一、研究的背景與問題
近年來，隨著經濟和社會的發(fā)展，資源和能源的限制逐漸凸顯，環(huán)境保護問題日趨嚴峻。GB1589-2016《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質量限值》將軸荷限定車貨總重上限由55噸降至49噸，同時國務院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》及《重型商用車輛燃料消耗量限值》（第三階段）標準意見稿，要求2020年在2015年基礎上燃料消耗降低15%，上述規(guī)范要求表面，輕量化將成為專用車和工程機械產品發(fā)展的必然趨勢。
2010年國內各鋼鐵企業(yè)開始陸續(xù)研發(fā)高品質耐磨鋼產品，經過多年發(fā)展，國內耐磨鋼板已開始陸續(xù)替代進口產同類型產品，并逐步提高在國內工程機械、專用車和商用車車廂領域市場的占有率，國內耐磨鋼產品以較低的價格、較快的交付速度，成功替代SSAB等國外耐磨鋼企業(yè)，為我國商用車輕量化做出巨大貢獻。然而由于產品研發(fā)周期短、經驗積累不足等原因，我國目前耐磨鋼板在產品類型和產品質量仍與SSAB的耐磨鋼產品具有一定差距。例如SSAB早在幾年前便推出了耐腐蝕耐磨鋼產品，目前該類產品在國外環(huán)衛(wèi)車、造紙行業(yè)以及疏浚管道行業(yè)已得到廣泛應用，而國內在該類復合型耐磨鋼產品仍屬空白。
因此,華菱漣鋼依托國內最先進、產量最大的調質熱處理生產，逐步提高產品質量，不斷探索創(chuàng)新型高端耐磨鋼產品，提升耐磨鋼產品在細分市場的適用能力，并取得一定成果。目前，漣鋼開發(fā)的混凝土攪拌車用低屈強比NM300TP產品，年產量超10萬噸，推進了國內混凝土攪拌車筒體的升級過程；高韌性止裂耐磨鋼產品已在重汽、陜汽等國內商業(yè)車龍頭企業(yè)進行了長期試用，自卸車箱體使用壽命明顯提升，深受廣大客戶喜愛。漣鋼EVI團隊不斷探索，為客戶配套提供耐磨鋼產品升級時的結構仿真模擬，并建立起鋼板的折彎、焊接、成型等應用技術手冊。項目的成功，極大提升了我國耐磨鋼產品的市場競爭力，推動商用車及工程機械輕量化進程，減少能源消耗，產生良好的經濟效益和社會效益。
二、解決問題的思路與技術方案
在研發(fā)的過程中，項目組密切聯(lián)合下游用戶的需求，進行有針對性、有組織下的研究攻關。如自卸車的輕量化，要求使用大量超薄規(guī)格耐磨鋼板，其中3-5mm鋼板的需求量極大，因此，項目專門成立了薄規(guī)格耐磨鋼板技術攻關小組，人員兼顧裝備設計、工藝開發(fā)和材料研究三類人員，通過不同部門聯(lián)合協(xié)同攻關，最終實現(xiàn)了3mm極限規(guī)格耐磨鋼穩(wěn)定供應，綜合成材率高到90%以上。為更好滿足客戶特殊要求，項目組聯(lián)合銷售部、市場部進行大量市場走訪，了解到客戶目前對 U型自卸車車廂和混泥土攪拌罐開裂問題、耐腐蝕環(huán)境下的耐磨鋼使用問題以及耐磨鋼產品升級時的仿真模擬服務等問題十分關注，項目組客戶需求入手，不斷投入研發(fā)力量，最終成功研制高韌性止裂耐磨鋼、具有低屈強比的混凝土攪拌車罐體用NM300TP鋼、適合腐蝕磨損環(huán)境下的耐腐蝕耐磨鋼，并在客戶使用新產品進行材料升級時，結果漣鋼內部EVI團隊，為客戶進行大量EVI模擬仿真研究工作，更好的滿足了客戶對耐磨鋼產品和使用的要求，受到客戶一致好評。
四、主要創(chuàng)新性成果
華菱漣鋼項目團隊通過產學研用合作，研發(fā)成功了低屈強比型、高韌性型以及耐腐蝕型耐磨鋼，并通過仿真模擬技術推廣了耐磨鋼在自卸車上的輕量化應用。取得創(chuàng)新如下：
1、首創(chuàng)3-5mm極限薄規(guī)格“在線多段冷卻+單板回火”的短流程生產工藝，成功研發(fā)C-Si-Mn-Al系低合金成本、具有TRIP效應的混凝土攪拌車用NM300TP耐磨鋼，耐磨性能達到傳統(tǒng)攪拌桶用鋼的1.3-1.6倍，屈強比可精準控制在0.6-0.65范圍，整板進行360°卷圓無難度，推進攪拌車筒體輕量化減重30-40%，壽命提升1倍。
2、依托超潔凈鋼冶煉技術，成功開發(fā)出系列高韌性止裂耐磨鋼，NM450Tuf產品-20℃沖擊功可達110J，低溫韌性為同級別耐磨鋼2倍以上，超過國標要求4倍，可在-60℃環(huán)境下服役，耐磨性和使用壽命提升一倍。
3、在調質耐磨鋼合金體系基礎上添加Cr、Cu以及Sb元素，成功研發(fā)出適用于酸性+磨損環(huán)境的復合型耐腐蝕耐磨鋼，在酸性+磨損的復雜服役環(huán)境下該類產品抗磨損性能可達普通耐磨鋼1.3-2.0倍。
4、采用CAE仿真技術合理選用NM400-NM500耐磨鋼替代普板和高強板，使自卸車車廂由傳統(tǒng)厚規(guī)格“田字格”結構改為高強耐磨薄規(guī)格“U型”結構，安全系數(shù)提高20%，減重40%以上，制造成本降低25%，使用壽命提高2-3倍。
項目共授權發(fā)明專利11項，發(fā)表相關論文30余篇，制定國家1項，制定企業(yè)標準2項，項目成果項目成果相繼獲中鋼協(xié)新產品“市場開拓獎”、“冶金產品實物質量品牌培育推薦產品（原特優(yōu)質量獎）”和冶金產品實物質量金杯獎、卓越成果獎等獎勵；《人民日報》、《中國冶金報》、《世界金屬導報》等權威媒體均對項目成果進行報道。
四、應用情況與效果
薄規(guī)格優(yōu)質高強度低合金耐磨鋼板及其關鍵生產技術是漣鋼近年來的重點研發(fā)和攻關技術和產品，目前漣鋼現(xiàn)具有6大類、32個牌號的耐磨鋼核心生產技術及產品，其中包括創(chuàng)新型高品質耐磨包括耐腐蝕耐磨鋼、高韌性止裂耐磨鋼、低屈強比耐磨鋼等系列產品，NM400-NM500、NM300TP分別獲得2019年和2021年中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會冶金產品實物質量特優(yōu)質量獎?！白孕盾囕p量化用超薄規(guī)格耐磨鋼”因全球首發(fā)獲得2018年中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會產品開發(fā)市場開拓獎。
項目制定創(chuàng)新型高品質耐磨鋼用戶使用手冊和焊接手冊各一項，形成了《低合金高強結構用鋼板和鋼帶》、《低合金高強車廂用鋼鋼板和鋼帶》、《低合金高強耐磨鋼板》等企業(yè)技術標準，2021年11月參與《GBT 24186-2009工程機械用高強度耐磨鋼板》第二版更改討論，并給出重要更改建議。
目前，漣鋼薄規(guī)格耐磨鋼年銷售量約30萬噸，薄規(guī)格耐磨鋼板國內市場占有率第一，達到70%以上；高韌性止裂耐磨鋼板為國內唯一批量供應企業(yè)，成為行業(yè)發(fā)展的標桿；NM300TP成為國內兩家可生產該產品的企業(yè)之一，市場占有量超過60%。漣鋼現(xiàn)已成為三一重工、中聯(lián)重科、中國重汽、中集集團、新宏昌重工等國內工程機械和商用改裝車企業(yè)的主要供應商，市場占有率逐年提升。項目產品推動了大型自卸車輕量化的進程；產品還被出口到韓國、南美等國家和地區(qū)，為提高我國冶金產品的影響力做出了重要貢獻。
重點用戶評價如下：
（1）中聯(lián)重科股份有限公司：NM300TP產品可生產寬度，比國內其他鋼材至少提升200mm，成材率大幅度提升，耐磨性較500MPa高強鋼提高1.5倍以上，實現(xiàn)減重30%，焊接減少30%以上，筒體整板卷圓折彎不開裂。
（2）中集凌宇汽車有限公司：鋼板不平等度＜4mm/m，切割后無變形，滿足我司混凝土攪拌車用材的需求，車輛使用壽命明顯延長，降低車輛運營成本，促進我司混凝土攪拌車筒體輕量化的推廣和應用，經濟效益顯著。
（3）新宏昌重工集團：“鋼板質量穩(wěn)定，折彎成型性能和焊接性能良好，成型性和低溫韌性較傳統(tǒng)耐磨鋼提高1倍以上”、“車輛重量比普通車可以實現(xiàn)減重50%左右，比高強鋼可以實現(xiàn)減重30%左右，制造成本降低33%，焊接減少33%，折彎減少30%，制造成本降低33%”。
應用效果圖片對比如下：
圖1 NM300TP耐磨鋼改進前后下料翹曲程度對比
圖2新型耐腐蝕耐磨鋼與普通NM450耐磨鋼在腐蝕息環(huán)境下的磨損體積損失對比
圖3 新型高韌性止裂耐磨鋼NM450Tuf與常規(guī)耐磨鋼沖擊性能對比
圖4 相同車型中高韌性止裂耐磨鋼NM450Tuf與普通高強鋼服役2年后對比
圖5 采用高韌性止裂耐磨鋼車型與普通高強鋼車型對比
