推動超高強材料裝備制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

劉越山

鋼鐵是全球范圍應(yīng)用最廣的金屬材料，在當(dāng)今各國鋼鐵工業(yè)的競爭中，早已不是產(chǎn)量的競爭，超高強度鋼材的生產(chǎn)水平和能力逐漸成為新的角逐。“我國過去在這方面存在短板、弱項，但近年來我國在超高強度鋼和構(gòu)件研發(fā)及生產(chǎn)方面已經(jīng)取得了重大突破。”河北新富新能源汽車有限公司董事長李靖偉日前在接受《經(jīng)濟(jì)》雜志記者采訪時表示，一項具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)能力、處于國際領(lǐng)先水平的超高強鋼熱成形工藝技術(shù)正在他們公司落地，這也是世界首個超高強輕量化新能源專用車產(chǎn)業(yè)基地。

高強度鋼是實現(xiàn)輕量化制造的主要材料

據(jù)李靖偉介紹，我國鋼鐵產(chǎn)量雖然占到世界鋼鐵產(chǎn)量的52%，但80%以上是粗加工的Q235鋼，使我國鋼鐵行業(yè)形成環(huán)境污染嚴(yán)重、產(chǎn)品附加值低的現(xiàn)狀，國家減排目標(biāo)的技術(shù)難點和痛點就在生產(chǎn)端。而在另一方面，早在20世紀(jì)40年代中期，由于航空和航天技術(shù)發(fā)展的需要，為了減輕飛行器自重，提高飛行速度，對鋼結(jié)構(gòu)材料的比強度提出了更高的要求。為此，美國在AISI4130和4340鋼的基礎(chǔ)上，改變熱處理工藝，采用淬火加低溫回火，獲得回火馬氏體組織，使鋼的抗拉強度提高到1600MPa以上，用于制造飛機結(jié)構(gòu)件，對減輕飛行器自重取得了明顯成效。此后，世界在提高鋼的強度和改善鋼的韌性等方面都不斷有新的進(jìn)展。可在我國，飛機起落架、高速列車車軸、軸承等抗疲勞高強鋼，核電站用耐高溫、抗輻射的不銹耐熱鋼管等特種鋼材，長期依賴進(jìn)口，就在幾年前我國的圓珠筆筆頭都還要完全依賴進(jìn)口。

隨著環(huán)保、節(jié)能及安全要求的不斷提升，雖然汽車制造中鋁合金、鎂合金、塑料及復(fù)合材料等輕量化材料用量不斷增加，但高強度鋼以其具有的高減重潛力、高碰撞吸收能、高疲勞強度、高成形性及低平面各向異性等優(yōu)勢，已經(jīng)成為輕量化制造的主要材料。表現(xiàn)在商用車方面，面對持續(xù)緊迫的車身減重要求，廣泛采用熱成形鋼替代冷成形高強鋼將對汽車輕量化及安全性帶來較大貢獻(xiàn)。同時，通過熱沖壓成形技術(shù)獲得的超高強鋼，能很好地解決冷成形高強度鋼板室溫下變形能力差、成形壓力大、容易開裂、復(fù)雜零件回彈等問題。但是，高強度鋼板的成形加工是普通沖壓技術(shù)難以實現(xiàn)的，特別是抗拉強度1500MPa以上的超高強度鋼板，普通沖壓工藝完全無法實現(xiàn)成形加工，只能采用熱成形工藝，同時，還要使用專門的熱成形模具和裝備。這在世界范圍內(nèi)都是一道難題。

聚集研發(fā)人員攻克技術(shù)巨大障礙

早年帶領(lǐng)鄉(xiāng)親外出致富，后又先后到廣東經(jīng)商、澳大利亞從事鐵礦石貿(mào)易、新加坡從事汽車供應(yīng)與銷售并成立了新富集團(tuán)公司的李靖偉，熟悉國內(nèi)外貿(mào)易，在專業(yè)領(lǐng)域特別是汽車熱成形超高強度鋼材領(lǐng)域具有豐厚專長。2020年他與國內(nèi)知名專家馬鳴圖以及李波、周鵬等汽車行業(yè)的專家共同研發(fā)了一種超高強度輕量化商用車鋼制車輪的制造方法（CN2022109 52409.8），汽車用鈮釩復(fù)合微合金化、高接觸疲勞性能齒輪用鋼及齒輪的制造方法（CN2022102 55968.3）等十幾個實用型發(fā)明專利，并廣泛運用于公司各業(yè)務(wù)板塊。2015年，他打造了集供應(yīng)鏈、超高強鋼熱成形材料研發(fā)及專用車制造、汽車銷售服務(wù)以及智慧物流應(yīng)用為一體的全產(chǎn)業(yè)鏈布局。

在與鋼廠和汽車制造廠的交流中，李靖偉發(fā)現(xiàn)商用車的整車減重及如何降低全產(chǎn)業(yè)鏈碳排放是個難點。“能不能造出強度更高、重量更輕的車身材料？”善于思索的李靖偉研究發(fā)現(xiàn)，如果能研發(fā)生產(chǎn)出大型超高強熱沖壓成形零部件，將對商用車減重、減排直至更多的應(yīng)用場景帶來革命性的改變。

但這并不是一件容易的事，商用車的大零件應(yīng)用在世界上都是空白，在制作上有著巨大的技術(shù)障礙。但一貫想到就要做到的李靖偉決心突破這個技術(shù)障礙。解決這一世界級的難題需要巨大的資金支持研發(fā)投入，在家人的支持下，他從2018年就開始聚集了許多志同道合的研發(fā)人員，一起攻克大型零部件熱成形技術(shù)的難關(guān)。在他成立的中新（重慶）超高強材料研究院中，科學(xué)家團(tuán)隊有來自中國工程院的院士，也有國外的院士和大學(xué)教授，研究院的目標(biāo)就是要打造世界超高強材料開發(fā)應(yīng)用的科技高地。

2020年，他們的第一批熱成形技術(shù)制造的大型車身零部件鍛造成功，2021年開始應(yīng)用在國內(nèi)的商用車上。上海第一批限重限載貨車，有三分之一就是用的熱沖壓一體化成形鋼板，質(zhì)量減輕了一半，價格下降了一半。如今，他們不但可以生產(chǎn)超高強和耐磨性相匹配的大型輕量化商用車車廂等鋼材，還成功開發(fā)了熱成形生產(chǎn)線和相關(guān)設(shè)備，擁有了數(shù)十項發(fā)明技術(shù)專利，獲得國家科技部門的獎勵。

高強鋼和超高強鋼具有無限廣闊的應(yīng)用場景，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊。據(jù)李靖偉介紹，它可廣泛用于技術(shù)難度大的碼頭起重吊、海上風(fēng)電、長臂起重吊、鉆井平臺和海上起重吊等方面，涉及軍用、民用的生產(chǎn)、運輸、軍民融合重要領(lǐng)域的用鋼替代，替代市場巨大。有行業(yè)專家分析，每年的替代市場份額約在5萬億-6萬億元人民幣以上。

努力打造超高強材料科技高地

李靖偉告訴記者，新富集團(tuán)在成功打造“商用車有效供給產(chǎn)業(yè)鏈”的實踐中，積極響應(yīng)國家供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革決策，制定出了“創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈融合發(fā)展”的集團(tuán)發(fā)展戰(zhàn)略，投巨資納賢才，歷經(jīng)艱辛，圓滿完成了世界領(lǐng)先的輕量化、超高強、超大型零部件生產(chǎn)制造整套技術(shù)的攻關(guān)，新富集團(tuán)擁有該項技術(shù)完整知識產(chǎn)權(quán)，市場前景十分廣闊。將實現(xiàn)汽車、船舶、農(nóng)機、建筑、電力、航空、鐵路、交通設(shè)施等制造業(yè)的輕量化制造，而在其他裝備領(lǐng)域更是具有無可比擬的優(yōu)勢。他表示，該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化也將使我國現(xiàn)有裝備制造業(yè)減少30%-50%的用鋼量，亦可大幅降低移動裝備的能源消耗量，對“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)的實現(xiàn)做出巨大貢獻(xiàn)。

2021年9月，新富投資數(shù)十億元開始建設(shè)重慶綦江、河北邯鄲冀南新區(qū)第一批汽車輕量化產(chǎn)業(yè)基地，邯鄲冀南新區(qū)基地作為“世界首臺套輕量化、超高強、超大型零部件制造生產(chǎn)線”將于今年12月正式投產(chǎn)，這也是深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的成功示范項目。據(jù)他介紹，公司目前也面臨兩個問題，一是資金問題，因為超大一體化熱成形生產(chǎn)是重投資，超大的重型廠房、水電氣的配套和生產(chǎn)線的制造以及原材料的供應(yīng)，都需要大量的資金投入，后期后續(xù)的技術(shù)開發(fā)、各類新產(chǎn)品的試制、高端人才的引進(jìn)等，也無不需要巨量資金的投入。二是在開發(fā)船舶方面，超強輕量化裝配式建筑等也需要國家有關(guān)方面在材料目錄上予以認(rèn)證。

李靖偉說，公司成立以來得到了國家的大力支持，未來在各界更大的支持下，新富將努力打造世界超高強材料開發(fā)應(yīng)用科技新高地，實現(xiàn)更高質(zhì)量的發(fā)展。