1.肩擔(dān)使命、順勢(shì)而為
自20世紀(jì)初期,國(guó)內(nèi)外橋梁建設(shè)向跨海、跨江、跨越大灣區(qū)以及跨越高山峽谷的方向發(fā)展,懸索橋和斜拉橋的跨度越來越大,對(duì)橋梁纜索用鋼的強(qiáng)度性能要求不斷提高。因橋梁纜索鋼絲用盤條生產(chǎn)技術(shù)要求很高,生產(chǎn)難度極大,國(guó)內(nèi)橋梁主纜鋼絲用鋼盤條的開發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于橋梁行業(yè)的發(fā)展。2012年之前,國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)僅能生產(chǎn)1770MPa級(jí)及以下強(qiáng)度級(jí)別的橋梁纜索用鋼盤條,而國(guó)外日本和韓國(guó)已成功開發(fā)出當(dāng)時(shí)最高強(qiáng)度1860MPa級(jí)橋梁纜索用鋼盤條,并成功應(yīng)用于李舜臣大橋和蔚山大橋的建設(shè),國(guó)內(nèi)1860Mpa級(jí)橋梁纜索用鍍鋅鋼絲盤條原料完全依靠從國(guó)外進(jìn)口。2016年國(guó)內(nèi)外大跨度橋梁建設(shè)所需的1960Mpa級(jí)及以上強(qiáng)度級(jí)別的橋梁纜索用鋼盤條在世界尚屬空白,國(guó)際上無一家鋼鐵企業(yè)可成功批量穩(wěn)定生產(chǎn)。為順應(yīng)大跨度橋梁發(fā)展趨勢(shì),搶占高端橋梁纜索用鋼產(chǎn)品領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)外鋼鐵企業(yè)競(jìng)相追逐,引領(lǐng)世界超高強(qiáng)度橋梁纜索用鋼發(fā)展新潮流。國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)自主研發(fā)1960MPa、2000MPa、2060MPa、2100MPa級(jí)別及以上高強(qiáng)度橋梁主纜鋼絲用鋼盤條已迫在眉睫。
面對(duì)國(guó)內(nèi)橋梁纜索用鋼研發(fā)的滯后和大跨度超高強(qiáng)度橋梁纜索用鋼的迫切需求,始終堅(jiān)持走自主技術(shù)創(chuàng)新道路的青島特殊鋼鐵有限公司(以下簡(jiǎn)稱“青島特鋼”)順勢(shì)而為,自主創(chuàng)新、攻堅(jiān)克難,于2013年通過對(duì)冶煉工藝和斯太爾摩風(fēng)冷工藝創(chuàng)新優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了1860MPa級(jí)橋梁纜索用鋼盤條批量生產(chǎn),成功替代進(jìn)口盤條;于2016年以后,青島特鋼通過自主創(chuàng)新、突破一系列工藝設(shè)備變革和技術(shù)創(chuàng)新,不斷成功實(shí)現(xiàn)了1960MPa、2000MPa、2060MPa、2100MPa級(jí)別及以上超高強(qiáng)度級(jí)別橋梁纜索用鋼工業(yè)化生產(chǎn),成為世界大跨度橋梁超高強(qiáng)度纜索用鋼開發(fā)的引領(lǐng)者和開拓者。
2.苦練內(nèi)功、突破創(chuàng)新
冰凍三尺非一日之寒,滴水石穿非一日之功。青島特鋼憑借自身強(qiáng)大的自主研發(fā)能力,在新產(chǎn)品研發(fā)方面不斷突破和創(chuàng)新,自主研發(fā)建成國(guó)內(nèi)外第一條線材離線鹽浴索氏體化處理QWTP (QingdaoWire Toughness Patenting,線材韌化處理)生產(chǎn)線,經(jīng)過近幾年的潛心鉆研,不斷攻克了鋼種成分設(shè)計(jì)、中心合金元素偏析、組織均勻穩(wěn)定性控制、強(qiáng)度指標(biāo)穩(wěn)定性、扭轉(zhuǎn)指數(shù)穩(wěn)定性、大尺寸夾雜物控制、表面質(zhì)量等一系列關(guān)鍵技術(shù)難顆。
工欲善其事,必先利其器。青島特鋼克服傳統(tǒng)斯太爾摩工藝(DP)抗拉強(qiáng)度不足且波動(dòng)大、塑韌性差等缺陷和傳統(tǒng)鉛浴淬火污染環(huán)境、嚴(yán)重威脅工人健康以及成本高等缺點(diǎn),在離線熱處理工藝方面進(jìn)行了改革性創(chuàng)新,自主設(shè)計(jì)建造了離線鹽浴QWTP生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線具有綠色環(huán)保、實(shí)現(xiàn)盤條均勻恒溫索氏體化轉(zhuǎn)變、產(chǎn)品組織性能質(zhì)量?jī)?yōu)異、自動(dòng)化程度高、工人勞動(dòng)強(qiáng)度小、設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)。離線鹽浴QWTP工藝是經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)既能滿足橋梁纜索鋼絲超高強(qiáng)度要求,又能使鍍鋅鋼絲具有良好扭轉(zhuǎn)性能的綠色環(huán)保型熱處理工藝。
材料的強(qiáng)度和韌性是一對(duì)矛盾體,如何在提高鍍鋅鋼絲強(qiáng)度級(jí)別的同時(shí),使扭轉(zhuǎn)性能得到改善是橋梁纜索用鍍鋅鋼絲研發(fā)所需解決的關(guān)鍵問題,而制約鍍鋅鋼絲研發(fā)的主要點(diǎn)在于盤條原料的研發(fā)。青島特鋼通過對(duì)高強(qiáng)度橋梁纜索用鋼盤條的強(qiáng)化機(jī)制的研究,并結(jié)合各合金元素對(duì)高強(qiáng)度鋼絲經(jīng)鍍鋅處理后強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)性能大幅下降的影響,創(chuàng)新提出了基于微合金化的高強(qiáng)纜索用鋼“青鋼橋索成分設(shè)計(jì)”,成功實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度纜索鋼絲在鍍鋅后達(dá)到滿足強(qiáng)度要求的同時(shí),也能具有優(yōu)良的塑性和扭轉(zhuǎn)性能。
高強(qiáng)度橋梁纜索用鋼的碳含量在1.0%左右,屬于高碳系列鋼種,中心碳偏析控制難點(diǎn)較大,且鋼種含有較高含量的Si、Cr、V等合金元素加劇了碳和合金元素偏析的嚴(yán)重性。青島特鋼的“一火材”生產(chǎn)工藝,進(jìn)一步加大了對(duì)高碳高合金鋼種各元素偏析的控制難度。研發(fā)人員迎難而上、勇于創(chuàng)新,創(chuàng)新提出將Scheil-Gulliver 凝固理論引入到輕壓下偏析控制模型中,并結(jié)合小矩形坯特點(diǎn)和高碳鋼種凝固規(guī)律及特性,自主創(chuàng)新開發(fā)設(shè)計(jì)出一套連鑄機(jī)凝固傳熱數(shù)學(xué)模型,并結(jié)合射釘試驗(yàn)修正,有效解決了“一火材”高強(qiáng)度橋梁纜索QS92Si鋼種C、Si、Mn、Cr合金元素的偏析難以控制的技術(shù)難題,是國(guó)內(nèi)首家通過“一火材”工藝實(shí)現(xiàn)高碳高合金鋼種盤條的批量穩(wěn)定生產(chǎn)。
高強(qiáng)度橋梁纜索用鋼化學(xué)成分是青島特鋼的獨(dú)特創(chuàng)新設(shè)計(jì),無任何歷史參考資料和熱處理數(shù)據(jù)參考。為了快速、有效攻克高強(qiáng)度橋梁纜索用鋼軋制和熱處理工藝難題,研發(fā)人員利用Gleeble-1500熱/力模擬試驗(yàn)機(jī)及金相顯微鏡,研究了高強(qiáng)度橋梁纜索鋼的動(dòng)態(tài)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變和等溫相變的行為、奧氏體動(dòng)態(tài)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變規(guī)律和組織特征,分析相關(guān)參數(shù)對(duì)奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變和等溫相變規(guī)律的影響。經(jīng)過對(duì)新鋼種QS92Si的風(fēng)冷、熱處理工藝?yán)碚搫?chuàng)新和生產(chǎn)實(shí)踐,QWTP熱處理后的盤條達(dá)到了大跨度橋梁超高強(qiáng)度纜索用鋼的力學(xué)性能指標(biāo)要求和質(zhì)量要求。
常言道:發(fā)展無止境,探索無止境,科學(xué)研究與技術(shù)創(chuàng)新也同樣無止境。青島特鋼將繼續(xù)堅(jiān)持自主創(chuàng)新,發(fā)揚(yáng)求真務(wù)實(shí)、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神,努力再創(chuàng)輝煌,創(chuàng)造出更多高質(zhì)量、有效益的科技創(chuàng)新成果,為新時(shí)代建設(shè)中國(guó)鋼鐵“強(qiáng)國(guó)夢(mèng)”貢獻(xiàn)更大的智慧和力量。
4.?dāng)孬@榮譽(yù)、增強(qiáng)動(dòng)力
青島特鋼通過自主研發(fā)建造的離線鹽浴韌化(QWTP)處理線,并攻克一系列“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)難題,領(lǐng)先世界實(shí)現(xiàn)了超高強(qiáng)度級(jí)別橋梁纜索用鋼工業(yè)化生產(chǎn),大大降低國(guó)內(nèi)大橋建設(shè)成本,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外1960MPa、2000MPa、2060MPa、2100MPa級(jí)及以上級(jí)別橋梁纜索鍍鋅鋼絲用盤條原料的空白。憑借著產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定和逐漸增多的工程應(yīng)用,青島特鋼大橋纜索用鋼產(chǎn)品不斷獲得榮譽(yù)和獎(jiǎng)項(xiàng),贏得了客戶的口碑和肯定。2018年“1960MPa級(jí)橋梁纜索鍍鋅鋼絲用離線鹽浴處理(QWTP)盤條”獲得冶金科技技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)、2018年"1960MPa懸索橋主纜索股技術(shù)研究”獲得2018年度中國(guó)公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)、2019年"“1960MPa級(jí)橋梁纜索鍍鋅鋼絲用離線鹽浴處理盤條"獲得中國(guó)鋼協(xié)頒發(fā)的“中國(guó)鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)市場(chǎng)開拓獎(jiǎng)”。在研發(fā)過程中申報(bào)國(guó)家專利5項(xiàng),己成功獲得國(guó)家發(fā)明專利1項(xiàng)、實(shí)用新型專利1項(xiàng),發(fā)表學(xué)術(shù)論文8篇。
5.鎖定差距、更進(jìn)一步
我國(guó)鋼鐵企業(yè)在開發(fā)超高強(qiáng)度橋梁纜索用鋼方面雖已取得很大進(jìn)展,但與未來更高強(qiáng)度級(jí)別更高質(zhì)量要求的橋梁建設(shè)規(guī)劃還存在一定的差距,我們需要更進(jìn)一步提升工藝裝備和技術(shù)理論創(chuàng)新水平,在新型合金成分體系、軋制與熱處理工藝技術(shù)、組織與性能均勻性控制等方面加大研發(fā)力度,提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。
6.展望未來、砥礪前行
根據(jù)國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略發(fā)展需求,高速鐵路將形成“八縱八橫”高鐵網(wǎng),隨著高鐵快速延伸,高鐵橋梁必將得到更好的創(chuàng)新發(fā)展。未來將有瓊州海峽通道、渤海灣通道等跨海通道需要建設(shè),還有西部的崇山峻嶺需要跨越,中國(guó)大跨度高鐵橋梁必將繼續(xù)堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng),引領(lǐng)未來橋梁建設(shè)的大潮流。同時(shí)隨著橋梁建設(shè)向跨海、跨江、跨越大灣區(qū)以及跨越高山峽谷的方向發(fā)展,懸索橋和斜拉橋的跨度將越來越大,對(duì)橋梁纜索用鋼的質(zhì)量要求將會(huì)越來越高。
“青島特鋼牌”超高強(qiáng)度橋梁纜索用鋼QWTP產(chǎn)品質(zhì)量國(guó)際領(lǐng)先,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外1960MPa、2000MPa、2060MPa、2100MPa級(jí)及以上級(jí)別橋梁纜索鍍鋅鋼絲用盤條原料的空白,打破了中國(guó)長(zhǎng)期在超高強(qiáng)度鍍鋅鋼絲用鋼研發(fā)方面滯后、落伍的被動(dòng)局面,中國(guó)牌橋梁纜索用鋼可實(shí)現(xiàn)進(jìn)入有更廣泛的國(guó)內(nèi)、國(guó)際高端橋梁纜索用鋼市場(chǎng)。未來青島特鋼在順利完成深中通道伶仃洋大橋2060MPa級(jí)橋梁纜索鍍鋅鋼絲用盤條供貨任務(wù)的基礎(chǔ)上,繼續(xù)開拓創(chuàng)新,保質(zhì)保量完成常泰大橋2100MPa級(jí)橋梁纜索用鋼供貨任務(wù);未來也將繼續(xù)緊貼服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略,繼續(xù)進(jìn)行尖端技術(shù)研究、高端產(chǎn)品創(chuàng)新,為我國(guó)橋梁建設(shè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量,助力中國(guó)橋梁不斷攀登世界新巔峰。