鋼鐵工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在黨中央的正確領(lǐng)導(dǎo)下，積極貫徹新發(fā)展理念，著力推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展，取得了顯著成績(jī)。十年來，我國(guó)鋼鐵產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新不斷突破、綠色低碳深入推進(jìn)、智能制造不斷升級(jí)，向國(guó)家和人民交上了一份亮眼的成績(jī)單。
一、國(guó)家重大需求與前沿技術(shù)牽引，鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新瞄準(zhǔn)國(guó)家發(fā)展的重大戰(zhàn)略問題
鋼鐵是支撐國(guó)家發(fā)展的最重要的基礎(chǔ)原材料，對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)技術(shù)、國(guó)防安全、人民生活，具有重要的戰(zhàn)略意義。近年來，美西霸權(quán)主義者對(duì)我國(guó)無理封鎖、制裁，妄圖遏制我國(guó)的快速發(fā)展。我們鋼鐵工作者，擔(dān)當(dāng)起戰(zhàn)略科技力量的重大使命，堅(jiān)持國(guó)家需求導(dǎo)向，戰(zhàn)略任務(wù)導(dǎo)向，聚焦鋼鐵行業(yè)亟待解決的基礎(chǔ)科學(xué)問題、關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈上的“卡脖子”問題，攻堅(jiān)克難，自立自強(qiáng)，自主創(chuàng)新，產(chǎn)出戰(zhàn)略性、關(guān)鍵性、原創(chuàng)性重大成果，保證了我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)的高速發(fā)展，真正擔(dān)當(dāng)起支撐國(guó)家自立自強(qiáng)發(fā)展的重任。
1.1高端硅鋼生產(chǎn)技術(shù)與產(chǎn)品創(chuàng)新
“十八大”以來，我國(guó)鋼鐵工業(yè)面向特高壓輸變電、清潔發(fā)電機(jī)組及新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)等高端硅鋼關(guān)鍵核心材料的重大需求，高端硅鋼技術(shù)實(shí)現(xiàn)代際跨越，硅鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展引領(lǐng)全球。寶鋼自立自強(qiáng)，協(xié)同攻關(guān)，突破極低鐵損取向硅鋼和高端無取向硅鋼制造技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。寶鋼高硅薄帶取向硅鋼一貫制新工藝與產(chǎn)線、耐熱激光刻痕工藝與裝備、薄規(guī)格新能源汽車用高端無取向硅鋼一貫制工藝等標(biāo)志性技術(shù)世界領(lǐng)先。19個(gè)頂級(jí)硅鋼新產(chǎn)品世界首發(fā)，全面覆蓋各規(guī)格最高等級(jí)，領(lǐng)先國(guó)際一個(gè)牌號(hào)以上。建成世界首套薄規(guī)格取向硅鋼高效專有產(chǎn)線和高端無取向硅鋼示范產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。高端硅鋼產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了諸多世界首次、唯一應(yīng)用。應(yīng)用于目前單臺(tái)容量世界領(lǐng)先的1000MW白鶴灘水電站，世界首條、唯一、技術(shù)水平最先進(jìn)的±1100kV昌吉-古泉特高壓直流工程，世界首條、輸送容量最大的±500kV張北柔直工程，目前世界最高比功率（4.9kW/kg）新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)。總體技術(shù)居于世界領(lǐng)先地位，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)高端硅鋼核心材料自主可控，引領(lǐng)全球高端硅鋼領(lǐng)域發(fā)展。
首鋼始終堅(jiān)持自主創(chuàng)新，以技術(shù)進(jìn)步為核心驅(qū)動(dòng)，不斷提升取向電工鋼產(chǎn)品質(zhì)量水平。堅(jiān)持在高端產(chǎn)品研發(fā)、全流程制造、工藝優(yōu)化和用戶應(yīng)用技術(shù)等方面實(shí)現(xiàn)突破。首次開發(fā)了基于組織性能、表面質(zhì)量、板形尺寸以及降低取向硅鋼噪聲的綜合控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)AWV典型值51dB，略優(yōu)于日本制鐵；疊裝系數(shù)優(yōu)于日本制鐵與浦項(xiàng)；0.20mm、0.18mm極薄規(guī)格產(chǎn)品產(chǎn)銷量國(guó)內(nèi)第一。在“雙百萬”變壓器應(yīng)用結(jié)果優(yōu)于日本制鐵2-3dB，滿足了全球節(jié)能低噪聲變壓器發(fā)展需求。
首鋼產(chǎn)品首次應(yīng)用于全球電壓等級(jí)最高、容量最大卷鐵心高鐵牽引變壓器；廣泛應(yīng)用于超、特高壓電力變壓器，包括全球交流電壓等級(jí)最高、容量最大的“雙百萬”變壓器，全球在建裝機(jī)容量最大的白鶴灘、烏東德水電站工程。白鶴灘至江蘇±800kV特高壓直流輸電工程是全球首個(gè)混合級(jí)聯(lián)特高壓直流工程，在世界上首次研發(fā)“常規(guī)直流+柔性直流”的混合級(jí)聯(lián)特高壓直流輸電技術(shù)，集成特高壓直流輸電大容量、遠(yuǎn)距離、低損耗以及柔性直流輸電控制靈活、系統(tǒng)支撐能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，示范引領(lǐng)意義重大。該項(xiàng)目是首鋼高性能取向電工鋼首次應(yīng)用于特高壓直流換流變壓器，是首鋼電工鋼十余年勇攀高峰的又一次重大突破。國(guó)內(nèi)外一大批電站、電網(wǎng)工程應(yīng)用“首鋼制造”，標(biāo)志著首鋼取向電工鋼應(yīng)用實(shí)現(xiàn)特高壓輸電領(lǐng)域全覆蓋，有效支撐了我國(guó)特高壓高端裝備制造的全球領(lǐng)先地位。
1.2高鐵用鋼自主開發(fā)取得重大進(jìn)展
當(dāng)前，我國(guó)已建成世界最現(xiàn)代化的鐵路網(wǎng)和最發(fā)達(dá)的高鐵網(wǎng)。2021年12月30日，隨著京港高鐵安慶至九江段的開通運(yùn)營(yíng)，“八縱八橫”高鐵網(wǎng)中的京港（臺(tái)）通道商丘至深圳段基本貫通。至此，中國(guó)高鐵運(yùn)營(yíng)里程成功突破4萬公里，總里程能圍繞地球赤道一周。我國(guó)鋼鐵企業(yè)為國(guó)家高鐵這張名片增光添彩，驚艷全球，貢獻(xiàn)巨大。
寶武馬鋼高品質(zhì)鐵路機(jī)車用整體車輪關(guān)鍵制造技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先。整體機(jī)車車輪服役條件苛刻、技術(shù)要求高、生產(chǎn)難度高，過去全部依賴進(jìn)口。2001年馬鋼啟動(dòng)了整體機(jī)車車輪的研發(fā)，歷經(jīng)14年，開發(fā)出高韌抗傷損車輪材料設(shè)計(jì)、高潔凈度冶煉連鑄工藝、高精度車輪成型工藝、高強(qiáng)韌匹配熱處理工藝、高精度機(jī)加工與檢測(cè)工藝5項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平，產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化替代，納入國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品，確保了我國(guó)鐵路產(chǎn)業(yè)鏈安全，同時(shí)產(chǎn)品還出口全球知名機(jī)車制造商北美GE、法國(guó)ALSTOM。2021年，我國(guó)自主研制的全球最大牽引功率（28800kW）“神24”機(jī)車用車輪全部由馬鋼自主供應(yīng)。
寶武馬鋼高速車軸鋼產(chǎn)品研發(fā)及關(guān)鍵制備技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先。為滿足標(biāo)準(zhǔn)化動(dòng)車組車軸國(guó)產(chǎn)化的需求，馬鋼歷時(shí)10年，形成高速車軸鋼成分優(yōu)化、超低氧含量控制、大型夾雜物控制及大圓坯偏析和縮孔控制、車軸鋼坯軋制技術(shù)、熱處理技術(shù)及質(zhì)量量化評(píng)價(jià)判定模型的建立及應(yīng)用等技術(shù)創(chuàng)新，成功開發(fā)了時(shí)速250公里、時(shí)速350公里復(fù)興號(hào)高速車軸鋼產(chǎn)品。主要技術(shù)指標(biāo)和產(chǎn)品性能居于國(guó)際領(lǐng)先水平，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自主生產(chǎn)、填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，順利完成了60萬公里的裝車運(yùn)行考核。
首鋼EA4T車軸鋼是目前國(guó)內(nèi)動(dòng)車組及大功率機(jī)車領(lǐng)域使用最為廣泛的車軸鋼牌號(hào)。首鋼在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了EA4T車軸鋼在動(dòng)車組及大功率機(jī)車領(lǐng)域的應(yīng)用，裝車于國(guó)內(nèi)外多種重點(diǎn)車型，助力新基建以及“一帶一路”建設(shè)。首鋼大功率機(jī)車用EA4T鋼，兼具高疲勞強(qiáng)度與高強(qiáng)韌性，國(guó)內(nèi)唯一通過中國(guó)鐵路CRCC認(rèn)證、德國(guó)HPQ認(rèn)證以及西門子認(rèn)證，完成整車60萬公里考核，批量裝車于動(dòng)車組列車，已累計(jì)安全運(yùn)行500萬公里以上；裝車應(yīng)用于國(guó)內(nèi)首次整車出口至歐盟動(dòng)車組列車、“綠巨人”復(fù)興號(hào)、青藏鐵路動(dòng)車組、中老鐵路動(dòng)車組等車型上。裝車應(yīng)用于全球首款4000米高原用電力機(jī)車HXD1C，以及全球最高功率28800kW神24機(jī)車等重點(diǎn)車型。采用首鋼大功率機(jī)車車軸鋼制作的車軸數(shù)量超過10萬支，國(guó)際市場(chǎng)占有率27%，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率60%以上。
南鋼成立產(chǎn)學(xué)研用團(tuán)隊(duì)，結(jié)合自身裝備和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，陸續(xù)開展純凈鋼冶煉及夾雜物塑性化控制、鋼的成分均質(zhì)化控制、裂紋敏感鋼種鑄坯表面質(zhì)量控制、滲碳奧氏體晶粒度控制等技術(shù)研究，明確了軌道交通用鋼開發(fā)的具體目標(biāo)和實(shí)施方案，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軌道交通用鋼生產(chǎn)控制技術(shù)，相繼完成了高鐵彈簧用鋼、制動(dòng)盤用鋼、軌道交通用齒輪鋼等產(chǎn)品開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，逐漸形成了成熟的軌道交通用鋼研發(fā)及生產(chǎn)體系，已初步形成軌道交通用特殊鋼長(zhǎng)材系列化產(chǎn)品，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，解決了“卡脖子”材料問題。
隨著我國(guó)高速鐵路、橋梁建設(shè)等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)金屬線材制品提出了新的功能和更高的技術(shù)需求。法爾勝泓昇集團(tuán)，立項(xiàng)研究高性能特種金屬線材制品關(guān)鍵技術(shù)集成創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化。經(jīng)過十多年的產(chǎn)學(xué)研刻苦攻關(guān)，率先開展了珠光體組織強(qiáng)韌化機(jī)理及微納組織定量表征新技術(shù)研究，開發(fā)出直徑0.08mm、抗拉強(qiáng)度4600MPa的鍍鋅鋼絲。首次系統(tǒng)地開展了金屬線材制品全流程關(guān)鍵共性技術(shù)研究，成功開發(fā)出以高速鐵路用鋼絲繩、橋梁用智能型纜索、超高強(qiáng)度輸送帶用鋼絲繩為代表的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的六大系列高性能特種金屬線材制品，產(chǎn)品屬國(guó)際首創(chuàng)或技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先。開發(fā)了系列核心制造裝備，構(gòu)筑了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的金屬線材制品全流程制造系統(tǒng)，建立了完善的產(chǎn)品、質(zhì)量及工藝等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目產(chǎn)品的大規(guī)模穩(wěn)定化生產(chǎn)，形成了高性能特種金屬線材制品15萬噸/年的生產(chǎn)能力，公司成為全國(guó)鋼絲繩單項(xiàng)冠軍，項(xiàng)目整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
1.3太鋼、鞍鋼：核電用鋼開發(fā)
核電是當(dāng)前調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、減少碳排放的重要手段，是我國(guó)發(fā)展能源行業(yè)的必由之路，核安全是世界各國(guó)最關(guān)心和最需要解決的重要問題。不銹鋼作為核反應(yīng)堆主體設(shè)備制造的關(guān)鍵材料，是反應(yīng)堆制造之骨，其質(zhì)量是核電運(yùn)行的安全基礎(chǔ)。為實(shí)現(xiàn)我國(guó)核電的快速、健康和可持續(xù)發(fā)展，迫切需要解決材料的“卡脖子”問題，在快堆和聚變堆的情況下，奧氏體不銹鋼同時(shí)面臨著高溫、低溫、強(qiáng)中子輻照、強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下的特殊性能需求和材料制造技術(shù)問題。
太鋼核電用高品質(zhì)不銹鋼制造技術(shù)及品種開發(fā)。太鋼以鈉冷快堆的高溫環(huán)境和ITER計(jì)劃極低溫環(huán)境為代表的新一代核電技術(shù)對(duì)奧氏體不銹鋼材料在性能及其制造工藝成熟穩(wěn)定性、質(zhì)量可靠性的高要求為目標(biāo)，依靠自主創(chuàng)新，系統(tǒng)地解決了奧氏體不銹鋼的高純凈度冶煉、性能和組織及其均勻性控制、高耐蝕高強(qiáng)韌性能協(xié)同等關(guān)鍵技術(shù)難題，開發(fā)出系列高品質(zhì)不銹鋼產(chǎn)品，滿足了當(dāng)今最為先進(jìn)的壓水堆、快堆、聚變堆等不同核電技術(shù)的不銹鋼材料需求，實(shí)現(xiàn)我國(guó)核電用關(guān)鍵不銹鋼材料從進(jìn)口到自主、從堆外到堆內(nèi)、從常規(guī)到尖端和從競(jìng)爭(zhēng)到唯一的轉(zhuǎn)變，保障我國(guó)核電工程的快速建設(shè)和安全運(yùn)行，促進(jìn)了我國(guó)核電技術(shù)和事業(yè)的健康發(fā)展，為我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和低碳減排夯實(shí)了基礎(chǔ)。核電用不銹鋼對(duì)核有害元素和夾雜物的控制要求目前以快堆316H不銹鋼的要求為最高。項(xiàng)目針對(duì)快堆316H不銹鋼，研究和開發(fā)超低氫含量控制、深脫氧及夾雜物含量控制以及核有害元素控制等多項(xiàng)冶煉技術(shù)，成為實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)核電不銹鋼生產(chǎn)的基本條件。
2011年至今，自主開發(fā)的核電用高品質(zhì)不銹鋼制造技術(shù)在全流程生產(chǎn)過程中，工藝穩(wěn)定，生產(chǎn)技術(shù)持續(xù)優(yōu)化，關(guān)鍵指標(biāo)穩(wěn)中向好，形成系列化高端產(chǎn)品。2011年到2020年期間，太鋼為重大工程項(xiàng)目提供304型、316型高品質(zhì)不銹鋼核電材料達(dá)6萬多噸，是國(guó)內(nèi)該類材料的主要供貨單位，是寬厚、特厚核級(jí)不銹鋼板的唯一供貨單位，核電不銹鋼市場(chǎng)占有率連續(xù)多年持續(xù)保持第一（60%以上）。太鋼還為我國(guó)新堆型、新技術(shù)核電項(xiàng)目、軍工項(xiàng)目及空間暗物質(zhì)探測(cè)等大科學(xué)研究項(xiàng)目提供了大量的高品質(zhì)不銹鋼材料。中國(guó)快堆產(chǎn)業(yè)化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、中國(guó)國(guó)際聚變能源計(jì)劃執(zhí)行中心等單位給予太鋼很高的評(píng)價(jià)。
鞍鋼核反應(yīng)堆安全殼系列用鋼。“國(guó)和一號(hào)”等防止核泄漏的最后一道安全屏障是反應(yīng)堆安全殼，由于應(yīng)用位置極其關(guān)鍵，因此對(duì)SA-738Gr.B鋼種提出了更為嚴(yán)格的力學(xué)性能、探傷、鋼質(zhì)潔凈度和抗模擬焊后熱處理等綜合性能要求。通過超高潔凈鋼冶煉技術(shù)、高精準(zhǔn)全流程集成控制技術(shù)、精細(xì)組織調(diào)控技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新突破ASME標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)“瓶頸”，創(chuàng)新大厚度鋼板研發(fā)，解決了多項(xiàng)“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)。產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)6-130mm的全厚度規(guī)格覆蓋，廣泛用于建造海陽、彭澤、徐大堡等百萬千瓦級(jí)核電機(jī)組，并率先實(shí)現(xiàn)供貨全球首座國(guó)核示范項(xiàng)目CAP1400核電機(jī)組。
2022年8月，國(guó)家能源局主持召開國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題——大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆核電站《高強(qiáng)度安全殼板研制》綜合績(jī)效評(píng)價(jià)會(huì)，由鞍鋼股份牽頭，聯(lián)合上海核工程研究設(shè)計(jì)院組織實(shí)施的該課題通過驗(yàn)收。該課題以大型先進(jìn)壓水堆示范工程為依托，開展高強(qiáng)度安全殼用鋼研究。經(jīng)項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)的積極攻關(guān)，先后成功解決了化學(xué)成分創(chuàng)新設(shè)計(jì)、金相組織精準(zhǔn)調(diào)控及力學(xué)性能穩(wěn)定控制等關(guān)鍵技術(shù)難題，生產(chǎn)出三種典型規(guī)格鋼板，不僅超額完成了國(guó)家項(xiàng)目任務(wù)合同書的要求，而且鋼板綜合性能遠(yuǎn)高于國(guó)際同類產(chǎn)品，突破了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有反應(yīng)堆安全殼用鋼強(qiáng)度、厚度瓶頸，實(shí)現(xiàn)了理論創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新。首創(chuàng)超厚超寬高強(qiáng)度反應(yīng)堆安全殼用鋼，形成了配套的集成制造及應(yīng)用技術(shù)，建立了我國(guó)自有標(biāo)準(zhǔn)。
1.4鞍鋼：極寒環(huán)境用高強(qiáng)韌易焊接海洋裝備用鋼
極地船舶、超深水海工裝備建造所需的高強(qiáng)韌性、易焊接、服役安全性高、綜合性能優(yōu)異的鋼鐵材料是極地裝備安全性的重要保障。
依托國(guó)家和企業(yè)重大項(xiàng)目，鞍鋼與高校合作，開發(fā)研究極寒環(huán)境用高強(qiáng)韌易焊接海洋裝備用鋼。歷經(jīng)10余年研究，建立了全系列高強(qiáng)、耐低溫、大厚度極寒環(huán)境海工裝備用鋼生產(chǎn)技術(shù)體系，形成滿足耐冰凌磨損、高抗斷、易焊接的極寒環(huán)境用海洋裝備用鋼的軋制、顯微組織調(diào)控等關(guān)鍵技術(shù)。
針對(duì)355-400MPa強(qiáng)度級(jí)別，采用低碳及低碳當(dāng)量合金體系，利用多階段控制軋制技術(shù)，通過板坯全厚度截面溫度場(chǎng)與應(yīng)變場(chǎng)耦合控制，充分實(shí)現(xiàn)奧氏體再結(jié)晶細(xì)化，獲得低碳-細(xì)鐵素體-少珠光體組織，其耐冰磨蝕指標(biāo)優(yōu)于普通AH36產(chǎn)品4倍以上。裂紋尖端張開位移CTOD(-20℃)≥2.8mm，滿足極寒與超低溫船舶材料設(shè)計(jì)服役要求。針對(duì)420-550MPa鋼級(jí)TMCP厚規(guī)格鋼板，發(fā)展了TMCP工藝下的全厚度截面奧氏體細(xì)化技術(shù)，獲得表層組織超細(xì)化、內(nèi)部大角度晶界密度均勻一致的F級(jí)超高強(qiáng)度鋼，心部斷裂韌性NDT≤-70℃，F(xiàn)ATT＜-80℃，屈強(qiáng)比≤0.86，實(shí)現(xiàn)了高端海洋用鋼國(guó)產(chǎn)化、系列化、高品質(zhì)化。創(chuàng)新發(fā)展了基于異構(gòu)馬氏體/貝氏體組織調(diào)控原理及強(qiáng)韌匹配的熱處理技術(shù)，通過馬氏體、高溫退火馬氏體/貝氏體的比例調(diào)控、分布調(diào)控以及晶體學(xué)取向調(diào)控，開發(fā)出屈服強(qiáng)度700MPa，抗拉強(qiáng)度不低于820MPa，最厚達(dá)到86mm海洋平臺(tái)用鋼，滿足了超深水和極寒海域海洋工程裝備特殊設(shè)計(jì)需求。
該項(xiàng)目形成三大系列58個(gè)牌號(hào)產(chǎn)品率先通過船級(jí)社認(rèn)證，首發(fā)產(chǎn)品應(yīng)用于第一條材料國(guó)產(chǎn)化軍用破冰船、“藍(lán)鯨1號(hào)/2號(hào)”等國(guó)內(nèi)外重大海洋工程。2011年至今，生產(chǎn)極寒環(huán)境海洋用鋼75萬噸，促進(jìn)了我國(guó)高端海洋裝備制造業(yè)技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。
1.5河鋼舞鋼：持續(xù)保持國(guó)際第一的鉻鉬鋼
鉻鉬鋼是石油化工、煤化工核心設(shè)備（如加氫反應(yīng)器、氨合成塔、氣化爐、費(fèi)托反應(yīng)器以及焦炭塔、洗滌塔等）的關(guān)鍵材料。該類鋼長(zhǎng)期處于高溫、高壓、氫腐蝕等惡劣服役環(huán)境，對(duì)成分及性能的要求嚴(yán)格，生產(chǎn)工序繁雜、技術(shù)難度大。目前河鋼舞鋼該類鋼板最大供貨厚度為256mm，鋼板最大單重超過50噸，規(guī)格、單重及強(qiáng)度/低溫沖擊韌性匹配指標(biāo)均達(dá)到了國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域的第一、唯一，處于國(guó)際領(lǐng)先水平，解決了長(zhǎng)期制約我國(guó)的石油化工、煤化工關(guān)鍵鋼鐵材料國(guó)產(chǎn)化的瓶頸問題。其中板厚≥110mm的該類鋼板國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率70%（含進(jìn)口鋼板），板厚145mm以上鋼板國(guó)內(nèi)基本處于壟斷地位；技術(shù)指標(biāo)如碳當(dāng)量、X/J系數(shù)及板厚1/2處性能控制水平等達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
河鋼舞鋼結(jié)合國(guó)內(nèi)外石油化工、煤化工項(xiàng)目的需求，開發(fā)的低有害元素純凈鋼專有冶煉工藝、低溫控冷低速大壓下軋制技術(shù)、階梯復(fù)相熱處理控制技術(shù)，保證了10萬噸單打冠軍產(chǎn)品成功供貨于國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)項(xiàng)目及制造廠。如長(zhǎng)時(shí)模焊后-29℃韌性的SA387Gr11Cl2鋼板成功應(yīng)用于美國(guó)林德公司重點(diǎn)石化項(xiàng)目及印度LT公司，使河鋼舞鋼成為此類技術(shù)要求鋼板的唯一供應(yīng)商；部分Cr-Mo鋼產(chǎn)品應(yīng)用于世界首創(chuàng)的航天氣化爐、華誼氣體島廢鍋氣化爐等重點(diǎn)設(shè)備和項(xiàng)目。
1.6首鋼：高性能汽車板
鋅鋁鎂鍍層汽車板作為首鋼商標(biāo)產(chǎn)品，產(chǎn)品覆蓋汽車內(nèi)板、外板及高強(qiáng)結(jié)構(gòu)件，全球首次用鋅鋁鎂鍍層汽車板替代電鍍鋅汽車外板，首次開發(fā)出780MPa級(jí)別鋅鋁鎂鍍層超高強(qiáng)鋼并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)鋼廠生產(chǎn)鋅鋁鎂鍍層汽車板產(chǎn)品的空白，形成了對(duì)成形、焊接、涂裝等生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新和積累，引領(lǐng)國(guó)內(nèi)外鋼鐵行業(yè)對(duì)鋅鋁鎂鍍層汽車材料的探索。產(chǎn)品通過國(guó)內(nèi)外眾多頭部車企的材料認(rèn)證和零件認(rèn)證，率先實(shí)現(xiàn)全車身批量應(yīng)用，解決了用戶對(duì)車身高耐腐蝕性、綠色低碳等核心關(guān)切問題。
首鋼鋅鋁鎂鍍層汽車板產(chǎn)品的開發(fā)和廣泛應(yīng)用，是響應(yīng)國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略、踐行綠色制造的具體行動(dòng)。與傳統(tǒng)純鋅鍍層產(chǎn)品相比，耐蝕性提高2倍，鍍層重量減少三分之一。按照汽車板平均厚度1.5mm計(jì)算，噸鋼的鋅用量能減少大約6kg。2019年至2021年，首鋼鋅鋁鎂鍍層汽車板累計(jì)銷售超過20萬噸，減少鋅用量超過1200噸，減少上游鋅冶煉二氧化碳排放超過4400噸。
高鮮映性免中涂汽車板產(chǎn)品作為首鋼商標(biāo)產(chǎn)品，鮮映性指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，解決了大變形外板高鮮映性涂裝的世界性難題。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于華晨寶馬、上汽大眾、一汽大眾、沃爾沃、長(zhǎng)安福特等合資主機(jī)廠，自主品牌長(zhǎng)城歐拉新能源車幾乎整車外板都使用首鋼免中涂材料。首鋼免中涂外板主要用于吉利汽車的新帝豪、繽越等車型生產(chǎn)，其中新帝豪車型整車外板使用首鋼材料。新型免中涂工藝（2C1B）替代傳統(tǒng)涂裝工藝(3C2B)，將成為汽車行業(yè)踐行“綠色涂裝”理念的發(fā)展趨勢(shì)。該工藝因取消了中涂及烘烤過程，單車可降低VOCs（揮發(fā)性有機(jī)化合物）排放60%以上。
2020年首鋼生產(chǎn)免中涂汽車板約7萬噸，單車重量0.1噸，可制作約34.5萬輛車（成材率按50%計(jì)算）。免中涂工藝下單車的VOCs排放量降低約為4.2125kg，二氧化碳排放量降低約30kg，按34.5萬輛車計(jì)算，年可實(shí)現(xiàn)VOCs排放量降低0.145萬噸，二氧化碳排放量降低1.035萬噸。
增強(qiáng)成形性雙相（DH）鋼是首鋼在國(guó)內(nèi)首發(fā)的第三代先進(jìn)高強(qiáng)鋼產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的雙相鋼相比具有斷后伸長(zhǎng)率高、成形性能好、合金含量低等突出優(yōu)勢(shì)。同等強(qiáng)度條件下，增強(qiáng)成形性雙相延伸率比傳統(tǒng)雙相鋼提高30%以上，可以滿足復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的成形需求，產(chǎn)品性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。該系列產(chǎn)品為復(fù)雜零件的成形需求提供了原材料支撐。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外多家合資及自主品牌的多款車型。
增強(qiáng)成形性雙相（DH）鋼的應(yīng)用可以替代傳統(tǒng)雙相鋼產(chǎn)品，多個(gè)零件設(shè)計(jì)集成為一個(gè)零件，同時(shí)可以通過強(qiáng)度的升級(jí)實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)，采用DH鋼設(shè)計(jì)的零件可以減重10%左右，在汽車輕量化方面具有非常強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
近年來首鋼增強(qiáng)成形性雙相（DH）鋼年產(chǎn)量超過5萬噸，以DH鋼占車身重量5%計(jì)算（材料利用率60%），則可生產(chǎn)汽車100余萬輛。車身每減重100kg，每公里CO2排放減少6.5g，每年行駛2萬公里，每輛車二氧化碳減排近60kg，年可實(shí)現(xiàn)二氧化碳總排放減少6萬余噸。
二、協(xié)同創(chuàng)新，產(chǎn)學(xué)研深度融合，全產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)，強(qiáng)鏈補(bǔ)鏈
在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)中，國(guó)民經(jīng)濟(jì)循環(huán)主要表現(xiàn)為產(chǎn)業(yè)鏈循環(huán)。當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)全球化，主要表現(xiàn)為在全球范圍形成產(chǎn)品內(nèi)分工，即同一種產(chǎn)品的生產(chǎn)、流通和營(yíng)銷環(huán)節(jié)在全球各個(gè)國(guó)家和地區(qū)布局，不同環(huán)節(jié)整合形成了全球產(chǎn)業(yè)鏈。長(zhǎng)期以來，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的跨國(guó)公司大都占據(jù)全球價(jià)值鏈的研發(fā)和營(yíng)銷環(huán)節(jié)，掌握核心和關(guān)鍵技術(shù)，依靠其在全球價(jià)值鏈中的主導(dǎo)地位形成核心競(jìng)爭(zhēng)力，從而占據(jù)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。為數(shù)不多的以我國(guó)為主導(dǎo)的全球價(jià)值鏈在國(guó)外布局時(shí)，一些零部件生產(chǎn)方面擁有關(guān)鍵技術(shù)的國(guó)外供應(yīng)商可能會(huì)對(duì)整條產(chǎn)業(yè)鏈“一劍封喉”。在國(guó)際科技戰(zhàn)中，某些“卡脖子”技術(shù)的斷供、脫鉤更會(huì)導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的斷裂或癱瘓。
因此，我們必須發(fā)揮社會(huì)主義優(yōu)越性，集中力量辦大事，行業(yè)協(xié)同、學(xué)科交叉、產(chǎn)學(xué)研深度融合，組成協(xié)同創(chuàng)新隊(duì)伍，圍繞產(chǎn)業(yè)鏈布局創(chuàng)新鏈，圍繞創(chuàng)新鏈部署產(chǎn)業(yè)鏈，確定上下游、全流程的難點(diǎn)、堵點(diǎn)、短板，開發(fā)關(guān)鍵、共性技術(shù)，強(qiáng)鏈、補(bǔ)鏈，自立自強(qiáng)，建成取得高端產(chǎn)品的整體突破。
2.1南鋼、鞍鋼、太鋼：9Ni與低鎳LNG儲(chǔ)罐用鋼開發(fā)
能源、化工產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)清潔、高效發(fā)展，離不開LNG超低溫儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施建設(shè)。鎳系低溫鋼是建造此類設(shè)施并保證其服役安全的最重要結(jié)構(gòu)材料，被鋼鐵行業(yè)公認(rèn)為技術(shù)難度最大的品種之一。項(xiàng)目之前，我國(guó)鎳系低溫鋼整體落后，頂尖產(chǎn)品9%Ni低溫鋼被日本、歐洲壟斷，是發(fā)展清潔能源“卡脖子”原材料。
為了解決我國(guó)LNG產(chǎn)業(yè)鏈原材料“卡脖子”問題，南鋼、鞍鋼、太鋼等單位積極進(jìn)行9Ni鋼生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化。在9Ni鋼研發(fā)、生產(chǎn)和交付過程中，解決了純凈鋼冶煉、大寬度板坯連鑄、組織精準(zhǔn)調(diào)控和薄規(guī)格鋼板板形控制等全工藝流程技術(shù)難題，形成了完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的9Ni鋼成套生產(chǎn)和加工技術(shù)。
南鋼9Ni鋼產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于中石油、中石化、中海油等國(guó)有能源巨頭和新奧能源、廣州燃?xì)夂完兾魅細(xì)獾让駹I(yíng)及地方能源企業(yè)所屬沿海LNG接收站。其中16萬m3以上容積儲(chǔ)罐已達(dá)到43臺(tái)，LNG年保供能力達(dá)到6500萬噸以上，相對(duì)于標(biāo)煤可減少二氧化碳排放9880萬噸/年。在船用領(lǐng)域已為Evergas等歐美企業(yè)建造了10余條中小型承壓LNG船和大量LNG船載燃料罐，為近海和內(nèi)河船運(yùn)減排也做出了重大貢獻(xiàn)。截止2022年，交付鋼板總量已超20萬噸。
在“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃《低鎳LNG鋼的組織控制原理與關(guān)鍵制造技術(shù)》項(xiàng)目的支持下，匯聚了產(chǎn)學(xué)研用方面南鋼、鞍鋼、太鋼等十八個(gè)單位的研究人員，組成涵蓋煉鋼、連鑄、熱軋、熱處理等協(xié)同創(chuàng)新隊(duì)伍，繼續(xù)進(jìn)行低鎳LNG儲(chǔ)罐用鋼的研究工作。著重研究①微合金化成分設(shè)計(jì)與微結(jié)構(gòu)演變機(jī)理。通過共格析出強(qiáng)化作用，在保證低溫韌性前提下，鋼中[Ni]較9%Ni鋼降低近30%，而-196℃強(qiáng)度提高約65MPa。②超純凈冶煉與無缺陷、均質(zhì)化連鑄技術(shù)。開發(fā)出脫磷及控回磷成套技術(shù)，9%Ni鋼[P]較國(guó)外同類產(chǎn)品降低40%；突破了超低Si冶煉技術(shù)，使6.5%Ni鋼焊接熱影響區(qū)-196℃沖擊功提高近一倍。開發(fā)出鎳系鋼專用連鑄工藝，9%Ni鋼中影響低溫韌性的夾雜物數(shù)量不到國(guó)外同類產(chǎn)品1/2。③組織遺傳規(guī)律及“軋制-熱處理”一體化控制技術(shù)。開發(fā)出“再結(jié)晶控軋-超快冷-亞溫淬火+回火”工藝，使6.5%Ni鋼達(dá)到了9%Ni鋼的-196℃強(qiáng)韌性指標(biāo)。④鎳系低溫鋼產(chǎn)品與用戶技術(shù)。開發(fā)出疊層軋制新技術(shù)，國(guó)際首次生產(chǎn)出寬幅優(yōu)良板形質(zhì)量的鎳系鋼板。開發(fā)出剩磁快速檢測(cè)方法及局部高效消磁裝備，使鎳系鋼剩磁控制在30Gs以下，遠(yuǎn)低于國(guó)外同類產(chǎn)品。
新一代節(jié)Ni型LNG儲(chǔ)罐用鋼，在確保性能和質(zhì)量基礎(chǔ)上，可為客戶大幅節(jié)約材料成本，也為國(guó)家節(jié)約了貴金屬鎳資源。針對(duì)項(xiàng)目需求開發(fā)出配套用低溫鋼筋和套筒等產(chǎn)品，形成超低溫用鋼產(chǎn)品系列，可為超低溫儲(chǔ)罐和容器項(xiàng)目提供關(guān)鍵材料全套整體解決方案。
2.2LNG船儲(chǔ)罐用高錳鋼的開發(fā)
LNG船儲(chǔ)罐除了要求具有良好的低溫力學(xué)性能外，還要求具有極低的熱膨脹系數(shù)，高錳鋼是最為理想的低成本低溫用鋼。
國(guó)家“十三五”項(xiàng)目組織南鋼、鞍鋼、太鋼等十八家單位協(xié)同創(chuàng)新，密切合作，明確了高錳LNG船儲(chǔ)罐用鋼成分設(shè)計(jì)原則和組織性能演變規(guī)律，突破了高錳LNG船儲(chǔ)罐用鋼的超純凈冶煉和大板坯連鑄等關(guān)鍵難題，闡明了低溫韌性的“反尺寸效應(yīng)”與熱處理時(shí)效脆性機(jī)理，提出高溫控制軋制和軋后冷卻工藝，國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了6-60mm厚高錳LNG船儲(chǔ)罐用鋼板的工業(yè)化生產(chǎn)，制定了高錳LNG船儲(chǔ)罐用鋼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及中國(guó)船級(jí)社指南，高錳鋼鋼板已經(jīng)取得ABS、BV、KR船級(jí)社證書，并正在積極推進(jìn)CCS、DNVGL、LR等認(rèn)證。在此基礎(chǔ)上，建造出船舶應(yīng)用的5-20m3C型LNG試驗(yàn)罐并成功進(jìn)行了海試。目前，正在組成研究單位、鋼廠、船級(jí)社、船廠、船東的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行高錳鋼在LNG船儲(chǔ)罐用鋼的示范應(yīng)用。
2.3全產(chǎn)業(yè)鏈合作開發(fā)鈮微合金化高性能橋梁鋼
作為微合金元素Nb的供應(yīng)商的中信金屬公司鈮微合金化技術(shù)中心、作為橋梁鋼生產(chǎn)廠的寶武集團(tuán)、鞍鋼集團(tuán)等企業(yè)、作為橋梁鋼最終用戶的中鐵大橋局，全產(chǎn)業(yè)鏈多方協(xié)同，大力推動(dòng)，積極參與，合作共贏，成功開發(fā)出420MPa、500MPa、690MPa級(jí)的新型橋梁鋼，滿足了我國(guó)重大橋梁工程重大需求。寶武集團(tuán)武漢鋼鐵公司成功開發(fā)的Q420qE（厚度達(dá)到62mm，-40℃沖擊功不低于120J）及其配套焊接材料和成套技術(shù)應(yīng)用于世界首座最大的高速鐵路橋梁～京滬高鐵南京大勝關(guān)橋。該材料的開發(fā)通過Nb微合金化的組織調(diào)控及TMCP加工技術(shù)，首次在厚板領(lǐng)域獲得了以低碳針狀鐵素體為主的微觀組織，具有優(yōu)異的強(qiáng)韌性匹配及焊接性能。寶武集團(tuán)武漢鋼鐵公司和鞍山鋼鐵集團(tuán)公司通過Nb微合金化和低碳貝氏體的控制成套技術(shù)，開發(fā)了Q500qE（厚度達(dá)到65mm，-40℃沖擊功不低于120J）并成功應(yīng)用于世界上首座跨度超千米的公鐵兩用斜拉橋～滬通長(zhǎng)江大橋。寶武集團(tuán)依托“十三五”國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目，采用Nb微合金化技術(shù)成功開發(fā)出了690MPa的橋梁鋼中厚板，并實(shí)現(xiàn)了示范應(yīng)用。至此，我國(guó)形成了從370MPa到690MPa完善的橋梁用鋼材料體系，具有優(yōu)異的低溫韌性及焊接性能。目前，中國(guó)橋梁鋼的開發(fā)、應(yīng)用及產(chǎn)品體系已處于國(guó)際領(lǐng)先水平。
應(yīng)當(dāng)指出的是，中信金屬公司鈮微合金化技術(shù)中心依據(jù)中國(guó)鋼鐵下游行業(yè)對(duì)高端鋼材的強(qiáng)烈需求，努力開發(fā)鈮微合金化技術(shù)和鈮合金化新產(chǎn)品，并努力在企業(yè)中推廣應(yīng)用。含Nb高性能鋼的開發(fā)及應(yīng)用已經(jīng)滲透到橋梁、汽車、建筑、機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域，滿足了國(guó)民經(jīng)濟(jì)相關(guān)方面的重大需求。我國(guó)含鈮鋼品種已由二十世紀(jì)九十年代初的10余個(gè)、年產(chǎn)量3萬余噸，發(fā)展到2021年的300多個(gè)品種、年產(chǎn)量達(dá)到8400萬噸，占我國(guó)粗鋼產(chǎn)量8%以上。含Nb高性能鋼的廣泛應(yīng)用，減少了鋼材用量、降低了生產(chǎn)成本、促進(jìn)了節(jié)能環(huán)保，為鋼鐵行業(yè)的綠色發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。
2.4興澄：全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同開發(fā)國(guó)際領(lǐng)先的軸承鋼
軸承鋼是我國(guó)長(zhǎng)期未解決的“短板”鋼材，高質(zhì)量軸承被別人“卡脖子”。為保證采用連鑄工藝生產(chǎn)的軸承鋼質(zhì)量達(dá)到模鑄及電渣重熔鋼的質(zhì)量水平，并替代進(jìn)口鋼材，興澄特鋼從鋼廠內(nèi)部和鋼廠下游軸承鋼用戶兩個(gè)方面下手，解決軸承鋼全產(chǎn)業(yè)鏈存在的問題，實(shí)現(xiàn)軸承鋼生產(chǎn)的重大突破。
首先，在鋼廠內(nèi)部，在鋼材純凈度、內(nèi)部組織及碳化物改善等方面進(jìn)行了一系列的技術(shù)攻關(guān)。興澄特鋼從原料到產(chǎn)品對(duì)每一道生產(chǎn)工序嚴(yán)格把關(guān)。他們采用專用高爐、使用優(yōu)質(zhì)的鐵精礦、嚴(yán)格按照規(guī)程操作生產(chǎn)專用純凈鐵水。在煉鋼工序，他們開發(fā)純凈鋼冶煉技術(shù)、特殊精煉技術(shù)和100%真空處理。在連鑄工序，液面控制、保護(hù)渣、電磁攪拌、鑄坯冷卻等關(guān)鍵環(huán)節(jié)都采用特殊的控制方法，以消除鑄坯凝固中形成的偏析、疏松、夾雜等缺陷。在軋制工序，采用了鑄坯粗軋前表面快速冷卻和軋后超快冷等技術(shù)。為了改善連鑄坯生產(chǎn)的滾動(dòng)體的均勻度，從2013年開始，每年不斷地總結(jié)數(shù)據(jù)，目前產(chǎn)品已成功應(yīng)用于鋼球生產(chǎn)，耐久試驗(yàn)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。
其次，考慮到軸承的高端化其實(shí)又是產(chǎn)業(yè)鏈問題，所以，他們與國(guó)內(nèi)外下游的軸承鋼客戶緊密結(jié)合、相互合作。客戶不但提出興澄軸承鋼目前存在的問題，而且根據(jù)軸承鋼的發(fā)展提出新的產(chǎn)品發(fā)展要求，興澄特鋼則不斷整改，逐步改進(jìn)冶金與加工工藝，努力向用戶提供滿足用戶質(zhì)量需求的材料。高端軸承制造，特別需要軸承鋼的生產(chǎn)與軸承制造廠的軸承設(shè)計(jì)、軸承材料等級(jí)選用、加工、熱處理、裝配、潤(rùn)滑、密封等整個(gè)生產(chǎn)流程緊密配合，全流程無死角地全面提升自己的服務(wù)水平，從而從整體上提升國(guó)產(chǎn)軸承的質(zhì)量。因此，在軸承鋼研發(fā)過程中，他們充分與國(guó)際一流的軸承制造企業(yè)開展交流，將用戶使用材料的工況、加工及熱處理等工藝和興澄特鋼的冶金、軋制工藝結(jié)合在一起，來改善和提高軸承使用壽命，共同推動(dòng)全球軸承行業(yè)的進(jìn)步。
目前，興澄的產(chǎn)品質(zhì)量控制已經(jīng)達(dá)到了很高的水平。即使與國(guó)際知名軸承鋼制造商相比，興澄特鋼軸承鋼的各項(xiàng)指標(biāo)也顯現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。興澄特鋼高標(biāo)準(zhǔn)軸承鋼總氧含量（T[O]）能夠穩(wěn)定控制在5ppm以下（國(guó)標(biāo)T[O]≤12ppm，國(guó)際高標(biāo)準(zhǔn)T[O]≤6ppm），粒徑>2μm的夾雜物指數(shù)<1.0，這一質(zhì)量指標(biāo)世界領(lǐng)先。
國(guó)內(nèi)軸承鋼年產(chǎn)量約為350萬噸，其中興澄特鋼軸承鋼產(chǎn)量約90萬噸，其中近80%供應(yīng)國(guó)際知名軸承制造商。從2010年至今，興澄特鋼向世界知名軸承企業(yè)累計(jì)供應(yīng)軸承鋼將近500萬噸。瑞典斯凱孚、德國(guó)舍弗勒、日本NSK、NTN、法國(guó)SNR等世界知名軸承制造商都是興澄特鋼長(zhǎng)期而穩(wěn)定的戰(zhàn)略客戶。作為上述有影響力但十分挑剔的軸承制造企業(yè)的供應(yīng)商，興澄特鋼以產(chǎn)品質(zhì)量和優(yōu)質(zhì)服務(wù)取勝，全產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)，與用戶合作、共贏，掌握、創(chuàng)新軸承鋼的生產(chǎn)技術(shù)，多年來以“客戶高滿意度”譽(yù)滿全球。
2.5汽車用超高強(qiáng)熱成形鋼
鋁硅鍍層熱成形鋼是目前強(qiáng)度最高的車身用材，是車身輕量化最經(jīng)濟(jì)有效的解決方案，2021年其全球產(chǎn)量約400萬噸（國(guó)內(nèi)超80萬噸）。但是，自歐洲鋼鐵巨頭企業(yè)1999年提出1500MPa級(jí)鋁硅鍍層熱沖壓鋼生產(chǎn)技術(shù)以來，其韌性問題至今未突破。而且，獨(dú)家企業(yè)技術(shù)壟斷的局面，推高了車企采購(gòu)成本。
一項(xiàng)技術(shù)，要從紙上到車上，從設(shè)想到應(yīng)用，必須跨越鋼材生產(chǎn)廠的軋制、熱處理、涂鍍等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，跨越汽車零件廠加熱、熱沖壓等工序，還必須在主機(jī)廠完成焊接集成、涂裝等制造環(huán)節(jié)，必須能夠經(jīng)得起各工序、各個(gè)方面的嚴(yán)格考驗(yàn)。只有各方均滿意、均受益，這項(xiàng)技術(shù)才有可能突破重圍，走到車上。
從2017年開始，本鋼、北汽新能源等企業(yè)與高校合作，采用釩微合金化技術(shù)，世界首發(fā)2000MPa級(jí)熱沖壓鋼裸板在新車型應(yīng)用，取得高強(qiáng)熱沖壓鋼的首次突破。基于多年的基礎(chǔ)研究積累，東北大學(xué)易紅亮教授等提出鋁硅涂層與基體“界面富碳致脆理論”，采用薄鍍層技術(shù)減少界面移動(dòng)和界面微脫碳，從而消除界面碳富集，實(shí)現(xiàn)了鋁硅鍍層熱沖壓鋼VDA彎曲韌性同比提升20%，降低了1500MPa鋁硅鍍層熱沖壓鋼延遲開裂風(fēng)險(xiǎn)，提高了2000MPa鋁硅鍍層熱沖壓鋼抗延遲斷裂能力。該技術(shù)與目前國(guó)外壟斷企業(yè)的厚鍍層產(chǎn)品體系采用相反的技術(shù)思想，形成新的知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，打破了國(guó)外企業(yè)的獨(dú)家技術(shù)壟斷，提高了產(chǎn)品的成形質(zhì)量。
這種薄鍍層熱沖壓鋼在涂裝、焊接工序也有優(yōu)異的表現(xiàn)。在厚鍍層熱沖壓鋼沖壓過程中，經(jīng)常會(huì)在鍍層中產(chǎn)生微米級(jí)的空洞，稱為柯肯達(dá)爾空洞，焊接受熱時(shí)空洞長(zhǎng)大。采用薄鍍層解決了這些焊接及耐蝕問題。課題組發(fā)明的熱沖壓鋼鋁硅鍍層高效吸熱和階梯快速加熱技術(shù)，將鋁硅鍍層熱沖壓鋼爐內(nèi)加熱時(shí)間同比縮短了35%。因而，熱沖壓成形零部件企業(yè)，也可以從新技術(shù)中獲益。由獨(dú)家供應(yīng)商變?yōu)槎嗉夜?yīng)商，可解決采購(gòu)成本問題。所以，這項(xiàng)技術(shù)受到了熱沖壓成形零部件企業(yè)的熱烈歡迎。
依據(jù)25%偏置碰撞新法規(guī)，激光拼焊一體式熱沖壓成形門環(huán)替代現(xiàn)有多零件電阻點(diǎn)焊總成應(yīng)為最優(yōu)解決方案。但是，國(guó)外的厚鍍層激光拼焊技術(shù)復(fù)雜，需要對(duì)鋁硅涂層進(jìn)行脈沖激光消溶剝離，提高了生產(chǎn)成本。在采用薄鍍層時(shí)，可以利用薄鍍層的天然優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)免剝離激光焊接技術(shù)，降低了焊接工作的難度，提高了生產(chǎn)效率。產(chǎn)品的獨(dú)特性能和簡(jiǎn)單易行的生產(chǎn)工藝，給主機(jī)廠終端用戶帶來重大突破，受到汽車主機(jī)廠的普遍歡迎。打破壟斷，采購(gòu)成本大幅降低；韌性提高，優(yōu)化車身設(shè)計(jì)，焊接、涂裝等關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)從中受益。
整個(gè)創(chuàng)新過程經(jīng)過多種工程環(huán)節(jié)，新技術(shù)的開發(fā)者必須從產(chǎn)業(yè)鏈的終端應(yīng)用開始尋找問題，仔細(xì)研究分析產(chǎn)業(yè)鏈的每個(gè)環(huán)節(jié)，定義企業(yè)需求，通過廠校融合聯(lián)動(dòng)帶來技術(shù)進(jìn)步，逐個(gè)解決產(chǎn)業(yè)鏈上痛點(diǎn)，讓產(chǎn)業(yè)鏈上每個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)都從創(chuàng)新中獲利，并保證最終產(chǎn)品不增加成本。
三、工藝-裝備-產(chǎn)品-服務(wù)一體化創(chuàng)新
在鋼鐵生產(chǎn)過程中，工藝是“龍頭”，裝備是手段，產(chǎn)品是結(jié)果，服務(wù)是終極目標(biāo)。所以，必須“工藝-裝備-產(chǎn)品-服務(wù)一體化”，以實(shí)現(xiàn)服務(wù)用戶的最終目標(biāo)。裝備的開發(fā)，過去是我國(guó)鋼鐵行業(yè)的短板，主要依靠國(guó)外的先進(jìn)裝備技術(shù)。近10年來，這一情況有了很大的變化，自主創(chuàng)新的先進(jìn)工藝和裝備在我國(guó)產(chǎn)品的研發(fā)方面發(fā)揮了巨大的推進(jìn)和保證作用。
3.1多層金屬?gòu)?fù)合工藝制備復(fù)合板
特種復(fù)合板是兩種或兩種以上不同材料以某種方式組合而成的一種新材料，其兼具覆材優(yōu)異的耐蝕、耐磨、耐熱等性能及基材的高強(qiáng)度及高韌性，可最大限度地發(fā)揮覆材和基材各自優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)單一金屬材料無法滿足的綜合性能要求，且節(jié)約貴重金屬，降低成本，是一種具有良好發(fā)展前景的多功能性材料。
南鋼自2014年開始采用真空制坯-軋制復(fù)合法研制特種復(fù)合板，先后開發(fā)了不銹鋼/鋼、鎳基合金/鋼、鈦/鋼等金屬?gòu)?fù)合板，產(chǎn)品覆蓋了結(jié)構(gòu)、橋梁、管線、船舶、壓力容器等領(lǐng)域。南鋼承擔(dān)國(guó)家863項(xiàng)目，開發(fā)了國(guó)際領(lǐng)先的熱軋鈦/鋼復(fù)合板系列新產(chǎn)品，并成為國(guó)內(nèi)首家通過熱軋鈦/鋼復(fù)合板評(píng)審的企業(yè)。南鋼開發(fā)出345-500MPa級(jí)高強(qiáng)韌及耐候橋梁鋼與不銹鋼復(fù)合板，實(shí)現(xiàn)鐵路鋼橋用不銹鋼復(fù)合板的產(chǎn)品全覆蓋。同時(shí)解決兩種金屬變形抗力差異大變形不協(xié)調(diào)問題，開發(fā)出超級(jí)奧氏體不銹鋼復(fù)合板及鎳基合金復(fù)合板等，產(chǎn)品各項(xiàng)性能優(yōu)異，南鋼特種復(fù)合板實(shí)現(xiàn)高端化發(fā)展。
南鋼復(fù)合板在高鐵橋梁、輸油管線、容器儲(chǔ)罐等領(lǐng)域獲得良好應(yīng)用。南鋼橋梁用不銹鋼復(fù)合板供貨量國(guó)內(nèi)第一，成功應(yīng)用于多項(xiàng)大橋國(guó)家重點(diǎn)/重大工程。
3.2包鋼、武鋼：薄板坯連鑄直接熱軋雙相鋼帶材
2013年11月，包鋼與高校合作，在其CSP生產(chǎn)線改造后的超快冷系統(tǒng)采用后置式布置（層流冷卻后、卷取機(jī)前），主要用于生產(chǎn)低成本抗拉強(qiáng)度540MPa級(jí)和590MPa級(jí)熱軋雙相鋼。該項(xiàng)目突出的技術(shù)難題在于開發(fā)具有高冷卻能力的超快冷設(shè)備，滿足全系列厚度規(guī)格低成本熱軋雙相鋼（厚度規(guī)格≤11mm）高組織均勻性產(chǎn)品開發(fā)及生產(chǎn)需求。超快冷系統(tǒng)具有的高強(qiáng)度冷卻能力，冷卻后帶鋼板形良好，過程工藝參數(shù)控制精度高，生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定，真正實(shí)現(xiàn)了冷卻強(qiáng)度大、裝備一流、產(chǎn)品性能穩(wěn)定的既定目標(biāo)要求，開發(fā)形成理想的低成本經(jīng)濟(jì)型熱軋雙相鋼生產(chǎn)裝備及工藝技術(shù)。
熱軋雙相鋼作為包鋼CSP熱軋線開發(fā)生產(chǎn)的高附加值特色產(chǎn)品，通過超快冷系統(tǒng)全面升級(jí)改造，全面提升了包鋼CSP熱軋雙相類產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定性，推進(jìn)產(chǎn)品規(guī)格和強(qiáng)度等級(jí)系列化、特色化，尤其是在高強(qiáng)度、厚規(guī)格等產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)方面得到豐富和完善，對(duì)進(jìn)一步增強(qiáng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，做大做強(qiáng)包鋼熱軋帶鋼雙相鋼產(chǎn)品具有重要意義。
武鋼CSP產(chǎn)線設(shè)計(jì)產(chǎn)品厚度規(guī)格0.8-12.7mm，生產(chǎn)能力250萬噸/年。2020年，武鋼CSP短流程產(chǎn)線已經(jīng)生產(chǎn)出雙相鋼系列DP600、DP780以及DP1180等，基于DP系列材料制定全新的工藝路線及生產(chǎn)制造過程控制核心參數(shù)，利用現(xiàn)有的分段冷卻控制模型與空冷段設(shè)計(jì)布局、精確的冷卻計(jì)算速率公式，以及科學(xué)合理的冷卻策略和空冷段長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)，來實(shí)現(xiàn)不同牌號(hào)鋼種性能的精準(zhǔn)控制，克服了短流程產(chǎn)線在生產(chǎn)DP系列鋼種中存在的固有困難，為CSP在雙相鋼、特殊鋼等產(chǎn)品的生產(chǎn)、開發(fā)奠定基礎(chǔ)。精軋溫度、中間溫度、空冷時(shí)間、卷取溫度和軋制速度的精確控制是熱軋雙相鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵，是冷卻過程的重要控制目標(biāo)。利用CSP層流冷卻系統(tǒng)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，結(jié)合雙相鋼生產(chǎn)技術(shù)，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，最薄厚度1.2mm，不良率≤0.65%。它具有成本低、強(qiáng)度高、板厚薄、屈強(qiáng)比低等特點(diǎn)，其性能和質(zhì)量達(dá)到了冷軋同級(jí)別雙相鋼的標(biāo)準(zhǔn)要求，可以實(shí)現(xiàn)以熱代冷，在汽車工業(yè)中推廣用熱軋基材代替冷軋基材完成冷輾擴(kuò)工藝具有重要意義。
3.3日照：薄板坯連鑄無頭熱軋雙相鋼帶材
日照鋼鐵引進(jìn)意大利開發(fā)的薄板坯連鑄連軋無頭軋制技術(shù)，與國(guó)內(nèi)高校合作，進(jìn)行成分設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)，憑借該ESP產(chǎn)線恒穩(wěn)、恒溫控制及超快冷能力，成功生產(chǎn)超薄規(guī)格（1.4-3.0mm）熱軋雙相鋼，成為國(guó)內(nèi)首家能夠穩(wěn)定批量生產(chǎn)熱軋超薄規(guī)格雙相鋼生產(chǎn)企業(yè)。該產(chǎn)品的成功開發(fā)，填補(bǔ)超薄規(guī)格熱軋雙相鋼市場(chǎng)空白。ESP產(chǎn)線生產(chǎn)的超薄規(guī)格雙相鋼產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車前后防撞梁、座椅橫梁、防撞梁配件和加強(qiáng)板等，通過了國(guó)內(nèi)某汽車主機(jī)廠認(rèn)證，將在“以熱代冷”上開拓更廣闊的前景。ESP產(chǎn)線生產(chǎn)DP590雙相鋼馬氏體組織細(xì)小彌散均勻分布，汽車防撞梁本體及門檻加強(qiáng)件主板表面良好，滿足使用要求。
3.4寶鋼：自主集成高強(qiáng)鋼熱處理生產(chǎn)線生產(chǎn)汽車用高強(qiáng)鋼
先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板是汽車實(shí)現(xiàn)“減重節(jié)能”和綠色發(fā)展的關(guān)鍵材料，代表了汽車用鋼的發(fā)展方向，也是國(guó)際高強(qiáng)鋼競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵技術(shù)。其中鋼板的快速冷卻和熱處理溫度的精準(zhǔn)調(diào)控是生產(chǎn)先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板的核心技術(shù)。寶鋼自主開發(fā)了高濃度氫氣和水淬冷卻技術(shù)，冷卻速度分別為140℃/s和1000℃/s，集成了兼有普冷和熱鍍鋅的多功能柔性化超高強(qiáng)鋼專用生產(chǎn)線。利用這套生產(chǎn)線，不僅迅速提高了我國(guó)汽車用高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)和技術(shù)水平，而且在國(guó)際上率先成功試制出了第三代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼淬火配分鋼（QP）,其中最高強(qiáng)度達(dá)到了國(guó)際最高水平的1700MPa，并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，改變了我國(guó)汽車板研發(fā)長(zhǎng)期跟跑的局面，帶動(dòng)了我國(guó)高強(qiáng)鋼技術(shù)的整體發(fā)展。
3.5南鋼：超高強(qiáng)工程機(jī)械用鋼和耐磨板（厚度5-120mm，最大寬度4200mm）
超高強(qiáng)工程機(jī)械用鋼和耐磨板主要應(yīng)用在大噸位汽車吊、履帶吊的吊臂、拉板等關(guān)鍵部位，鋼板要求強(qiáng)韌性匹配、性能波動(dòng)小、內(nèi)應(yīng)力小、折彎一致性好、易加工、易焊接等，生產(chǎn)難度極高。長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)890MPa及以上級(jí)別超高強(qiáng)產(chǎn)品主要依靠進(jìn)口，不僅售價(jià)極高，而且交貨周期長(zhǎng)，制約了我國(guó)相關(guān)制造業(yè)的發(fā)展。
南鋼率先與高校、三一重工、徐工等企業(yè)聯(lián)合，走產(chǎn)銷研用深度融合模式，開發(fā)出Q890、Q960、Q1100、Q1300系列超高強(qiáng)鋼板，鋼板兼具良好的力學(xué)性能和加工性能，成功替代進(jìn)口王牌產(chǎn)品，打破了國(guó)外產(chǎn)品的壟斷，很好地滿足了國(guó)內(nèi)工程機(jī)械企業(yè)的需求，提升了在國(guó)際舞臺(tái)的競(jìng)爭(zhēng)力。南鋼供貨規(guī)格：厚度5-120mm，最大寬度達(dá)到4200mm，全面覆蓋市場(chǎng)需求。通過近幾年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)的超高強(qiáng)鋼板已全面實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。
3.6南鋼：開發(fā)寬薄板穩(wěn)定化生產(chǎn)工藝，供貨我國(guó)首艘豪華郵輪建造
南鋼根據(jù)我國(guó)船舶工業(yè)對(duì)超薄規(guī)格中厚板的需求，利用引進(jìn)3800爐卷軋機(jī)和5000寬厚板軋機(jī)的裝備優(yōu)勢(shì)，首創(chuàng)提出爐卷軋機(jī)和寬厚板軋機(jī)鋼板厚度控制方法，平均厚度公差為0-0.2mm，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋼板重量的精確控制；開發(fā)了寬薄板板形控制技術(shù)，解決了生產(chǎn)過程中溫降快、板形差的技術(shù)難題；提出了薄板特殊軋制工藝，實(shí)現(xiàn)了4mm厚3500mm寬和5mm厚3500mm寬薄板的穩(wěn)定生產(chǎn)，突破了傳統(tǒng)中厚板軋機(jī)生產(chǎn)的極限規(guī)格；攻克了寬薄板高效焊接的難題，利用低碳當(dāng)量、微合金成分設(shè)計(jì)，解決了薄板焊接接頭冷速快、淬硬性高的難題。通過裝備升級(jí)和工藝技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了郵輪用寬薄板的穩(wěn)定生產(chǎn)。
南鋼成功供貨國(guó)內(nèi)首艘豪華郵輪項(xiàng)目和第一艘極地探險(xiǎn)郵輪項(xiàng)目。郵輪用寬薄板的成功研發(fā)，打破長(zhǎng)期以來國(guó)外在產(chǎn)品規(guī)格、加工制造等環(huán)節(jié)的技術(shù)壁壘，打破國(guó)際壟斷、填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，具有重要的戰(zhàn)略意義。
3.7河鋼舞鋼：裝備創(chuàng)新帶動(dòng)厚規(guī)格高端產(chǎn)品，解決“卡脖子”問題
河鋼舞鋼通過技術(shù)、設(shè)備升級(jí)，增強(qiáng)了自主創(chuàng)新能力，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。潔凈鋼冶煉技術(shù)、大鋼錠技術(shù)、大壓下量等技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，鋼板強(qiáng)韌性、硬度、內(nèi)部質(zhì)量、不平度等各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
河鋼舞鋼與高校、特鋼企業(yè)等深入合作，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，以裝備創(chuàng)新提供新的工藝手段，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力與新產(chǎn)品開發(fā)能力。舞鋼在國(guó)內(nèi)率先立項(xiàng)建設(shè)50噸級(jí)雙極串聯(lián)抽錠式板坯電渣爐，集中了低頻供電、雙極串聯(lián)、結(jié)晶器等先進(jìn)工藝技術(shù)，是目前國(guó)內(nèi)唯一、斷面尺寸世界最大的大型板坯電渣爐。舞鋼公司自主優(yōu)化和改進(jìn)了控制軟件、自行設(shè)計(jì)了不同厚度結(jié)晶器并擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，自主開發(fā)了電渣錠冷卻控制、結(jié)晶器錐度調(diào)整、適合抽錠式電渣爐新渣系等新技術(shù)。河鋼電渣鋼板廣泛應(yīng)用于模具鋼制造業(yè)領(lǐng)域及我國(guó)第三代核電、超超臨界火電、超大型水電、大型風(fēng)電和大飛機(jī)工程等特大重點(diǎn)工程的高端裝備制造領(lǐng)域，替代進(jìn)口。其中研發(fā)的420mm塑料模具鋼WSM718以軋代鍛，用于國(guó)內(nèi)大型模具制造；20MnNiMo鋼板應(yīng)用于國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)項(xiàng)目8萬噸模鍛壓機(jī)用鋼；最大厚度290mmSXQ500D-Z35、285mmSXQ550-Z35、350mmS355J2等Z向性能鋼板應(yīng)用于三峽工程等世界百萬千瓦級(jí)水電機(jī)組重大水電站項(xiàng)目；最大厚度220mm臨氫鋼16MnR（HIC）和12Cr2Mo1R鋼板用于石油化工設(shè)備；大厚度Q460C鋼板用于出口的達(dá)涅利風(fēng)電用鋼；350mm特厚E36-Z35級(jí)船板出口船用設(shè)備制造等，產(chǎn)品填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，替代進(jìn)口，產(chǎn)品性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，得到用戶好評(píng)。
河鋼舞鋼研發(fā)的220mm大厚度水電用SXQ500D、SXQ345C、S355J2、S460N、SX610CF、SX780CF等數(shù)個(gè)新品種鋼板，采用電渣重熔生產(chǎn)，既保證了大厚度水電鋼探傷優(yōu)良，又保證了鋼板性能均勻性。成功打破了國(guó)外壟斷，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，并達(dá)到世界先進(jìn)水平，得到用戶一致好評(píng)，廣泛應(yīng)用于烏東德、白鶴灘、豐寧、績(jī)溪等數(shù)個(gè)大型水電站建設(shè)，大大推進(jìn)了我國(guó)大型水電大電機(jī)機(jī)組用鋼國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。
180-210mm厚度齒條鋼是海洋平臺(tái)和風(fēng)電安裝船自升式樁腿關(guān)鍵部件，采用低碳NiCrMoV成分體系和淬火+回火技術(shù)路線，具有高強(qiáng)度、高韌性、可焊接性和耐腐蝕性等綜合優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)模鑄-熱軋-水槽淬火-回火的生產(chǎn)工藝，存在大尺寸鑄錠、壓縮比不足、淬火冷卻強(qiáng)度低三個(gè)關(guān)鍵難題，特厚齒條鋼心部強(qiáng)度和韌性低成為工程推廣應(yīng)用的主要瓶頸。
在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目——“高強(qiáng)度、大規(guī)格、易焊接海洋工程用鋼及應(yīng)用”支持下，采用“裝備-工藝-產(chǎn)品”一體化研究方案，與高校合作自主研制世界首套300mm特厚板輥式淬火機(jī)等關(guān)鍵裝備，設(shè)計(jì)高淬透性NiCrMoV合金體系，闡明特厚鋼板淬火尺寸效應(yīng)機(jī)理，掌握高強(qiáng)度特厚海工鋼組織與性能均勻化調(diào)控的ESR-RQ關(guān)鍵技術(shù)，完成了210mm厚度690MPa級(jí)和180mm厚度785MPa級(jí)齒條鋼工業(yè)試制。舞鋼新建的特厚鋼板輥式淬火裝備，為大單重、大斷面、特殊用途厚板熱處理產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用奠定裝備技術(shù)基礎(chǔ)。177.8-210mm厚齒條鋼心部冷速達(dá)到0.7℃/s，馬氏體含量達(dá)到70%以上，為1/2沖擊韌性提供了組織基礎(chǔ)。厚板產(chǎn)品全厚度方向強(qiáng)度與韌性均滿足國(guó)際規(guī)范的指標(biāo)要求，完成了焊接、切割等造船工藝適應(yīng)性評(píng)價(jià)，其中210mm厚690MPa齒條鋼通過了美國(guó)ABS船級(jí)社認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)了首批示范應(yīng)用，180mm厚度785MPa齒條鋼于2021年完成切齒和焊接評(píng)價(jià)。實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)最厚210mm、強(qiáng)度最高785MPa海洋工程用齒條鋼板工業(yè)化生產(chǎn)，滿足了我國(guó)500英尺自升式海洋平臺(tái)樁腿分段示范應(yīng)用、2500噸海上風(fēng)電安裝船升降系統(tǒng)的制造需求，為推動(dòng)我國(guó)鋼鐵行業(yè)高端海工鋼產(chǎn)品化進(jìn)程、提升高端海洋裝備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力作出了貢獻(xiàn)。河鋼舞鋼成為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)超厚熱處理鋼板的“單打世界冠軍”。
3.8鞍鋼、南鋼：新一代控軋控冷技術(shù)與裝備支撐集裝箱船用高止裂性用鋼研發(fā)
集裝箱船超大型化能夠顯著降低建造成本、運(yùn)營(yíng)成本和能耗，因此超大型化成為集裝箱船發(fā)展的趨勢(shì)。由于敞開型船體結(jié)構(gòu)特征，導(dǎo)致船體艙口圍頂板、腹板等部位長(zhǎng)期處于高應(yīng)力狀態(tài)，在船舶自身載重及風(fēng)、浪等外力作用下，容易發(fā)生低應(yīng)力脆性斷裂，嚴(yán)重威脅船舶安全。為保證航行安全，國(guó)際船級(jí)社規(guī)范明確要求在已發(fā)生斷裂部位采用高止裂韌性鋼板。2013年國(guó)際船級(jí)社提出-10℃止裂韌性≥6000N/mm3/2的止裂性能指標(biāo)。鞍鋼創(chuàng)新性提出基于TMCP新工藝的多相組織調(diào)控原理，控制多階段再結(jié)晶組織細(xì)化及相變，形成具有軟硬相匹配的高強(qiáng)塑性、低屈強(qiáng)比、高止裂性和優(yōu)良焊接性能的止裂鋼核心生產(chǎn)技術(shù)，產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)達(dá)到當(dāng)時(shí)國(guó)際領(lǐng)先水平。
2021年船級(jí)社又將80-100mm厚鋼板-10℃止裂韌性≥8000N/mm3/2納入到新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，極大提高了特厚止裂鋼板的生產(chǎn)技術(shù)門檻。在這種背景下，南京鋼鐵與高等學(xué)校合作，2020年，在對(duì)大厚度止裂鋼本質(zhì)深度理解的基礎(chǔ)上，提出高滲透性軋制技術(shù)、往復(fù)相變控軋工藝、軋后冷卻規(guī)程、低壓縮比軋制條件下鐵素體貝氏體組織的相變機(jī)制、脆性裂紋的止裂因素等多方面基礎(chǔ)研究。該項(xiàng)目利用我國(guó)自主開發(fā)的機(jī)架間超快冷控制軋制系統(tǒng)和自主創(chuàng)新的新一代控制軋制技術(shù)，開發(fā)出相變時(shí)序控制、織構(gòu)控制、溫控-形變耦合高滲透性軋制等核心關(guān)鍵制造技術(shù)，突破連鑄坯與鋼板厚度壓縮比過低的約束，明確大厚度止裂鋼中Mn、Mo、Ni等元素的具體作用和不同工藝條件下的最佳添加量，闡明了基體組織對(duì)低溫韌性和止裂性能的影響，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高止裂韌度特厚鋼板技術(shù)體系并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在國(guó)內(nèi)率先研發(fā)出100mm厚EH47、EH40止裂鋼板，-10℃止裂韌性分別為9041N/mm3/2和9951N/mm3/2，厚度規(guī)格和止裂韌性均達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，徹底打破國(guó)外高止裂韌性鋼板的技術(shù)壁壘。目前，南鋼50-95mm厚EH40、EH47止裂鋼已整單應(yīng)用于多條全球最大的24000TEU集裝箱船，并實(shí)現(xiàn)了100mm厚止裂鋼全球唯一供貨。
3.9寶鋼、東大：自主創(chuàng)新管材控軋控冷技術(shù)與裝備，引領(lǐng)鋼管生產(chǎn)技術(shù)更新?lián)Q代
熱軋無縫鋼管是核電火電、油氣鉆采、裝備制造等領(lǐng)域不可替代的高安全性基礎(chǔ)原材料。然而由于高溫?zé)彳埡铜h(huán)形斷面原因，廣泛應(yīng)用于板材領(lǐng)域的控軋控冷組織調(diào)控技術(shù)卻難以應(yīng)用于熱軋無縫鋼管生產(chǎn)，提升管材性能只能依賴添加合金元素和離線熱處理。四十余年來，國(guó)內(nèi)外相繼開展了大量的鋼管控冷技術(shù)開發(fā)工作，但由于無法實(shí)現(xiàn)鋼管冷卻過程的溫度均勻性控制，幾無成功先例，成為領(lǐng)域內(nèi)國(guó)際性難題。突破在線組織性能調(diào)控已成為熱軋無縫鋼管高質(zhì)綠色化生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。2013年起，東北大學(xué)與寶鋼股份合作，歷經(jīng)7年終于攻克這一世界難題。
他們率先開發(fā)出具有內(nèi)外壁快速均勻冷卻和直接淬火功能的熱軋無縫鋼管在線控制冷卻技術(shù)與裝備，并在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)工業(yè)化穩(wěn)定應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)PQF460機(jī)組鋼管軋后全部10-36m長(zhǎng)度鋼管的控制冷卻及直接淬火。
開發(fā)出基于在線冷卻溫控模型、鋼管全長(zhǎng)溫度動(dòng)態(tài)自適應(yīng)算法及多流程工藝控制策略的熱軋無縫鋼管在線控制冷卻自動(dòng)化系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了高效（匹配最快40s熱軋節(jié)奏）、均勻（全長(zhǎng)/周向控溫精度±20℃）穩(wěn)定生產(chǎn)，管形及直度良好（橢圓度＜1%D，直度＜5mm/m）。
基于在線控制冷卻和淬火裝備，進(jìn)行生產(chǎn)流程再造，實(shí)現(xiàn)在線組織調(diào)控的短流程生產(chǎn)，開發(fā)出高等級(jí)套管、管線管、結(jié)構(gòu)管等熱軋無縫鋼管的全新成分體系及工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了三大類品種、全規(guī)格系列化生產(chǎn)。同比傳統(tǒng)工藝，晶粒度平均提高1-3級(jí)，沖擊韌性提高20-100J，110ksi級(jí)抗硫管在線控冷+離線調(diào)質(zhì)同比二次離線調(diào)質(zhì)工藝抗硫指標(biāo)Kissc值提升10%，達(dá)到30MPa·m1/2以上，替代傳統(tǒng)二次離線調(diào)質(zhì)工藝，噸鋼成本大幅降低。“無縫油井管在線控冷技術(shù)用于套管生產(chǎn)”提案通過美國(guó)石油協(xié)會(huì)（API）納標(biāo)申請(qǐng)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)鋼管制造企業(yè)牽頭修訂API標(biāo)準(zhǔn)零的突破。成果已成為寶鋼平臺(tái)性技術(shù)。
3.10漣鋼：薄規(guī)格高強(qiáng)工程機(jī)械用鋼和耐磨鋼國(guó)際領(lǐng)先（最小厚度2mm）
高強(qiáng)工程機(jī)械用鋼和耐磨鋼我國(guó)長(zhǎng)期以來引進(jìn)，特別薄規(guī)格更是“短板”中的“短板”。引進(jìn)產(chǎn)品價(jià)格昂貴，供貨期不能保證，制約了我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。漣鋼與高校合作，自主創(chuàng)新研發(fā)最薄可以處理厚度2mm的淬火機(jī)，開發(fā)了2250熱連軋直接淬火和離線輥式淬火新技術(shù)，批量生產(chǎn)薄規(guī)格、熱連軋熱處理板。2016年起，開發(fā)1300MPa工程機(jī)械用鋼和2200MPa級(jí)NM600，均為世界最高級(jí)別結(jié)構(gòu)鋼和耐磨鋼板，全球首發(fā)，獲中鋼協(xié)新產(chǎn)品市場(chǎng)開拓獎(jiǎng)。2018年起，突破世界最薄2mm淬火板制備技術(shù)，形成工程機(jī)械用鋼和耐磨鋼兩大類產(chǎn)品，整體達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平。目前，漣鋼已經(jīng)成為世界最大的薄規(guī)格熱處理高強(qiáng)板生產(chǎn)基地，具備年產(chǎn)能力120萬噸以上，成為生產(chǎn)薄規(guī)格高強(qiáng)鋼板的單項(xiàng)世界冠軍。
3.11TMCP裝備創(chuàng)新提升復(fù)雜斷面型鋼質(zhì)量水平
復(fù)雜斷面型鋼以其獨(dú)特的力學(xué)性能好、承載能力大、便于加工和安裝、節(jié)約工時(shí)、造型美觀、可回收再生等優(yōu)點(diǎn)，在眾多鋼結(jié)構(gòu)用鋼中占據(jù)著主導(dǎo)地位。國(guó)內(nèi)對(duì)型鋼需求量正日益增加，市場(chǎng)前景十分廣闊。
東北大學(xué)開發(fā)出復(fù)雜斷面型鋼的新一代TMCP系列裝備及控制技術(shù)，其核心是基于新一代超快速冷卻的均勻化控制理論，其特點(diǎn)是控制軋件在限定（通常極短）的時(shí)間內(nèi)，快速降溫至目標(biāo)溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)組織和性能的精準(zhǔn)調(diào)控。超快速冷卻設(shè)備具有體積小，流體換熱效率高，冷卻速率快，具有完善的自動(dòng)控制功能，并解決了復(fù)雜斷面型鋼不同部位、不用厚度冷卻均勻性及彎曲變形的難題，明顯提高了產(chǎn)品的綜合力學(xué)性能、使用性能以及生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約型的產(chǎn)品成分設(shè)計(jì)和減量化生產(chǎn)，創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
根據(jù)H型鋼的規(guī)格、產(chǎn)線特點(diǎn)及軋制工藝，分別開發(fā)出用于小型、中型、大型及重型H型鋼軋后超快速冷卻及軋后淬火-回火系列成套裝備、控制系統(tǒng)及冷卻數(shù)學(xué)模型，自主開發(fā)的裝備和技術(shù)成功應(yīng)用于馬鋼大型廠、津西鋼鐵、日照鋼鐵、河北天柱鋼鐵及馬鋼重型線等產(chǎn)線。該系統(tǒng)的投用大幅提升了產(chǎn)品的性能，先后開發(fā)出低成本Q355B、Q420、S450J0等級(jí)別產(chǎn)品，使Q355級(jí)別H型鋼屈服強(qiáng)度提高50MPa以上，減少了Mn元素的添加，降低了碳當(dāng)量；S450J0的屈服強(qiáng)度提升70MPa以上，減少了V合金含量的添加，組織為鐵素體+珠光體+少量貝氏體，晶粒度達(dá)到9.0級(jí)以上，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益；由于軋后超快速冷卻的應(yīng)用，使上冷床的溫度大幅降低，取消了原有的冷床霧化冷卻系統(tǒng)，冷床的能力得到釋放，同時(shí)極大改善了產(chǎn)品的表面質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了H型鋼軋后冷卻系統(tǒng)的自主研發(fā)。其中部分產(chǎn)線的全套軋線系統(tǒng)從國(guó)外引進(jìn)，唯有軋后冷卻設(shè)備由東北大學(xué)提供，先后開發(fā)出低成本Q355B、Q420、55C等級(jí)別產(chǎn)品，取得了較好經(jīng)濟(jì)效益。
東北大學(xué)與山東石橫特鋼合作，研制了大規(guī)格角鋼軋后快速冷卻系統(tǒng)，開發(fā)了角鋼高冷卻速率的均勻化冷卻裝備，采用分段冷卻技術(shù)和翼緣冷卻獨(dú)立單元控制技術(shù)，解決了單對(duì)稱面復(fù)雜型鋼產(chǎn)品的冷卻均勻性問題和彎曲變形問題。常規(guī)熱軋高強(qiáng)度角鋼多采用高純凈鋼冶煉（煉鋼采用RH精煉）+增加合金元素添加量+高溫開軋+冷床自然冷卻，生產(chǎn)成本高、沖擊韌性難以保證。本項(xiàng)目以析出強(qiáng)化為主要強(qiáng)化機(jī)制，采用經(jīng)濟(jì)潔凈鋼冶煉+精軋前中間坯控溫軋制+超快速冷卻工藝路線，產(chǎn)品晶粒度達(dá)到9.0級(jí)以上，成功開發(fā)出特高壓輸電鐵塔用高強(qiáng)高韌Q420（C、D、E級(jí)）系列角鋼，高強(qiáng)度角鋼沖擊韌性的穩(wěn)定，降低了對(duì)鋼質(zhì)潔凈度的要求，并降低VN含量0.05%，噸鋼平均利潤(rùn)1200元/噸以上，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
船用L型鋼及球扁鋼為典型的非對(duì)稱斷面，屬于復(fù)雜斷面型鋼，是軋后超快速冷卻技術(shù)應(yīng)用難度較大的一類產(chǎn)品。根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和軋機(jī)布置情況，東北大學(xué)成功研發(fā)出船用L型鋼軋后超快冷裝備和技術(shù)，以減少DH36船用型鋼在軋制過程及冷床上冷卻過程中的變形，降低殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度型鋼的減量化生產(chǎn)，并滿足用戶的使用要求。該設(shè)備目前已完成現(xiàn)場(chǎng)安裝，正在進(jìn)行試軋階段。
四、綠色化戰(zhàn)略引領(lǐng)新一代綠色鋼鐵材料的開發(fā)
近年來，全球環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，CO2減排已成為熱點(diǎn)問題，我國(guó)做出了“3060”碳達(dá)峰、碳中和的莊嚴(yán)承諾。鋼鐵工業(yè)是典型的資源能源密集型流程工業(yè)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)。高爐-轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)流程在中國(guó)鋼鐵生產(chǎn)中長(zhǎng)期占據(jù)主導(dǎo)地位。我國(guó)鋼鐵工業(yè)CO2排放占全球總排放量的5%-7%，占全國(guó)總排放總量的15%左右。因此，鋼鐵行業(yè)必須進(jìn)行綠色化轉(zhuǎn)型，圍繞鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈布局綠色創(chuàng)新鏈，實(shí)現(xiàn)全流程節(jié)能減排、環(huán)境友好、穩(wěn)定順行、高效低耗、降本增效。同時(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的綠色化，向社會(huì)提供質(zhì)地優(yōu)良、減量增效、全生命周期環(huán)境友好的綠色鋼材。所以，鋼鐵行業(yè)的綠色化必然推動(dòng)鋼鐵產(chǎn)品的綠色化、高效化、優(yōu)質(zhì)化。所以，利用低碳綠色的鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)低碳綠色產(chǎn)品，是我們雙碳工作的主要內(nèi)容之一。1）煉鐵工序：在煉鐵工序，開展低碳煉鐵技術(shù)的研究，以低碳減排、降低燃料消耗、降低成本、穩(wěn)定化生產(chǎn)，優(yōu)化煉鐵過程。目前已經(jīng)開展的爐頂煤氣循環(huán)、噴吹氫氣、高噴氧、熱壓鐵焦等技術(shù)，可以大幅度減排增效。鐵前系統(tǒng)開展的“數(shù)字高爐”研究，也取得了穩(wěn)定生產(chǎn)過程、提高鐵水質(zhì)量、防止?fàn)t涼事故、降低燃料消耗、增加生產(chǎn)產(chǎn)量的效果。2）煉鋼、精煉與連鑄工序：在煉鋼和精煉環(huán)節(jié)，開發(fā)潔凈鋼冶煉技術(shù)，控制鋼中的夾雜物，減少鋼中有害元素，采用“數(shù)字煉鋼”技術(shù)，可以精準(zhǔn)控制終點(diǎn)溫度、終點(diǎn)成分和冶煉時(shí)間，從而提高鋼水質(zhì)量；采用無缺陷坯連鑄技術(shù)，提高連鑄坯的質(zhì)量，減少裂紋、偏析、夾雜、疏松等凝固缺陷；采用高速連鑄技術(shù)，提高連鑄效率等；大廢鋼比煉鋼技術(shù)，有效利用廢鋼資源是目前的一大熱點(diǎn)。針對(duì)高錳鋼、高硅鋼、高鋁鋼開發(fā)的需要，積極進(jìn)行煉鋼、連鑄工藝和保護(hù)渣的研究，克服這些元素帶來的負(fù)面影響，穩(wěn)定過程。3）軋鋼工序：在連鑄與軋鋼的界面，開發(fā)連鑄直軋或無頭軋制等短流程技術(shù)，繼續(xù)推廣和應(yīng)用TMCP技術(shù)，TMCP技術(shù)由板材發(fā)展到型材、管材，由普鋼發(fā)展到特鋼與合金鋼，由長(zhǎng)流程發(fā)展到短流程，促進(jìn)減量化生產(chǎn)和性能提升。特別是TMCP裝備推廣到鋼管和型鋼生產(chǎn)，改變了型材和管材的生產(chǎn)理念，為其發(fā)展注入了新的活力。
“數(shù)字軋鋼”正在探索產(chǎn)品尺寸、材質(zhì)、表面一體化整體控制，是“數(shù)字軋鋼”具有巨大潛力的應(yīng)用場(chǎng)景。這些綠色化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型措施極大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量，降低成本與消耗，提高生產(chǎn)效率，對(duì)于鋼鐵行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。在這種形勢(shì)下，綠色化鋼鐵產(chǎn)品，如高強(qiáng)鋼、耐腐蝕鋼、高性能鋼等發(fā)展迅速，成果顯著。
4.1首鋼：高品質(zhì)、綠色化商用車車輪用鋼助力商用車低碳減排
高品質(zhì)商用車車輪用鋼（650-800MPa）作為首鋼商標(biāo)產(chǎn)品，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、高質(zhì)高效制備與關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)均達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，獲得2020年中國(guó)鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)市場(chǎng)開拓獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì)，解決了輕量化鋼制商用車車輪的用材難題，成功應(yīng)用于正興車輪、日上集團(tuán)、興民智通等國(guó)內(nèi)領(lǐng)先車輪制造上市公司的輕量化車輪產(chǎn)品，出口德、日、美等多個(gè)國(guó)家，并在一汽、Daimler、日野及宇通等國(guó)內(nèi)外車企廣泛應(yīng)用。
首鋼650-800MPa車輪用鋼替代傳統(tǒng)590MPa高強(qiáng)車輪鋼，實(shí)現(xiàn)單輪減重8%-16%，疲勞壽命突破100萬次。該系列產(chǎn)品總供貨量近30萬噸，可制作約610萬套車輪，配套重載貨車約26.5萬輛。610萬套輕量化車輪節(jié)約鋼材約1.8萬噸，減少碳排放3.6萬噸。按貨車每年20萬公里運(yùn)輸里程，單車節(jié)約燃油約662升/年，單車碳排放量降低約1656kg/年，26.5萬輛商用車年節(jié)約燃油1.76億升，年二氧化碳排放量約44萬噸。該系列化產(chǎn)品市場(chǎng)占有率超過60%，極大地推動(dòng)了我國(guó)車輪及商用車輕量化的進(jìn)程。
4.2太鋼：低成本、高性能不銹鋼
太鋼是我國(guó)不銹鋼的龍頭企業(yè)，長(zhǎng)期致力于低成本、耐腐蝕不銹鋼產(chǎn)品的生產(chǎn)。低成本、節(jié)約型、高性能的產(chǎn)品不斷得到突破，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
高鉻超純鐵素體不銹鋼。超純鐵素體不銹鋼發(fā)展于上世紀(jì)70年代中期，鉻含量超過25%，含鉬1%-4%，部分鋼種含少量鎳，耐點(diǎn)蝕指數(shù)PRE≥35，耐蝕性能遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)鐵素體不銹鋼，相當(dāng)于超級(jí)奧氏體或鎳基合金，同時(shí)該類不銹鋼具有熱膨脹系數(shù)低、導(dǎo)熱系數(shù)高、對(duì)應(yīng)力腐蝕不敏感、焊接性能優(yōu)異等特點(diǎn)，是換熱器行業(yè)或大型建筑屋面的理想材料。太鋼攻關(guān)團(tuán)隊(duì)在充分調(diào)研服役環(huán)境前提下，開展大量研究工作，解決了合金元素優(yōu)化設(shè)計(jì)、超低碳氮冶煉技術(shù)、亞光表面控制技術(shù)、焊接技術(shù)，成功開發(fā)出TTS445J1、TTS445J2、S44660系列高鉻鐵素體不銹鋼，在換熱器行業(yè)和建筑行業(yè)得到了批量應(yīng)用，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。采用太鋼S44660超級(jí)鐵素體不銹鋼冷板生產(chǎn)的焊管實(shí)物質(zhì)量達(dá)到了美國(guó)普利茅斯同類產(chǎn)品水平，應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)、體育場(chǎng)館、冷凝器、換熱器等領(lǐng)域。
經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼。以雙相不銹鋼為代表的高性能、資源節(jié)約型不銹鋼具有高強(qiáng)度、輕量化、長(zhǎng)壽命、低合金成本等特征，應(yīng)用廣泛，適應(yīng)了當(dāng)前“碳達(dá)峰、碳中和”的政策要求。雙相不銹鋼具有高強(qiáng)度、良好的耐Cl-點(diǎn)蝕、耐應(yīng)力腐蝕以及可焊性，同時(shí)與同耐蝕性級(jí)別相當(dāng)?shù)膴W氏體不銹鋼相比，貴重合金Ni、Mo的含量降低50%以上，已經(jīng)成為資源節(jié)約型不銹鋼品種的典型代表。近年來，太鋼圍繞經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼開展了大量的研發(fā)工作，解決了冶煉連鑄技術(shù)、低氧、高潔凈度控制、熱加工技術(shù)、熱處理技術(shù)、板材酸洗工藝、冷板高強(qiáng)化工藝、焊接技術(shù)，開發(fā)成功S32101、S32001、TDS2102、TDS-630、S32003等系列板材。產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了極限低成本與高性能的完美結(jié)合，在石油、化工、造船、核電、交通等多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
低成本高強(qiáng)度Cr13型不銹鋼鐵路貨車。降低不銹鋼制造成本、替代碳鋼材料、拓展應(yīng)用領(lǐng)域等成為不銹鋼企業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向。低成本高強(qiáng)度Cr13型不銹鋼合金元素含量低，不含或少含貴金屬元素，同時(shí)具有高強(qiáng)度、良好的耐蝕性、一定的加工性能，是性價(jià)比極高的資源節(jié)約型不銹鋼材料。以T4003、TSZ410、T4003CR、TGR410、TBL12為代表的系列低成本高強(qiáng)度Cr13型不銹鋼，解決了低成本設(shè)計(jì)、熱處理技術(shù)、用戶加工技術(shù)、實(shí)現(xiàn)了低成本與高性能的良好匹配。
電子電路行業(yè)用SUS630冷板。SUS630屬于馬氏體沉淀硬化不銹鋼，生產(chǎn)難度主要集中在極高的成品硬度及均勻性、優(yōu)良的板形和極低厚度同板差等方面。目前該產(chǎn)品全部依賴日本進(jìn)口，屬于我國(guó)典型的“卡脖子”產(chǎn)品。太鋼開展的主要技術(shù)工作，熱加工技術(shù)、時(shí)效處理技術(shù)、低厚度同板差控制技術(shù)、合理的熱軋及冷軋凸度控制、超平板形控制技術(shù)等方面取得突破，打破了日本產(chǎn)品的壟斷，并將在智能鎖和傳送帶領(lǐng)域獲得應(yīng)用。此外，太鋼還在光伏低碳清潔能源用鐵鎳基合金、航空模具用Ni36殷瓦合金材料研究開發(fā)等方面取得重大進(jìn)展，解決了市場(chǎng)的急需。
4.3鞍鋼：新一代鐵路車輛和煤氣管網(wǎng)用耐蝕鋼
針對(duì)鐵道運(yùn)煤敞車運(yùn)輸酸性介質(zhì)和煤氣管網(wǎng)硫酸腐蝕問題，鞍鋼采用Cr、Ni、Cu、Sb等元素的復(fù)合優(yōu)化成分體系，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)耐候鋼合金設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新；將先進(jìn)原子探針分析技術(shù)與透射電鏡技術(shù)相結(jié)合，在原子尺度上揭示苛刻腐蝕環(huán)境下表面膜微觀結(jié)構(gòu)的耐蝕機(jī)理，首次發(fā)現(xiàn)了Sb和Cr協(xié)同在銹層中富集，并形成致密銹層，顯著阻礙浸蝕性離子傳輸并更加耐硫酸根和氯離子的腐蝕；開發(fā)的新一代鐵路車輛用耐蝕鋼全流程關(guān)鍵技術(shù)，工藝和質(zhì)量穩(wěn)定，鋼板的性能優(yōu)于國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品實(shí)物水平。產(chǎn)品具有優(yōu)異的耐蝕性能、高強(qiáng)度、高韌性、易焊接及優(yōu)異的冷成型性能，成功應(yīng)用于具有世界先進(jìn)水平的27噸軸重新型鐵路貨車C80E和企業(yè)煤氣管網(wǎng)建設(shè)。技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，極大提高我國(guó)鋼鐵材料、鐵路運(yùn)輸裝備、煤氣管網(wǎng)工程的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
4.4東大：氧化鐵皮控制技術(shù)
本項(xiàng)目針對(duì)鋼材熱軋氧化行為控制這一世界性難題，通過對(duì)單體關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，解決了氧化皮粘附性與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變控制、氧化皮界面彎曲度控制及高效除鱗等核心問題，開發(fā)出用于跟蹤熱軋過程氧化行為的智能控制系統(tǒng)，形成了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的熱軋氧化成套控制技術(shù)，不僅解決了普遍存在的典型表面缺陷問題，而且使氧化皮因具有免酸洗、易酸洗或耐腐蝕等特殊功效而“變廢為寶”。該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了氧化皮高粘附性與結(jié)構(gòu)控制機(jī)理與技術(shù)、合金元素選擇性氧化的交互作用、基于FeO韌脆轉(zhuǎn)變行為的“噴淋裂化”除鱗技術(shù)、鋼材氧化行為在線軟測(cè)量及最優(yōu)工藝智能控制等主要科技創(chuàng)新。
本項(xiàng)目在國(guó)家及企業(yè)重大項(xiàng)目的持續(xù)支持下，經(jīng)十余年研發(fā)，通過對(duì)鋼材熱軋過程中氧化行為及機(jī)理的系統(tǒng)研究，開發(fā)出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的表面質(zhì)量控制技術(shù)，目前已經(jīng)推廣應(yīng)用于鞍鋼、河鋼、太鋼、寶武、馬鋼、漣鋼等19家鋼鐵企業(yè)，覆蓋包括熱連軋、薄板坯連鑄連軋、中厚板及高速線材等45條產(chǎn)線。對(duì)C-Mn鋼、低碳鋼、低合金鋼等系列鋼種實(shí)現(xiàn)了技術(shù)全覆蓋，并推廣至高碳鋼高速線材、CSP無取向硅鋼及鎳系低溫用鋼等，覆蓋80%以上熱軋品種。開發(fā)出強(qiáng)度級(jí)別覆蓋400-800MPa的免酸洗鋼實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)鋼的免酸洗加工；系列高強(qiáng)酸洗板表面滿足了寶馬等汽車企業(yè)及海爾等家電企業(yè)的嚴(yán)格要求，替代國(guó)外同類產(chǎn)品；工程機(jī)械用鋼的表面質(zhì)量超過日標(biāo)要求，成為日本高端工程機(jī)械制造企業(yè)的專供產(chǎn)品；有效消除了高強(qiáng)及超高強(qiáng)船板鋼的表面色差，滿足了我國(guó)國(guó)防“大國(guó)重器”對(duì)表面質(zhì)量的嚴(yán)苛要求。近3年涉及產(chǎn)能超過6500萬噸，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益20.88億元。相關(guān)技術(shù)輸出至韓國(guó)浦項(xiàng)鋼鐵公司和現(xiàn)代鋼鐵公司并進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用。
薄板坯連鑄連軋表面質(zhì)量控制技術(shù)成功輸出至韓國(guó)浦項(xiàng)鋼鐵，為改善其無頭軋制CEM產(chǎn)線熱軋板的氧化皮厚度和結(jié)構(gòu)提供了技術(shù)支撐。鋼材氧化行為在線軟測(cè)量及最優(yōu)工藝控制屬于國(guó)際首創(chuàng)，相關(guān)技術(shù)成功輸出至韓國(guó)現(xiàn)代鋼鐵第二熱連軋生產(chǎn)線，并進(jìn)行示范應(yīng)用。
4.5高性能含Nb耐候橋梁鋼的發(fā)展
推動(dòng)橋梁鋼綠色化發(fā)展最具代表性的鋼種就是耐候橋梁鋼。“十三五”及“十四五”時(shí)期，高性能含Nb耐候橋梁鋼的開發(fā)取得了突破性進(jìn)展，其廣泛應(yīng)用把國(guó)內(nèi)耐候鋼橋的發(fā)展由涂裝、半涂裝推向免涂裝的全新發(fā)展階段。目前，中信金屬公司鈮微合金化技術(shù)中心與南鋼集團(tuán)、鞍鋼集團(tuán)和首鋼集團(tuán)合作相繼開發(fā)了基于Nb微合金化技術(shù)和TMCP工藝的Q345qENH、Q370qNH、Q420qENH等系列化鋼級(jí)，尤其是鞍鋼集團(tuán)和首鋼集團(tuán)開發(fā)的高強(qiáng)度高韌性高耐候低屈強(qiáng)比鋼級(jí)Q420qFNH（-60℃沖擊吸收功不低于47J，Y/T不大于0.86）成功應(yīng)用于中俄黑河大橋，更是將耐候橋梁鋼的開發(fā)推到了一個(gè)嶄新的高度。另外，采用南鋼集團(tuán)開發(fā)的耐候橋梁鋼的拉林鐵路藏木雅魯藏布江特大橋（Q420qENH）、官?gòu)d水庫(kù)特大公路橋（Q345qENH）均是典型的免涂裝鋼橋。
五、材料創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、數(shù)字化轉(zhuǎn)型助力工藝優(yōu)化與新材料開發(fā)
目前世界已經(jīng)進(jìn)入數(shù)字時(shí)代，鋼鐵行業(yè)必須與數(shù)字經(jīng)濟(jì)、數(shù)字技術(shù)相融合，發(fā)揮鋼鐵行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景和數(shù)據(jù)資源的優(yōu)勢(shì)，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為載體、以實(shí)驗(yàn)室、中試平臺(tái)、生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)感知和精準(zhǔn)執(zhí)行為基礎(chǔ)、以邊緣過程設(shè)定模型的數(shù)字孿生化和CPS化為核心、以數(shù)字驅(qū)動(dòng)的云平臺(tái)為支撐，建設(shè)鋼鐵企業(yè)數(shù)字化創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施，加速鋼鐵行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。這項(xiàng)工作正在進(jìn)行中，其中企業(yè)的實(shí)驗(yàn)室和中試平臺(tái)的建設(shè)已經(jīng)進(jìn)行了十幾年，我國(guó)鋼鐵行業(yè)多數(shù)企業(yè)的研究院或技術(shù)中心都裝備了各類模擬設(shè)備和中試裝備，為這些企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)揮了重要的作用。評(píng)價(jià)與表征的實(shí)驗(yàn)工具主要包括各類材料組織分析和性能測(cè)定的儀表、儀器，這一點(diǎn)長(zhǎng)期受到重視，以往已有大量的投入。原子探針、球差校正透射電鏡等高級(jí)分析儀器在逐漸普及。合成與加工的實(shí)驗(yàn)工具主要是各類物理模擬實(shí)驗(yàn)工具。依據(jù)規(guī)模，物理模擬實(shí)驗(yàn)工具可以分為3類，即實(shí)驗(yàn)室級(jí)實(shí)驗(yàn)工具、中試級(jí)實(shí)驗(yàn)工具、生產(chǎn)線級(jí)實(shí)驗(yàn)工具。已經(jīng)有一批實(shí)驗(yàn)室級(jí)物理模擬裝置，例如熱力模擬試驗(yàn)機(jī)、連續(xù)退火模擬試驗(yàn)機(jī)、涂鍍模擬試驗(yàn)機(jī)、連鑄實(shí)驗(yàn)?zāi)M機(jī)、鈕扣式冶煉裝置等開發(fā)出來，已經(jīng)在企業(yè)中廣泛應(yīng)用。
中試級(jí)的物理模擬實(shí)驗(yàn)工具應(yīng)用也十分廣泛，在太鋼技術(shù)中心、河鋼集團(tuán)鋼鐵研究院、鞍鋼鋼鐵研究院、寶鋼中央研究院、山鋼日照基地等企業(yè)建設(shè)的中試實(shí)驗(yàn)基地，有新型的實(shí)驗(yàn)用小型轉(zhuǎn)爐、電爐、電渣爐等冶煉裝置，以及各類熱軋機(jī)及軋后控制冷卻裝置、冷軋實(shí)驗(yàn)軋機(jī)，連續(xù)熱處理與涂鍍?cè)囼?yàn)線等軋制與熱處理中試線。一些小型的高爐、轉(zhuǎn)爐、連鑄生產(chǎn)設(shè)備，也被作為中試裝備，繼續(xù)留用，為煉鐵、煉鋼、連鑄的綠色化和數(shù)字化發(fā)揮作用。這些中試基地已經(jīng)達(dá)到了很高的水平，其中大部分處于國(guó)際領(lǐng)先水平，在國(guó)際上有重要影響。企業(yè)發(fā)動(dòng)技術(shù)人員利用這些裝備和儀器，進(jìn)行產(chǎn)品工藝優(yōu)化、新產(chǎn)品開發(fā)、新設(shè)備原型機(jī)研制，取得豐碩成果，提高了企業(yè)的自主創(chuàng)新能力，鍛煉、培育了企業(yè)的科技創(chuàng)新隊(duì)伍，增強(qiáng)了企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。薄帶連鑄、薄板坯連鑄等新工藝中試裝備在我國(guó)的短流程生產(chǎn)工藝裝備研發(fā)上也發(fā)揮了重要的作用。
生產(chǎn)線級(jí)實(shí)驗(yàn)工具可以利用生產(chǎn)線上可獲取的全部大數(shù)據(jù)，進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)，挖掘出生產(chǎn)線中隱含的全部規(guī)律，破解鋼鐵全流程“黑箱”，對(duì)于提高研發(fā)效率、降低研發(fā)成本有重大意義。
2017年國(guó)家“十三五”原材料行業(yè)智能制造科技專項(xiàng)匯聚了企業(yè)和學(xué)校、研究單位的研究力量，系統(tǒng)研究了鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)、路線和具體措施。這些工作的最終目標(biāo)，就是利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等最先進(jìn)信息通訊技術(shù)，破解鋼鐵全流程的“黑箱”，建立起具有“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、軟件定義、虛實(shí)映射、泛在連接、異構(gòu)集成、系統(tǒng)自治”六大特征的信息物理系統(tǒng)。
河鋼集團(tuán)邯鋼、華菱集團(tuán)漣鋼、建龍集團(tuán)撫順新鋼鐵、山鋼集團(tuán)萊鋼、鞍鋼股份等鋼鐵企業(yè)與華為等信息產(chǎn)業(yè)公司、高等院校、研究單位協(xié)同合作，艱苦探索，加速進(jìn)行鋼鐵全流程、一體化數(shù)字化轉(zhuǎn)型，努力建設(shè)數(shù)字鋼鐵。大家逐步認(rèn)識(shí)到，鋼鐵行業(yè)必須與數(shù)字經(jīng)濟(jì)、數(shù)字技術(shù)相融合，發(fā)揮鋼鐵行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景和數(shù)據(jù)資源的優(yōu)勢(shì)，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為載體，建設(shè)鋼鐵企業(yè)數(shù)字化創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施，加速建設(shè)數(shù)字鋼鐵。
經(jīng)過幾年的艱苦探索，在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、全流程“黑箱”破解、數(shù)字孿生設(shè)定模型、數(shù)字驅(qū)動(dòng)的資源優(yōu)化與管理云平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)中心建設(shè)等方面已經(jīng)取得重要進(jìn)展，產(chǎn)品質(zhì)量提升、生產(chǎn)過程增效、新品快速開發(fā)、企業(yè)人員隊(duì)伍增強(qiáng)創(chuàng)新能力的大好局面正在形成。依據(jù)這些工作，已經(jīng)總結(jié)出下述建設(shè)鋼鐵材料創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施、實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型必須的關(guān)鍵共性技術(shù)：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的IT架構(gòu)（簡(jiǎn)明、柔性）；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)中心：數(shù)據(jù)處理功能，提取、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)（時(shí)間序列）；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的信息感知：齊全、準(zhǔn)確、可靠、安全；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的科學(xué)分析：數(shù)據(jù)科學(xué)---大數(shù)據(jù)/機(jī)器學(xué)習(xí)（AI），設(shè)定模型數(shù)字孿生化；數(shù)字驅(qū)動(dòng)的智慧決策：全流程數(shù)字孿生模型的邊緣過程設(shè)定控制；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的精準(zhǔn)執(zhí)行：執(zhí)行機(jī)構(gòu)精準(zhǔn)、快速、安全；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的循環(huán)賦能：信息感知-科學(xué)分析-智慧決策-精準(zhǔn)執(zhí)行；制造主流程、一體化的虛擬模型與實(shí)際過程實(shí)時(shí)融合的CPS化（數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)）；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的資源配置與管理云平臺(tái)：生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備運(yùn)維、能源-物流-排放管理、等等；自動(dòng)化系統(tǒng)補(bǔ)課：遠(yuǎn)程化、自動(dòng)化、機(jī)器人化；軟件定義：標(biāo)準(zhǔn)化軟件，降低成本、提高效率、便于使用推廣，快速轉(zhuǎn)型；軟件開發(fā)：無代碼編程，簡(jiǎn)單易學(xué)，便于推廣，形成數(shù)字化生態(tài)；網(wǎng)絡(luò)：光纖+5G，無時(shí)不在，無處不在，即插即用，泛在網(wǎng)絡(luò)；安全：網(wǎng)絡(luò)安全，標(biāo)準(zhǔn)化軟件；系統(tǒng)安全開發(fā)與上線：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的離線開發(fā)與調(diào)試-在線操作指導(dǎo)-在線運(yùn)行（基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的IT架構(gòu)，安全上線，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)），安全、穩(wěn)妥的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
我們相信，材料行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，材料創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，將發(fā)揮數(shù)字技術(shù)的放大、倍增、疊加作用，降低材料開發(fā)成本，提高材料開發(fā)效率，將會(huì)對(duì)我國(guó)新型鋼鐵材料的開發(fā)和傳統(tǒng)鋼鐵材料的工藝技術(shù)改進(jìn)與優(yōu)化，發(fā)揮關(guān)鍵的、無可替代的作用。低成本、高效率、超級(jí)性能鋼鐵材料的成功開發(fā)和應(yīng)用熱潮將席卷中國(guó)，引領(lǐng)世界，為中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和世界經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇帶來新的活力。
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