推动超高强材料装备制造业高质量发展

  钢铁是全世界应用最广的金属材料，在当今各国钢铁工业的竞争中，早已不是产量的竞争，超高强度钢材的生产水平和能力慢慢的变成为新的角逐。“我国过去在这方面存在短板、弱项，但近年来我国在超高强度钢和构件研发及生产方面已经取得了重大突破。”河北新富新能源汽车有限公司董事长李靖伟日前在接受《经济》杂志记者正常采访时表示，一项具有我国自主知识产权能力、处于国际领先水平的超高强钢热成形工艺技术正在他们公司落地，这也是世界首个超高强轻量化新能源专用车产业基地。

  据李靖伟介绍，中国钢铁产量虽然占到世界钢铁产量的52%，但80%以上是粗加工的Q235钢，使中国钢铁行业形成环境污染严重、产品附加值低的现状，国家减排目标的技术难点和痛点就在生产端。而在另一方面，早在20世纪40年代中期，由于航空和航天技术发展的需要，为了减轻飞行器自重，提高飞行速度，对钢结构材料的比强度提出了更高的要求。为此，美国在AISI4130和4340钢的基础上，改变热处理工艺，采用淬火加低温回火，获得回火马氏体组织，使钢的抗拉强度提高到1600MPa以上，用来制造飞机结构件，对减轻飞行器自重取得了明显成效。此后，世界在提高钢的强度和改善钢的韧性等方面都不断有新的进展。可在我国，飞机起落架、高速列车车轴、轴承等抗疲劳高强钢，核电站用耐高温、抗辐射的不锈耐热钢管等特种钢材，长期依赖进口，就在几年前我国的圆珠笔笔头都还要完全依赖进口。

  我国第一条也是世界首条超大高强钢热成形生产线在河北新富新能源汽车有限公司建成 刘越山 / 摄

  随着环保、节能及安全要求的不断的提高，虽然汽车制造中铝合金、镁合金、塑料及复合材料等轻量化材料用量持续不断的增加，但高强度钢以其具有的高减重潜力、高碰撞吸收能、高疲劳强度、高成形性及低平面各向异性等优势，慢慢的变成了轻量化制造的主要材料。表现在商用车方面，面对持续紧迫的车身减重要求，广泛采用热成形钢替代冷成形高强钢将对汽车轻量化及安全性带来较大贡献。同时，通过热冲压成形技术获得的超高强钢，能很好地解决冷成形高强度钢板室温下变形力差、成形压力大、容易开裂、复杂零件回弹等问题。但是，高强度钢板的成形加工是普通冲压技术难以实现的，特别是抗拉强度1500MPa以上的超高强度钢板，普通冲压工艺完全没有办法实现成形加工，只能采用热成形工艺，同时，还要使用专门的热成形模具和装备。这在全球范围内都是一道难题。

  早年带领乡亲外出致富，后又先后到广东经商、澳大利亚从事铁矿石贸易、新加坡从事汽车供应与销售并成立了新富集团公司的李靖伟，熟悉国内外贸易，在专业领域特别是汽车热成形超高强度钢材领域具有丰厚专长。2020年他与国内知名专家马鸣图以及李波、周鹏等汽车行业的专家共同研发了一种超高强度轻量化商用车钢制车轮的制造方法（CN2022109 52409.8），汽车用铌钒复合微合金化、高接触疲劳性能齿轮用钢及齿轮的制造方法（CN2022102 55968.3）等十几个实用型发明专利，并普遍的应用于公司各业务板块。2015年，他打造了集供应链、超高强钢热成形材料研发及专用车制造、汽车销售服务以及智慧物流应用为一体的全产业链布局。

  在与钢厂和汽车制造厂的交流中，李靖伟发现商用车的整车减重及怎么来降低全产业链碳排放是个难点。“能不能造出强度更高、重量更轻的车身材料？”善于思索的李靖伟研究之后发现，如果能研发生产出大型超高强热冲压成形零部件，将对商用车减重、减排直至更多的应用场景带来革命性的改变。

  但这并不是一件容易的事，商用车的大零件应用在世界上都是空白，在制作上有着非常大的技术障碍。但一贯想到就必须要做到的李靖伟决心突破这个技术障碍。解决这一世界级的难题需要巨大的资金支持研发投入，在家人的支持下，他从2018年就开始聚集了许多志同道合的研发人员，一起攻克大型零部件热成形技术的难关。在他成立的中新（重庆）超高强材料研究院中，科学家团队有来自中国工程院的院士，也有国外的院士和大学教授，研究院的目标就是要打造世界超高强材料开发应用的科技高地。

  2020年，他们的第一批热成形技术制造的大型车身零部件锻造成功，2021年开始应用在国内的商用车上。上海第一批限重限载货车，有三分之一就是用的热冲压一体化成形钢板，质量减轻了一半，价格下降了一半。如今，他们不仅能生产超高强和耐磨性相匹配的大型轻量化商用车车厢等钢材，还成功开发了热成形生产线和相关设备，拥有了数十项发明技术专利，获得国家科技部门的奖励。

  高强钢和超高强钢具有无限广阔的应用场景，应用领域十分广阔。据李靖伟介绍，它可大范围的使用在技术难度大的码头起重吊、海上风电、长臂起重吊、钻井平台和海上起重吊等方面，涉及军用、民用的生产、运输、军民融合重要领域的用钢替代，替代市场巨大。有行业专家分析，每年的替代市场占有率约在5万亿-6万亿元人民币以上。

  李靖伟和记者说，新富集团在成功打造“商用车有效供给产业链”的实践中，积极做出响应国家供给侧结构性改革决策，制定出了“创新链与产业链融合发展”的集团发展的策略，投巨资纳贤才，历经艰辛，圆满完成了世界领先的轻量化、超高强、超大型零部件生产制造整套技术的攻关，新富集团拥有该项技术完整知识产权，未来市场发展的潜力十分广阔。将实现汽车、船舶、农机、建筑、电力、航空、铁路、交通设施等制造业的轻量化制造，而在其他装备领域更是具有无可比拟的优势。他表示，该技术的产业化也将使我国现有装备制造业减少30%-50%的用钢量，亦可大幅度降低移动装备的能源消耗量，对“碳达峰、碳中和”战略目标的实现做出巨大贡献。

  2021年9月，新富投资数十亿元开始建设重庆綦江、河北邯郸冀南新区第一批汽车轻量化产业基地，邯郸冀南新区基地作为“世界首台套轻量化、超高强、超大型零部件制造生产线月正式投产，这也是深化供给侧结构性改革的成功示范项目。据他介绍，公司目前也面临两个问题，一是资金问题，因为超大一体化热成形生产是重投资，超大的重型厂房、水电气的配套和生产线的制造和原材料的供应，都需要大量的资产金额的投入，后期后续的技术开发、各类新产品的试制、高品质人才的引进等，也无不需要巨量资金的投入。二是在开发船舶方面，超强轻量化装配式建筑等也需要国家相关方面在材料目录上予以认证。

  李靖伟说，企业成立以来得到了国家的全力支持，未来在各界更大的支持下，新富将努力打造世界超高强材料开发应用科技新高地，实现更高质量的发展。

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