科技日報(bào)記者 金鳳
這兩天，位于北京延慶小海陀山的國家雪車雪橇中心，牽動著南京鋼鐵股份有限公司（以下簡稱南鋼）研究院腐蝕技術(shù)研究所副所長、高級工程師蔡佳興的目光。
在那里，一條國際標(biāo)準(zhǔn)的雪車雪橇賽道蜿蜒而下，仿佛一條游龍盤桓在山嶺之間。這條被稱為“雪游龍”的賽道，是世界第17條、亞洲第3條、中國第1條雪車雪橇賽道。賽道全長1975米，共有16個(gè)彎，垂直落差121米。
頗具挑戰(zhàn)的是，“雪游龍”由于與空氣直接接觸，表面又需要反復(fù)制冰，這要求鋪就“雪游龍”的鋼板具有較強(qiáng)的“耐大氣腐蝕性”。南鋼為“雪游龍”量身定制的“耐候鋼”將在那里見證奧運(yùn)健兒角逐競技。
為北京冬奧場館等重點(diǎn)工程試制高性能耐候鋼的南鋼大氣腐蝕試驗(yàn)站，南鋼供圖
為鋼材加微量元素抗腐蝕，細(xì)晶均勻化更耐低溫
“耐候鋼”指的是耐大氣腐蝕鋼材。在北京冬奧會前，南鋼耐候鋼已成功運(yùn)用于國家多個(gè)重大工程和大國重器上，比如川藏鐵路拉林線藏木特大橋。
與以往不同，這次生產(chǎn)的耐候鋼要能適應(yīng)零下40攝氏度的環(huán)境。
“耐候鋼是介于普通鋼和不銹鋼之間的低合金鋼。這次研制的鋼材，要在鋼中加入磷、銅、鉻、鎳等微量元素，這樣鋼材表面會形成致密和附著性很強(qiáng)的保護(hù)膜，阻礙銹蝕往里擴(kuò)散和發(fā)展，保護(hù)銹層下面的基體，以減緩其腐蝕速度。”蔡佳興告訴科技日報(bào)記者，經(jīng)過特殊的工藝調(diào)試，耐候鋼具備了強(qiáng)韌、塑延、成型、焊割、磨蝕、高溫、抗疲勞等特性。它的耐大氣腐蝕性是普通鋼的8倍，高度契合北京冬奧會綠色、共享、開放、廉潔的辦奧理念。
除了從成分體系中選出最優(yōu)的方案，產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)在軋制和冷卻等生產(chǎn)工藝方面也進(jìn)行了革新。南鋼板材事業(yè)部技術(shù)研發(fā)處能源用鋼研發(fā)室副主任潘中德告訴科技日報(bào)記者，“團(tuán)隊(duì)開發(fā)了基于鋼組織細(xì)晶均勻化的控軋與冷卻工藝。采用兩階段軋制、超低溫軋制時(shí)，要把軋制后鋼材的晶粒尺寸控制得更加細(xì)小、均勻化，這樣鋼材在更低溫度環(huán)境下服役時(shí)才不易斷裂；軋后鋼材進(jìn)行快速冷卻，冷卻速率也要比日常的耐候鋼更低，所以我們增加了冷卻的水量，讓鋼材的溫度瞬間降低到約500℃，以保證鋼材的晶粒尺寸不會繼續(xù)長大?！?/p>
高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、水電鋼“組團(tuán)”保障冬奧
用于“雪游龍”的耐候鋼并不孤單。在冬奧會其他場館和部分保障項(xiàng)目中，“雪游龍”的“兄弟姐妹”也組團(tuán)“鑄就堅(jiān)強(qiáng)”。其中，國家高山滑雪中心、國家跳臺滑雪中心用上了南鋼提供的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。
京張高鐵是北京2022年冬奧會的重要交通保障設(shè)施。官廳水庫大橋猶如一顆璀璨明珠鑲嵌在京張高鐵之間。這座大橋便采用了南鋼聯(lián)合自主研發(fā)的耐候橋梁鋼焊絲，保障了焊接接頭與母材有一致的耐蝕性。
綠色是北京冬奧會的辦賽理念之一。賽事期間，北京冬奧會所有場館將實(shí)現(xiàn)綠電供應(yīng)，這在奧運(yùn)史上尚屬首次。位于河北省豐寧縣的豐寧抽水蓄能電站，是目前世界上裝機(jī)容量最大的抽水蓄能電站，也是服務(wù)北京冬奧場館實(shí)現(xiàn)100%綠電供應(yīng)的重點(diǎn)工程。
據(jù)悉，南鋼為這座“超級充電寶”提供了萬噸以上的水電鋼，研發(fā)人員依托產(chǎn)銷研學(xué)平臺，對市場門檻高、專業(yè)性強(qiáng)的水電用高強(qiáng)鋼加大開發(fā)力度，成系列開發(fā)了600兆帕級和800兆帕級高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)壓力容器用鋼，相關(guān)技術(shù)水平達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平。
距離豐寧約180公里外的北京，運(yùn)動員們將從冬奧村往返比賽場館間。此前，南鋼拿到了北京冬奧會奧運(yùn)村鋼結(jié)構(gòu)的訂單，為冬奧村提供了近一半的房屋提供鋼結(jié)構(gòu)的鋼材。
近年來，南鋼建立大氣腐蝕試驗(yàn)站，在研究院設(shè)立腐蝕技術(shù)研究所，致力研發(fā)各類耐腐蝕的新型高端鋼材，著力創(chuàng)新改造抗腐蝕設(shè)備、先進(jìn)腐蝕手段研究等。近5年，僅南鋼腐蝕技術(shù)研究所就申請38項(xiàng)專利。南鋼大氣腐蝕試驗(yàn)站，也已被納入“國家材料環(huán)境腐蝕平臺”。
蔡佳興表示，下一步他將和團(tuán)隊(duì)一起研發(fā)出更多新型耐腐蝕鋼材、抗腐蝕技術(shù)，深入市場，貼近用戶需求，解決用戶痛點(diǎn)，用先進(jìn)鋼材撐起制造業(yè)的“脊梁”。
