年，國內(nèi)造船業(yè)消耗鋼材1700萬噸~1800萬噸，而國內(nèi)的造船用鋼產(chǎn)能達到3500萬噸，大量的過剩產(chǎn)能與船板價格的低迷會誘發(fā)無序競爭，造船用鋼企業(yè)的發(fā)展將面臨風險。
但目前，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)還不能滿足造船業(yè)需求的全部鋼種，只是在普通船板方面實現(xiàn)自給自足，超高強度船板、異形船板、超寬超長超薄船板以及大型型材和高質(zhì)量的鋼管等還遠不能滿足國內(nèi)造船廠的需求。未來船舶行業(yè)的發(fā)展對鋼鐵行業(yè)提出了“大、高、新”的要求，即大規(guī)格、高強度、新技術(shù)，需要在品種和規(guī)格、低溫用鋼、集裝箱止裂板、油艙用耐腐蝕鋼、海洋工程裝備用鋼、船用配套設(shè)備用鋼、高效焊接技術(shù)等方面取得更大突破。
隨著船舶大型化、專業(yè)化提出減重、增加有效載重量的要求，對低合金高強度鋼的需求量將大幅增加，如D、E級別中32千克、36千克、45千克甚至60千克級別船板等。特殊性能的鋼材需求也在大幅增加，如大型LNG(液化天然氣)運輸船采用的低溫壓力容器板及其內(nèi)膽大量使用的205雙相不銹鋼等，目前只有日本新日鐵和國內(nèi)極少數(shù)鋼廠形成了正常生產(chǎn)和整船配套供貨的能力。在型材方面，船廠對大規(guī)格的球扁鋼、大型不等邊不等厚角鋼的需求量也將加大，對無縫管的壁厚均勻性和圓度準確性的要求都將提高。
除對品種的要求之外，專家還指出，我國鋼鐵廠生產(chǎn)的船用鋼板規(guī)格尚需要完善。由于建一艘船舶涉及的鋼板品種規(guī)格有上千個，目前，為了滿足大噸位船舶的設(shè)計要求，船廠不得不同時在幾個鋼廠為一艘船舶定貨，而且往往產(chǎn)品在寬度上不能滿足要求，只能通過焊接完成，既降低了鋼材利用率，又增加了建船的勞動強度。從提高造船效率的角度看，船板使用規(guī)格也呈現(xiàn)大型化趨勢。
專家還指出，船舶結(jié)構(gòu)大型化對厚板止裂性能評價技術(shù)需求迫切，鋼鐵行業(yè)亟須開展大型集裝箱用鋼板止裂性評價研究。為保證船體結(jié)構(gòu)強度，超大型集裝箱船大量應用高強度鋼板，萬箱級集裝箱船的高強度鋼用量達到60%以上;同時，為保證安全可靠性，須大量采用板厚規(guī)格超過50毫米的具有止裂功能的超厚板。據(jù)悉，日本已提出“超大型集裝箱船用高強度超厚板止裂性能指標及其測試方法”指南，而我國尚未開展厚板止裂性能評價技術(shù)研究，也未建立相應的測試方法。
此外，鋼鐵行業(yè)還應重視船用配套產(chǎn)品用鋼、船用鋼對大線能量焊接的適應性研究等問題。
汽車行業(yè)：高強度鋼材是汽車輕量化的必然趨勢
節(jié)能減排是汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。業(yè)內(nèi)專家指出，汽車行業(yè)節(jié)能減排除了改善發(fā)動機效率、傳動系統(tǒng)效率和汽車風阻等提高燃油經(jīng)濟性的措施之外，輕量化是必不可少的手段。
汽車輕量化技術(shù)包括先進的設(shè)計技術(shù)和高強度輕量化材料的應用。目前，先進的加工成形技術(shù)、檢測評價技術(shù)等方面已經(jīng)取得了一些進展，包括使用熱沖壓成形、液壓成形、激光拼焊板、差厚板軋制技術(shù)、輥壓成形等技術(shù)，達到減少零件數(shù)量和焊點的目的。但仍有大量的問題和課題需要深入研究。
鋼材是汽車節(jié)能減排的關(guān)鍵。汽車用鋼品種主要包括鋼板、優(yōu)質(zhì)鋼、型鋼、帶鋼、鋼管、金屬制品等。其中，板材(包括熱軋、冷軋鋼板和鍍層板)是生產(chǎn)汽車的最主要原材料，制造一輛轎車約需要薄鋼板600千克~800千克。鋼材在相當長的時間內(nèi)仍將是汽車最主要的原材料，并長期穩(wěn)定在60%~70%的使用比例。汽車的輕量化，要求汽車所采用的鋼材等材料必須自重輕、強度高。
鋼材的高強度是汽車輕量化及節(jié)能減排的必然趨勢。如雙相鋼是車身部分使用較多的一種鋼材，厚度一般為1.2毫米，達到主要結(jié)構(gòu)件所需強度。此外，我國已成功開發(fā)了抗拉強度為540兆帕、590兆帕和640兆帕等級別的雙相鋼，但是產(chǎn)量低，在汽車中的應用范圍有待進一步擴大。用于汽車制造的新型鋼材還有IF鋼(無間隙原子鋼)、TRIP鋼(相變誘發(fā)塑性變形鋼)等。目前，國內(nèi)寶鋼、武鋼等鋼企已經(jīng)能夠批量生產(chǎn)冷軋TRIP鋼，并已應用于國產(chǎn)轎車，但強度級別低于國外先進水平，研發(fā)創(chuàng)新能力有待進一步加強。
“十二五”期間，新能源汽車將得到大力發(fā)展，拉動鋼材需求。業(yè)內(nèi)人士預測，到2015年，新能源汽車的年銷量將達到100萬輛左右。未來幾年內(nèi)，高強度鋼在汽車中的應用將迅速增長，年增長率達到5%。以通用汽車公司為例，預計在車身所用的材料中，雙相鋼約占45%，中強度鋼約占33%，低碳鋼和馬氏體鋼分別約占10%。
來自下游制造業(yè)的呼聲和企盼，引起了鋼鐵業(yè)界人士的高度重視。在這次由中國科協(xié)常委會促進企業(yè)自主創(chuàng)新專門委員會主辦，中信泰富特鋼集團、中國金屬學會承辦的論壇上，中國工程院院士、中國科協(xié)副主席、中國科協(xié)常委會促進企業(yè)自主創(chuàng)新專門委員會主任、中信泰富特鋼集團有限公司董事長劉玠認為，要實現(xiàn)中國鋼鐵工業(yè)“十二五”發(fā)展目標，需要全行業(yè)在工藝、技術(shù)、裝備和產(chǎn)品創(chuàng)新上下工夫。從特鋼技術(shù)創(chuàng)新來說，當前應該特別重視和關(guān)注的：一是高潔凈化學冶金和精確控制化學分析技術(shù);二是凝固過程中的均勻度控制技術(shù);三是成分、加工方式等對產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)和性能的影響;四是減少表面氧化、提高表面質(zhì)量的現(xiàn)場控制技術(shù);五是煉鐵、軋鋼過程中溫度控制技術(shù);六是提高焦炭、大宗原材料等利用率的工藝技術(shù)等。
