一、研究的背景與問(wèn)題

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，資源和能源的限制逐漸凸顯，環(huán)境保護(hù)問(wèn)題日趨嚴(yán)峻。GB1589-2016《汽車(chē)、掛車(chē)及汽車(chē)列車(chē)外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》將軸荷限定車(chē)貨總重上限由55噸降至49噸，同時(shí)國(guó)務(wù)院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》及《重型商用車(chē)輛燃料消耗量限值》（第三階段）標(biāo)準(zhǔn)意見(jiàn)稿，要求2020年在2015年基礎(chǔ)上燃料消耗降低15%，上述規(guī)范要求表面，輕量化將成為專(zhuān)用車(chē)和工程機(jī)械產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2010年國(guó)內(nèi)各鋼鐵企業(yè)開(kāi)始陸續(xù)研發(fā)高品質(zhì)耐磨鋼產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，國(guó)內(nèi)耐磨鋼板已開(kāi)始陸續(xù)替代進(jìn)口產(chǎn)同類(lèi)型產(chǎn)品，并逐步提高在國(guó)內(nèi)工程機(jī)械、專(zhuān)用車(chē)和商用車(chē)車(chē)廂領(lǐng)域市場(chǎng)的占有率，國(guó)內(nèi)耐磨鋼產(chǎn)品以較低的價(jià)格、較快的交付速度，成功替代SSAB等國(guó)外耐磨鋼企業(yè)，為我國(guó)商用車(chē)輕量化做出巨大貢獻(xiàn)。然而由于產(chǎn)品研發(fā)周期短、經(jīng)驗(yàn)積累不足等原因，我國(guó)目前耐磨鋼板在產(chǎn)品類(lèi)型和產(chǎn)品質(zhì)量仍與SSAB的耐磨鋼產(chǎn)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(chǎn)品，目前該類(lèi)產(chǎn)品在國(guó)外環(huán)衛(wèi)車(chē)、造紙行業(yè)以及疏浚管道行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用，而國(guó)內(nèi)在該類(lèi)復(fù)合型耐磨鋼產(chǎn)品仍屬空白。

因此,華菱漣鋼依托國(guó)內(nèi)最先進(jìn)、產(chǎn)量最大的調(diào)質(zhì)熱處理生產(chǎn)，逐步提高產(chǎn)品質(zhì)量，不斷探索創(chuàng)新型高端耐磨鋼產(chǎn)品，提升耐磨鋼產(chǎn)品在細(xì)分市場(chǎng)的適用能力，并取得一定成果。目前，漣鋼開(kāi)發(fā)的混凝土攪拌車(chē)用低屈強(qiáng)比NM300TP產(chǎn)品，年產(chǎn)量超10萬(wàn)噸，推進(jìn)了國(guó)內(nèi)混凝土攪拌車(chē)筒體的升級(jí)過(guò)程；高韌性止裂耐磨鋼產(chǎn)品已在重汽、陜汽等國(guó)內(nèi)商業(yè)車(chē)龍頭企業(yè)進(jìn)行了長(zhǎng)期試用，自卸車(chē)箱體使用壽命明顯提升，深受廣大客戶(hù)喜愛(ài)。漣鋼EVI團(tuán)隊(duì)不斷探索，為客戶(hù)配套提供耐磨鋼產(chǎn)品升級(jí)時(shí)的結(jié)構(gòu)仿真模擬，并建立起鋼板的折彎、焊接、成型等應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)。項(xiàng)目的成功，極大提升了我國(guó)耐磨鋼產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)商用車(chē)及工程機(jī)械輕量化進(jìn)程，減少能源消耗，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

二、解決問(wèn)題的思路與技術(shù)方案

在研發(fā)的過(guò)程中，項(xiàng)目組密切聯(lián)合下游用戶(hù)的需求，進(jìn)行有針對(duì)性、有組織下的研究攻關(guān)。如自卸車(chē)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(xiàng)目專(zhuān)門(mén)成立了薄規(guī)格耐磨鋼板技術(shù)攻關(guān)小組，人員兼顧裝備設(shè)計(jì)、工藝開(kāi)發(fā)和材料研究三類(lèi)人員，通過(guò)不同部門(mén)聯(lián)合協(xié)同攻關(guān)，最終實(shí)現(xiàn)了3mm極限規(guī)格耐磨鋼穩(wěn)定供應(yīng)，綜合成材率高到90%以上。為更好滿足客戶(hù)特殊要求，項(xiàng)目組聯(lián)合銷(xiāo)售部、市場(chǎng)部進(jìn)行大量市場(chǎng)走訪，了解到客戶(hù)目前對(duì) U型自卸車(chē)車(chē)廂和混泥土攪拌罐開(kāi)裂問(wèn)題、耐腐蝕環(huán)境下的耐磨鋼使用問(wèn)題以及耐磨鋼產(chǎn)品升級(jí)時(shí)的仿真模擬服務(wù)等問(wèn)題十分關(guān)注，項(xiàng)目組客戶(hù)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(qiáng)比的混凝土攪拌車(chē)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(hù)使用新產(chǎn)品進(jìn)行材料升級(jí)時(shí)，結(jié)果漣鋼內(nèi)部EVI團(tuán)隊(duì)，為客戶(hù)進(jìn)行大量EVI模擬仿真研究工作，更好的滿足了客戶(hù)對(duì)耐磨鋼產(chǎn)品和使用的要求，受到客戶(hù)一致好評(píng)。

四、主要?jiǎng)?chuàng)新性成果

華菱漣鋼項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過(guò)產(chǎn)學(xué)研用合作，研發(fā)成功了低屈強(qiáng)比型、高韌性型以及耐腐蝕型耐磨鋼，并通過(guò)仿真模擬技術(shù)推廣了耐磨鋼在自卸車(chē)上的輕量化應(yīng)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(chǎn)工藝，成功研發(fā)C-Si-Mn-Al系低合金成本、具有TRIP效應(yīng)的混凝土攪拌車(chē)用NM300TP耐磨鋼，耐磨性能達(dá)到傳統(tǒng)攪拌桶用鋼的1.3-1.6倍，屈強(qiáng)比可精準(zhǔn)控制在0.6-0.65范圍，整板進(jìn)行360°卷圓無(wú)難度，推進(jìn)攪拌車(chē)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(shù)，成功開(kāi)發(fā)出系列高韌性止裂耐磨鋼，NM450Tuf產(chǎn)品-20℃沖擊功可達(dá)110J，低溫韌性為同級(jí)別耐磨鋼2倍以上，超過(guò)國(guó)標(biāo)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(diào)質(zhì)耐磨鋼合金體系基礎(chǔ)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(fù)合型耐腐蝕耐磨鋼，在酸性+磨損的復(fù)雜服役環(huán)境下該類(lèi)產(chǎn)品抗磨損性能可達(dá)普通耐磨鋼1.3-2.0倍。

4、采用CAE仿真技術(shù)合理選用NM400-NM500耐磨鋼替代普板和高強(qiáng)板，使自卸車(chē)車(chē)廂由傳統(tǒng)厚規(guī)格“田字格”結(jié)構(gòu)改為高強(qiáng)耐磨薄規(guī)格“U型”結(jié)構(gòu)，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(xiàng)目共授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利11項(xiàng)，發(fā)表相關(guān)論文30余篇，制定國(guó)家1項(xiàng)，制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，項(xiàng)目成果項(xiàng)目成果相繼獲中鋼協(xié)新產(chǎn)品“市場(chǎng)開(kāi)拓獎(jiǎng)”、“冶金產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量品牌培育推薦產(chǎn)品（原特優(yōu)質(zhì)量獎(jiǎng)）”和冶金產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量金杯獎(jiǎng)、卓越成果獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì)；《人民日?qǐng)?bào)》、《中國(guó)冶金報(bào)》、《世界金屬導(dǎo)報(bào)》等權(quán)威媒體均對(duì)項(xiàng)目成果進(jìn)行報(bào)道。

四、應(yīng)用情況與效果

薄規(guī)格優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度低合金耐磨鋼板及其關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)是漣鋼近年來(lái)的重點(diǎn)研發(fā)和攻關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品，目前漣鋼現(xiàn)具有6大類(lèi)、32個(gè)牌號(hào)的耐磨鋼核心生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)品，其中包括創(chuàng)新型高品質(zhì)耐磨包括耐腐蝕耐磨鋼、高韌性止裂耐磨鋼、低屈強(qiáng)比耐磨鋼等系列產(chǎn)品，NM400-NM500、NM300TP分別獲得2019年和2021年中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)冶金產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量特優(yōu)質(zhì)量獎(jiǎng)?！白孕盾?chē)輕量化用超薄規(guī)格耐磨鋼”因全球首發(fā)獲得2018年中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)市場(chǎng)開(kāi)拓獎(jiǎng)。

項(xiàng)目制定創(chuàng)新型高品質(zhì)耐磨鋼用戶(hù)使用手冊(cè)和焊接手冊(cè)各一項(xiàng)，形成了《低合金高強(qiáng)結(jié)構(gòu)用鋼板和鋼帶》、《低合金高強(qiáng)車(chē)廂用鋼鋼板和鋼帶》、《低合金高強(qiáng)耐磨鋼板》等企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，2021年11月參與《GBT 24186-2009工程機(jī)械用高強(qiáng)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(xiāo)售量約30萬(wàn)噸，薄規(guī)格耐磨鋼板國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率第一，達(dá)到70%以上；高韌性止裂耐磨鋼板為國(guó)內(nèi)唯一批量供應(yīng)企業(yè)，成為行業(yè)發(fā)展的標(biāo)桿；NM300TP成為國(guó)內(nèi)兩家可生產(chǎn)該產(chǎn)品的企業(yè)之一，市場(chǎng)占有量超過(guò)60%。漣鋼現(xiàn)已成為三一重工、中聯(lián)重科、中國(guó)重汽、中集集團(tuán)、新宏昌重工等國(guó)內(nèi)工程機(jī)械和商用改裝車(chē)企業(yè)的主要供應(yīng)商，市場(chǎng)占有率逐年提升。項(xiàng)目產(chǎn)品推動(dòng)了大型自卸車(chē)輕量化的進(jìn)程；產(chǎn)品還被出口到韓國(guó)、南美等國(guó)家和地區(qū)，為提高我國(guó)冶金產(chǎn)品的影響力做出了重要貢獻(xiàn)。

重點(diǎn)用戶(hù)評(píng)價(jià)如下：

（1）中聯(lián)重科股份有限公司：NM300TP產(chǎn)品可生產(chǎn)寬度，比國(guó)內(nèi)其他鋼材至少提升200mm，成材率大幅度提升，耐磨性較500MPa高強(qiáng)鋼提高1.5倍以上，實(shí)現(xiàn)減重30%，焊接減少30%以上，筒體整板卷圓折彎不開(kāi)裂。

（2）中集凌宇汽車(chē)有限公司：鋼板不平等度＜4mm/m，切割后無(wú)變形，滿足我司混凝土攪拌車(chē)用材的需求，車(chē)輛使用壽命明顯延長(zhǎng)，降低車(chē)輛運(yùn)營(yíng)成本，促進(jìn)我司混凝土攪拌車(chē)筒體輕量化的推廣和應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（3）新宏昌重工集團(tuán)：“鋼板質(zhì)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(chē)輛重量比普通車(chē)可以實(shí)現(xiàn)減重50%左右，比高強(qiáng)鋼可以實(shí)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(yīng)用效果圖片對(duì)比如下：

圖1 NM300TP耐磨鋼改進(jìn)前后下料翹曲程度對(duì)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(duì)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(duì)比

圖4 相同車(chē)型中高韌性止裂耐磨鋼NM450Tuf與普通高強(qiáng)鋼服役2年后對(duì)比

圖5 采用高韌性止裂耐磨鋼車(chē)型與普通高強(qiáng)鋼車(chē)型對(duì)比