馬鋼高強度建筑用鋼應用前景探析

在海洋石油鉆井平臺，馬鋼開發(fā)的高強度韌性H型鋼，成為國內(nèi)獨家替代進口的產(chǎn)品；在秦山核電站、國家大劇院、潤揚大橋等重點工程中，馬鋼開發(fā)的400MPa細晶粒大直徑鋼筋，憑借優(yōu)越的抗震、抗彎、抗壓性能，贏得了業(yè)主交口稱贊；在緊固件行業(yè)，馬鋼開發(fā)的高強度非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼，為客戶避免了因熱處理而造成的淬火裂紋、工件變形、表面脫碳等外觀和表面質(zhì)量問題，降低了能源消耗，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
　　這是馬鋼承擔《高強度多功能建筑用H型鋼產(chǎn)品開發(fā)》、《高效節(jié)約型建筑用鋼關鍵工藝技術(shù)研究》、《低成本節(jié)約型熱軋帶肋鋼筋產(chǎn)品開發(fā)》、《鋼結(jié)構(gòu)連接件用低成本高強度非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼產(chǎn)品開發(fā)》等四項國家科技支撐計劃課題后，取得的最新科技成果。4月下旬，國家科技部驗收專家組組織技術(shù)鑒定評審時一致認同。
千方百計提高鋼筋性能
　　我國是一個地震多發(fā)國家，也是一個臺風、洪水、泥石流自然災害頻發(fā)的國家。因此，在建筑、橋梁、鐵路、機場、石油、化工、電力等領域，對使用建筑用鋼有相當高的期待。盡管我國成為鋼鐵生產(chǎn)大國和鋼材消費大國，但由于關鍵技術(shù)缺乏，建筑用鋼性能不強、成本過高、重復利用較低，同時與節(jié)能環(huán)保存在一定差距。這一現(xiàn)狀引起了國家科技部的高度重視，為了人民生命財產(chǎn)安全，為了國家公共、基礎設施的安全，2007年，國家科技部經(jīng)過慎重考慮，選定馬鋼為研發(fā)基地，自主開發(fā)能有效節(jié)約能源的混凝土結(jié)構(gòu)用低成本高強度熱軋帶肋鋼筋，鋼結(jié)構(gòu)用高強度、高韌性、耐火、耐候、抗震H型鋼和鋼結(jié)構(gòu)連接件用低成本高強度非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼等系列產(chǎn)品，實施和完成國家支撐計劃。
　　馬鋼為全力滿足國家戰(zhàn)略規(guī)劃的需求，通過高效節(jié)約型建筑用鋼科技創(chuàng)新基地建設和產(chǎn)學研合作方式，進行了鋼筋成分、冶煉工藝、控軋控冷工藝研發(fā)與優(yōu)化的系列攻關。根據(jù)每一階段攻關結(jié)果，再進行綜合分析。其間，為了提高抗震性能，馬鋼科技人員反復對鋼筋組織、力學性能進行了半工業(yè)性試驗、工業(yè)性試制和成套核心技術(shù)研究。經(jīng)過不斷探索和實踐，馬鋼開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的節(jié)約型400MPa級、500MPa級系列鋼筋產(chǎn)品和滿足橋梁、港口建設需要的400MPa級新型耐蝕鋼筋。專家組認為，馬鋼節(jié)約型熱軋帶肋鋼筋，實現(xiàn)了真正意義上的工業(yè)化批量生產(chǎn)，其技術(shù)研發(fā)填補了國內(nèi)空白，達到國際先進水平。專家稱，400MPa級建筑用鋼占建筑用鋼的比例從本項目立項初的23%提高到40%，按低成本400MPa建筑高強鋼筋替代335MPa鋼筋節(jié)約8%計，國內(nèi)建筑業(yè)可減少鋼筋用量160萬噸；按鐵與礦石消耗1：1.6、鐵鋼比1：1.2、成材率96%計，減少礦石消耗296.8萬噸；按噸鋼能耗741千克標煤計，節(jié)能118.6萬噸標準煤，節(jié)約新水1380萬噸，減少SO2排放0.426萬噸，減少煙塵排放828.8噸，減少粉塵排放2588.8噸，減少COD排放364.8噸。

自主創(chuàng)新開發(fā)高端產(chǎn)品
　　石油、天然氣是我國十分緊缺的戰(zhàn)略資源，也是國計民生的寶貴資源。近年來，我國為提高石油、天然氣能源儲備，除了陸地開采、與海外石油、天然氣公司開采外，也直接把觸角瞄準了海洋，并建起了一座座雄偉的海上石油鉆進平臺。然而，由于技術(shù)條件所限，支撐海上石油平臺的耐大腐蝕H型鋼被迫依賴進口，且成本十分昂貴。國家科技部為較大限度規(guī)避我國能源戰(zhàn)略風險，盡早實現(xiàn)海上石油平臺用鋼國產(chǎn)化，決定利用馬鋼從海外引進關鍵技術(shù)的國內(nèi)第一條H型鋼生產(chǎn)線，進行自主研發(fā)。
　　馬鋼為肩負起國產(chǎn)化的重任，立即開展了課題研究，并勇于挑戰(zhàn)H型鋼鋼軋控冷這一世界性難題進行攻關。在H型鋼軋后冷卻工藝實驗室優(yōu)化模擬研究的基礎上，根據(jù)大型H型鋼生產(chǎn)線的布置特點，在其萬能軋機的出口設計了快速冷卻裝置，在控軋后奧氏體向鐵素體相變的溫度區(qū)域進行H型鋼大冷卻率的超快冷，使相變組織比單純軋制更加微細化，最終使H型鋼具有良好的組織狀態(tài)，大幅提高了H型鋼的力學性能。在渤海、黃海、南海石油平臺應用中，均顯示出獨特的功能，與國外先進水平相比毫不遜色。
探尋低碳經(jīng)濟發(fā)展路徑
　　長期以來，由于受設計水平不高、傳統(tǒng)軋制工藝相對落后和認知能力局限等因素制約，多數(shù)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中碳鋼或合金鋼冷鐓用線材，在拉拔和冷鐓成型前，需要進行耗時、耗能的球化退火處理，且成型后又會進行熱處理，給緊固件行業(yè)的成本、質(zhì)量、環(huán)境控制帶來了極大地困擾，同時也加劇了企業(yè)之間的惡性競爭。國家科技部通過市場調(diào)研，認為馬鋼以市場為導向，率先進行的高性能在線軟化處理的生產(chǎn)工藝操作，是探尋低碳經(jīng)濟發(fā)展的一條捷徑。于是，國家科技部把這一課題研究和技術(shù)開發(fā)列為國家科技支撐計劃，全權(quán)委托馬鋼承擔完成。
　　在國家科技部的鼎力支持下，馬鋼咬定環(huán)境友好、符合低碳經(jīng)濟發(fā)展目標，進行研究，并積極發(fā)揮先進技術(shù)裝備優(yōu)勢進行高等級緊固件線材的試制。他們通過形變誘導相變在中碳鋼中的應用機理創(chuàng)新、高速線材熱機械軋制設備、技術(shù)的原始創(chuàng)新和集成創(chuàng)新、非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼控制和產(chǎn)品開發(fā)，以及與之相配套的高純凈度鋼冶煉和短流程表面無缺陷小方坯連鑄技術(shù)開發(fā)、用戶應用技術(shù)研究等創(chuàng)新手段，在技術(shù)、設備、工藝上形成了非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼線材的成套關鍵技術(shù)。據(jù)緊固件企業(yè)測算，由于省去二道熱處理工序，可平均節(jié)電1000元/噸材左右，每節(jié)約一度電，可節(jié)約0.4千克標準煤，減少污染排放0.272千克碳粉塵、0.997千克二氧化碳、0.03千克二氧化硫、0.015千克氮氧化物。其中，上海一家緊固件客戶感受最深，去年他們共使用馬鋼冷鐓鋼線材8萬噸，累計可減少二氧化碳排放2.4萬噸，相當于種植30年樹齡的冷杉2.2萬棵。

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