不锈钢的应用广泛,中国自主研发的特殊不锈钢创造奇迹

在今年的政府工作报告中,李克强总理强调要淘汰落后产能。过去五年,中国退出钢铁产能超过1.7亿吨,但退出的都是螺纹钢等普通钢材。中国目前急需发展特种钢材,比如不锈钢。不锈钢在生活中很常见,我们的菜刀、饭勺都是用特种不锈钢制作的。而且不锈钢的应用非常广泛,工业领域使用的不锈钢种类繁多,有些不锈钢的制造难度极高。跟随小编来了解一下我国自主研发的一种特种不锈钢。

猪粪浸泡八个月无任何腐蚀 特级钢耐腐蚀能力提高150倍,创造奇迹
牧原集团刚刚向郑州永通公司订购了一批2300吨钢材,这种钢材可以解决一般不锈钢强度低、高强度结构钢耐腐蚀性能差的问题。永通公司开发这种新型钢材最初是为了用于船舶、桥梁和海洋工程,目的是做一种既强度高,又耐腐蚀的钢材。然而牧原集团却要用它来建猪舍,这么好的钢材,为什么会用在猪舍呢?
郑州永通公司董事长董树桐:猪舍现在是全球共同的问题,大家到处都在寻找一种能满足要求的钢材,我们的S600E在三年内就通过了一些专家和客户的认证,他们认证了这种钢材可以建造长寿命的猪舍。

现代猪舍大多采用钢结构建造,但困扰猪舍建设的主要问题是猪粪的腐蚀性,猪粪中的酸性会对结构钢造成严重的腐蚀,久而久之,结构钢的螺丝或接头就会松动,造成猪舍损坏,基本上每3到5年就需要进行一次大修,维修难度大,费用昂贵。
董树桐:他们用我们的钢材做了设备,扔到猪粪里泡了八个月,没发现问题才开始下订单。
指挥工人的是在这里工作了25年的老员工张伯成,他至今还记得当年公司繁荣的景象。郑州永通特钢从1994年做弹簧钢起家,1998年转型做轴承钢,一直是民营钢铁企业的领头羊。90年代经济的快速发展,也带动了这家钢厂销量的快速增长。
郑州永通公司生产车间主任张伯成:当时有员工,我记得大概有1860个人想进这个厂,都要走后门,要经过领导的批准,才能进去。
巅峰时期,公司几乎每条生产线都在24小时不停歇地运转,每年的净利润超过1亿元。但董树桐并没有被当时的红火景象冲昏头脑,他知道自己生产的轴承钢技术并不先进,很可能很快就会被淘汰。要实现可持续发展,高科技产品必须有特色。

2005年,董树桐发现印尼某镍矿原矿中镍含量高于其他矿石。在不锈钢冶炼过程中加入镍元素,可以提高不锈钢的塑性、焊接性和韧性。传统不锈钢冶炼若需要加入镍元素和铬元素,配比难以掌握,成本也相当高。但这些矿石中却含有这些元素,这一发现让董树桐十分兴奋。
董树桐:是全新的,但是晶粒尺寸是新的,晶粒尺寸方面,我们有索氏体不锈钢,以前只有双相不锈钢和马氏体不锈钢。

不锈钢按其组织组织可分为奥氏体不锈钢(装饰材料)、铁素体不锈钢(工业装置、汽车排气管)、马氏体不锈钢(菜刀、钢勺、支撑钢架,不能在低温下使用)和双相不锈钢(结构钢)。双相不锈钢的屈服强度可达400~500MPa,是其他不锈钢的两倍。董树桐及其团队研发的新型钢种,其屈服强度高于双相不锈钢,但成本却不到双相不锈钢的1/3。
0.4mm特级钢材踩上去不变形,海水浸泡一年不腐蚀
2012年,董树桐的第一批新钢终于面世,这意味着新钢有了希望。但还需要更精细的合金设计和热处理工艺,才能分析新钢在什么条件下才能达到最优性能。然而就在新钢即将成功之时,2014年的一场事故,却让董树桐的人生跌入谷底。
董树桐:2014年是我人生中最困难的一年,三天不见一个人,心里想着该怎么办。

2014年1月12日,印尼颁布原矿出口禁令,禁止印尼出口红土镍矿、铝土矿等原矿,原本在印尼拥有3个矿区、年产原矿2亿多吨的东树通受到了很大影响,再加上当时洛阳分公司搬迁,没有生产能力,东树通的收入全部断绝。
董树桐:印尼国家政策和法律对原矿出口进行了限制,我原来每年有5000万美元的现金流,突然就断掉了。
当时,董树同账上只有8000万元现金。这8000万元是用来继续生产,还是用来开发新产品?董树同左右为难。最后,他决定停止一切经济活动,专心投入高强度结构用不锈钢的研发。既然新钢种是用作结构用钢,就必须解决钢材的连接问题。董树同把剩下的8000万元全部花在了新钢种的连接问题上,资金紧张的时候,甚至卖掉了自己的房子。

2017年8月,经美国哥伦比亚大学、新加坡国立大学、中国船舶重工集团公司725所检测认证,确定董树桐团队研发的高强度结构钢屈服强度达到600兆帕,耐腐蚀性能是传统碳钢的150倍。目前国际上能达到这样指标的新型钢材非常少,这意味着中国创造了超级钢材。
中国工程院院士尹瑞玉:经过进一步在石油、电力、机械、建筑等行业和国内外大学、实验院所的试验验证和试用,证实了该类型钢的高强度、高韧性和耐腐蚀性能。
中国工程院院士李鹤林:这种钢的出现,使得创造了不锈钢中的结构钢,结构钢中的不锈钢,完成了从不锈钢到结构不锈钢的跨越。
郑州永通公司总工程师王平:通过我们自己拍的照片和宝钢拍的照片进行对比,看到我们从细节到微观颗粒的强化非常明显。

董树桐的助手王平在做图像对比,电脑屏幕上的照片是他刚刚拍摄的高强度结构不锈钢微晶颗粒,他正在将其与美国航母甲板用钢的微晶颗粒进行对比,上面的黑点就是微晶颗粒,它们在表面分布越均匀,代表钢材的强度和韧性越好。
今天,董树桐迎来了三位重要的客人,他们对董树桐正在研究的高强度结构不锈钢非常感兴趣,其中两位客人来自沿海城市,非常想与董树桐合作解决沿海地区建筑钢材的腐蚀问题。
王平:我给你演示一下,我90公斤,钢板0.4,我往里面一摇,看我踩上去会不会塌。

如果是普通的0.4毫米厚的不锈钢板,以王平的体重,走几步就可能变形,但这块钢板无论怎么踩,都没有变形的迹象。在所有的样品中,最让董树桐满意的是,在海水中浸泡了一年,钢板竟然没有生锈的迹象。

王平:未来我们在岛礁建设、码头建设,包括我们在海外建设的其它方面,涉及到海洋工程的话,就会变成一个长寿命的工程,大大降低建设成本。
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就像中国制造!
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