低合金高强度钢正取代低强度传统钢材，你知道为什么吗？

那些钢材竟然会怕“冷”诶? 普通的碳素钢材处于那零下三十五摄氏度的低温之时, 就极有可能出现韧性一下子就大幅下降的情况, 进而变得如同饼干一般脆, 极其容易发生断裂。究竟怎样去炼就那种既具备很强韧性同时又“抗冻”的低温钢, 这可是衡量一个国家高端制造业水平的关键标尺。

记者探访了在11月2日至4日于南京举行的第九届国际低合金高强度钢会议, 该会议由中国金属学会主办, 南京钢铁集团有限公司（以下简称南钢）协办, 还提出了相关问题, 即南京低温钢怎样达成“高端化”, 以及会给制造业带来哪些变化?

突破封锁，以“9镍钢”实现极寒材料自主可控

温度为零下二十六摄氏度时, 热水能够泼洒出去从而变成冰；零下五十摄氏度, 是被称作“中国冷极”的根河市的最低温度数值；零下八十八点三摄氏度, 是中国南极长城站所出现的最低温度；南极地区冬季的最低温度大约是零下八十九点二摄氏度……那么，你能够进行想象吗, 零下一百六十二摄氏度会是多么寒冷的一种状况呢?

液化天然气即 LNG 储备, 这和一个国家, 以及一个地区的能源安全是有关系的。在常温常压的状况下, 天然气呈现的是气体状态, 为了能够增加储量, 就得进行低温液化的操作, 而且这个温度得达到 -162℃才行。在我国液化天然气产业发展的初期阶段, 用来建造 LNG 储罐采用的“9镍钢”, 全部都是依赖进口的, 其价格居然是一般钢材的 20 多倍。

把一块普通生铁进行烧刃处理, 再实施淬火操作, 接着予以锻造, 随后进行打磨, 之后还要试斩, 经过如此这般千锤百炼的过程, 它才能百炼成钢, 最终成为利剑, 南京低温钢同样也是历经艰难困苦方得“香自苦寒来”的成果。

会上, 南钢股份总裁为祝瑞荣, 其介绍, 南钢身为全球知名的宽厚板生产基地, 也是特殊钢长材基地, 经多年努力, 于低合金高强度钢研发与推广方面, 达成借助微合金化使钢材强度得以更高的成果。

处于超低温环境使用的“9镍钢”, 属于镍含量占据9%比例的合金钢, 于极低温度时具备良好韧性以及高强度, 是南钢具代表性的产品, 由南钢党委书记兼董事长黄一新牵头开展组织研发, 已连续14年维持市场占有率处于首位, 南钢也借此获批“国家制造业单项冠军”。祝瑞荣作出解释, “9镍钢”身为镍系钢这个“大家族”中的一员, 正凭借其“不惧寒冷”的特性, 被广泛运用于-162℃环境状况下液化天然气储罐的建造。

当下, 南钢有着二百一十一个产品, 或者说技术, 达到了国际先进往上的水平, 这些产品和技术已经被应用于多个大国重器的打造方面, 还有国家重点工程, 以及“一带一路”重点项目。在高质量共同建设“一带一路”的进程里, 给尼日利亚供应的二十万立方米LNG低温储罐, 用的正是南钢的“9镍钢”。

极限探索，用“高锰钢”实现成本性能双重优化

液化天然气需要在零下一百六十二摄氏度的环境下进行储存, 液氢储存的温度还要更低, 低到零下二百五十三摄氏度。是否存在能够承受住如此低温带来的极限挑战的钢呢?

在以“物理冶金与性能”作为主题的分会场上, 南钢新材料研究院的研究员刘涛, 分享了企业所研发的新一代适用于超低温环境的高锰奥氏体钢, 这种钢能够承受住温度低至零下二百六十九摄氏度的极寒环境。

它将昂贵的镍采用更常见的锰予以替代, 这等同于把材料的核心原料成本降低了下来, 并且配合热机械轧制工艺, 把焊前预热、焊后热处理这两道工序省去, 给生产流程“做减法”, 把传统材料成本高、工艺繁琐的老问题解决了。刘涛讲, 并且它存有诸多“潜藏优势”, 其一膨胀系数微小这表明在超低温状况下它不会如同普通材料那般出现显著的“热胀冷缩”现象, 能够维持形状的稳定, 使得液罐不会因材料发生变形而产生安全方面的隐患；其二氢扩散速率较低, 这能够阻拦氢气“渗透”到材料内部致使材料产生变脆情况, 恰似给材料增添了一层防护薄膜, 从而在极大程度上提高装备的安全性；其三不具备磁性, 能够在需要规避电磁干扰的特定场景里得以应用, 不管是装载LNG抑或是液氢, 各种各样极其寒冷且严苛的环境均能与之适配。

该项产品, 于去年的时候, 首次实现了出口, 其供货给韩国的是40英尺LNG罐式集装箱项目, 这一情况标志着我国的超低温钢技术获取到了国际市场的认可。在今年, 它又被应用在了国内首个高锰钢B型舱（100立方米）示范项目当中, 为行业的规模化应用提供出了“中国样本”。

此前, 国际上只有韩国浦项有批量生产以及供货的能力。南钢在国内率先突破了高锰低温钢连铸生产技术的瓶颈, 并且在2019年实现了工业化连铸生产。刘涛说, 在LNG存储运输方面, 高锰奥氏体低温钢的应用明显提升了储罐的安全性与经济性；在面向未来的液氢存储领域, 它更展现出了巨大的应用潜力, 有希望成为实现氢能大规模储运的关键材料, 助力国家能源结构转型以及绿色低碳发展。

智造赋能，“AI大厨”精准调配钢铁“配方”

要想制造出那种在低温环境下不会呈现“脆皮”状态, 并且性能还十分优越的钢, 可不是一件容易达成的事情。这状况就好比是精心钻研一道顶级的菜肴, 其中成分配比、工艺火候哪怕只有极其细微的差别, 最终呈现出来的味道那都有可能出现极大的偏差。拿液化气体船等高端船舶的关键材料, 也就是碳锰低温钢的研发来讲, 在材料研发的进程当中, 如果碳的含量增多了, 那么钢就会变得易脆, 要是锰的含量增多了, 那就会对焊接性能造成影响, 存在数十种变量因素彼此之间相互作用, 只要触动一点, 就会影响到整体。

要怎样去破解这一颇具难度的问题呢? 南钢给出的答案是: 让“AI大厨”走上岗位, 将传统那种依靠经验来进行试错的研发模式予以打破, 促使炼钢从凭借经验驱动朝着智能决策方向转变。

在开幕式致辞中, 南钢党委书记、董事长黄一新介绍, 今年6月21日, 南钢联合华为发布, “元冶·钢铁大模型”, 其情形仿若炽热的铁水与二进制代码相互碰撞, 由此淬炼出中国智造的时代火花, 进而开创了钢铁行业人工智能新范式。

南钢有这样的想法, 就是采用大模型去探寻研制钢材的“菜谱”, 然而, 与此同时, 钢铁炼制的进程具备复杂性, 数据模态呈现出多元且分散的状况, 这些情况都变成了亟待去克服的难题。

针对南钢而言, 别出心裁地挑选培训一系列拥有“专业特长方面”的场景模型, 其中, 有的专门从事探究钢材究竟能不能满足强度设计所提出的要求, 有的专门从事探究钢材的低温韧性情况。它们自行展开分工协作, 达成不同性能指标的预设、核算情况。可以这么讲, 数字化的作用在于使得“数据能够被看见”, 而智能化的意义就在于让“决策变得更加优质”。

从破除垄断开始, 走向迈向极限之路, 从进行技术追赶起步, 迈向智能引领领域, 南京钢铁企业凭借一项项扎实的科技创新, 持续锤炼制造业的“钢筋铁骨”, 为国家能源安全提供愈发坚实的材料基石, 为产业升级提供愈发坚实的材料基石, 为新兴产业发展提供愈发坚实的材料基石, 在新质生产力的锻造过程中展现出“钢好”力量。（南京日报/紫金山新闻记者 张甜甜 刘安琪 通讯员 邵启明）