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发布时间:2013/3/20 13:08:00
问题研究:从各行业用钢需求升级中 挖掘钢材需求新特点

       虽然我国钢铁工业经过多年的发展,已经能够基本上满足各用钢行业发展的要求,但一些关键钢材品种仍不能自给,这已经成为我国相关用钢行业(尤其是高端装备制造业)升级的“瓶颈”。了解用钢行业对高端、特殊钢材的新需求,并加以满足,已经成为我国钢铁企业亟需面对的问题。
         在这里,笔者选取了几个有代表性的行业,分析其升级所带来的钢材新需求。

         海洋工程用钢:耐腐蚀高强度
         目前,我国海洋重大工程和装备的关键技术长期、大量依赖进口,特别是在深海领域尤其如此。总体来看,耐腐蚀、高强度、有良好的焊接性能是海洋工程对所用钢材的共性要求。
         海洋平台用钢。目前我国海洋平台用钢强度不高、规格不全、耐腐蚀性能较差,这极大地限制了我国自主开采海洋资源的能力。国外的0X812、SE702或DSE690V等高强度海洋平台用钢已经能够满足30mm~100mm板厚固定平台结构的要求,屈服强度可达到690MPa、750MPa、700MPa,低温冲击功分别为100J(-80℃)、120J(-40℃)和74J(-60℃),碳当量比较低。
         海底管线钢。海底油气管道与陆上油气管道一样,正在向长距离、大口径、高压力和大流量方向发展,用钢需求向高等级(X65以上)、厚规格(19.1mm~31.8mm)、良好的焊接性和低温韧性、HIC等方面发展;与陆上油气管道不同的是,海底油气管道不仅要求钢管的横向强度,还要求钢管的纵向强度。此外海洋工程用钢的服役环境要求必须采用超低碳、超低硫、低锰、低磷的方法以减少元素偏析,同时通过控制钙硫比来减少长条状硫化锰的产生,降低氢气形核,减少氢致裂纹。总之,海底管线钢要求集超厚度、高强度、抗层状撕裂、耐酸性介质和耐腐蚀等特点于一体。
         舰船用钢。舰船用钢在服役期间要承受复杂的动态载荷,在船舶的建造和组装过程中,结构件会产生巨大的应力,舰艇的无限航区的航行要承受所在位置和温度的考验,为了使船舶能在恶劣环境下持续航行,同时,为减轻船体自重,增加船舶的载重量、提高船速,要求船板钢具有高强度、高精度、良好的低温冲击韧性以及焊接性能等,而这些需要冶炼成分、纯净度和轧制工艺来保证。国际上的趋势是开发大规格的高强度、高韧性和高塑性产品,开发可抑制船舶涂膜劣化的新型钢板,开发无须涂装耐蚀厚板。目前,新日铁开发的无须涂装耐蚀厚板NSGP-1已用在日本邮船会社(NYK)正在建造的超大型油轮上。
         近海设施用钢。国际上近海设施用钢的发展趋势表现为:发展免涂装耐海洋大气腐蚀钢,发展高强度桥梁结构钢,发展功能性桥梁结构钢。尽管我国在耐候桥梁钢方面做了一些研究工作,但由于选用耐候桥梁钢构架将使得桥梁制造的成本高于选用同等级普通桥梁钢,我国耐候桥梁钢的应用并不广泛。此外,相关国家或行业标准还未建立或健全,也在影响着设计者对耐候桥梁钢选用的积极性。
 
        能源用钢:大口径、高压力
         今年初,国务院发布《能源发展“十二五”规划》。包括核电装备、超超临界火电机组、大型油气开采和长输管线装备等在内的多项装备成为“十二五”时期能源装备发展的重点。高端能源装备的制造离不开特殊钢、高强钢等优质钢铁材料的支撑。
        输运管线钢。现代油气管道正朝着大口径、高压力的趋势发展,其服役条件也日益苛刻。如,管输天然气中H2S含量超过规定值并含有水分时,易引起HIC(抗氢致开裂)或SSCC(硫化物应力腐蚀破裂)。另外,油气长输管道往往要穿过地震断裂带、冻土带或遭遇各种潜在的地质灾害(滑坡、崩塌、泥石流、湿陷性黄土、冲沟等)。为了进一步提高输送能力,就要开发高强韧性、耐低温、耐腐蚀、长寿命油气输运管线用钢材。
        核电用钢。根据《核电中长期发展规划(2005年~2020年)》,到2020年,我国核电装机容量将达到4000万千瓦,在建约3000万千瓦。我国是世界上第一个正式建造第三代商业核电站的国家,第三代核电技术在安全性方面进行了革命性的改进,同时也对材料特别是对主管道、主泵、反应堆压力容器、蒸汽发生器等核岛内核一级关键部件所需的特殊性能钢材提出了更高的要求。
        火电用钢。在国家节能降耗减排政策的导向下,发展高效清洁的大型超超临界燃煤发电机组是我国火电发展的必然选择。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006年~2020年)》中,将研究开发高参数超超临界机组高效发电技术与装备,列为优先发展主题中的重点。虽然我国对超超临界机组的研发已经取得了重大进展,但尚未掌握超超临界机组设计制造的核心技术,关键零部件和原材料仍依靠进口。我国要实现高效能超超临界机组设备设计制造的自主化,重点要对锅炉过热器和再热器的高温耐蚀合金进行研发。
 
        交通运输用钢:高强度、高韧度、高精度
        钢材是交通运输的主要和关键材料,钢材部件占(按重量计)汽车材料的70%、船舶材料的90%、铁道车辆的90%、飞机材料的10%。安全、舒适、快捷、节能是交通运输的发展方向,这也需要钢材具有高强度、高韧度、高精度、良好的加工性能等。
        汽车用钢。进入21世纪以来,新能源汽车的发展,对减量化的需求更为迫切,对汽车用高强钢的性能也提出了更高要求。汽车用高强钢已经从传统高强度钢发展为先进高强度钢。这种先进高强钢的使用将进一步减轻车身重量,对传统高强钢而言,钢的强度和塑性一般是矛盾的,钢强度的提高常常伴随着塑性的下降。传统高强度钢的另一局限是其强度很难突破600MPa。汽车用先进高强度钢的技术方案是在生产过程中对钢板的组织演变进行控制,最终获得理想的微观组织匹配,从而同时保证材料的高强度和高塑性。目前出现的第三代汽车用先进高强钢(AHSS),越来越受到业内人士的重视。另外,马氏体钢作为唯一已经商业化生产的超高强度钢,近年来由于热冲压技术的进步,重新引起重视,在品种开发与应用技术两方面均产生了新的发展。
        高铁用钢。随着铁路客车运行速度的不断提高,性能良好的高速客车轴承将得到大量应用。由于受设计开发能力和制造水平等诸多因素的限制,目前国内生产的NJ(P)3226X1型客车轴承仅适用于运行速度160km/h以下的车辆,严重制约了国内高速铁路客车产业的正常发展。为适应铁路客车大面积提速的需要,我国钢企亟需对时速200km/h~250km/h的高速铁路客车轴承开展专项研究。
        高铁用弹簧钢应具有优良的综合性能,希望得到更高的力学性能(特别是弹性极限、强度极限、屈强比)、抗弹减性能(即抗弹性减退性能,又称抗松弛性能)、疲劳性能、淬透性、物理化学性能(耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等)等。为此,弹簧钢材必须有极佳的冶金质量、良好的纯净度、均匀度和稳定性以及优良的表面质量和优良的力学性能。预计今后几年,国家将投入20多亿元对现有的铁路车辆进行更新改造,弹簧钢需求量在5万吨以上。并且要求弹簧在尺寸规格不变的情况下,设计应力能达到1100MPa,疲劳寿命要由原来的100万次提高到200万次甚至300万次以上。

      (中国冶金报)

 


 

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