日本研究“超級(jí)鋼鐵” 用廢鐵制造不依賴鐵礦石
發(fā)布時(shí)間：2016-01-17 10:49
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我們的口號(hào)是“開(kāi)發(fā)出強(qiáng)度為現(xiàn)代
鋼鐵的2倍，壽命也為2倍的超級(jí)鋼鐵”
日本將不需要
鐵礦石了，所有的
廢鐵都有可能被制造成“超級(jí)鋼鐵”。這也必將是中韓等國(guó)要走的路。
日本從1997年開(kāi)始研究具有高強(qiáng)度和長(zhǎng)壽命的“超級(jí)鋼鐵”。日本研究“超級(jí)鋼鐵”的初衷是什么？“超級(jí)鋼鐵”會(huì)對(duì)傳統(tǒng)鋼鐵行業(yè)產(chǎn)生怎樣的影響？本報(bào)記者日前來(lái)到日本物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)(NIMS)，對(duì)該機(jī)構(gòu)新材料領(lǐng)域的學(xué)科帶頭人、從1997年就參與研發(fā)“超級(jí)鋼鐵”的長(zhǎng)井壽進(jìn)行了采訪。
日本研發(fā)“超級(jí)鋼鐵”是為了適應(yīng)未來(lái)發(fā)展
《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》：日本研發(fā)“超級(jí)鋼鐵”的背景是什么？
長(zhǎng)井壽：1995年日本發(fā)生阪神大地震，當(dāng)?shù)劁撹F建筑毀于一旦，引發(fā)日本學(xué)界對(duì)鋼鐵材料重要性的思考。為了適應(yīng)未來(lái)發(fā)展，很多學(xué)者提出要開(kāi)發(fā)更堅(jiān)固的鋼鐵材料。這是研發(fā)“超級(jí)鋼鐵”的起源。
《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》：“超級(jí)鋼鐵”的研發(fā)分為第一期和第二期，各期的目標(biāo)是什么？
長(zhǎng)井壽：第一期從1997年到2001年，第二期從2002年到2007年。第一期的口號(hào)是“開(kāi)發(fā)出強(qiáng)度為現(xiàn)在鋼鐵的2倍、壽命也為2倍的超級(jí)鋼鐵”，具體有4項(xiàng)內(nèi)容：一是把在日本利用最廣泛的低碳素鋼鐵SM490的強(qiáng)度提升2倍，并保證其可以焊接使用；二是將螺栓的強(qiáng)度提升到180OMPA；三是為了提高熱效率，將用于制造火力發(fā)電設(shè)備的
鋼材料的耐熱溫度從600℃提升到650℃；四是制造不易生銹的鋼鐵。這4個(gè)目標(biāo)在第一期結(jié)束時(shí)就基本實(shí)現(xiàn)了。
《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》：效率如此之高，原因何在？
長(zhǎng)井壽：我們總結(jié)了以下4點(diǎn)成功經(jīng)驗(yàn)。一是設(shè)立高目標(biāo)，我們?cè)O(shè)立的目標(biāo)是從來(lái)沒(méi)有人提出過(guò)的。二是加強(qiáng)同民間企業(yè)、大學(xué)研究人員的交流合作。以前我們?cè)谶@方面做得不夠，只是研究所內(nèi)部專家閉門搞研究。在這個(gè)項(xiàng)目中，我們向企業(yè)和大學(xué)敞開(kāi)大門，有來(lái)自民間企業(yè)的經(jīng)營(yíng)者80人和各相關(guān)大學(xué)的教授150人參與。三是在項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)和管理上分成4個(gè)小組，請(qǐng)民間企業(yè)和
其他研究機(jī)構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)參加，一年舉行兩次分科會(huì)，就項(xiàng)目進(jìn)程和出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)通報(bào)和討論。討論會(huì)上，各方都毫無(wú)保留地指出存在的問(wèn)題。四是利用新手段和新設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)。為了得到更精確的參數(shù)，我們獨(dú)自開(kāi)發(fā)了100多種新的試驗(yàn)設(shè)備，其中有20多種還申請(qǐng)了專利。
《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》：你們具體開(kāi)發(fā)了哪些新設(shè)備？
長(zhǎng)井壽：我們開(kāi)發(fā)了能穿透鋼鐵的電子顯微鏡。在原有的鋼鐵中添加多種新元素時(shí)，通過(guò)這個(gè)電子顯微鏡能觀察元素在鋼鐵結(jié)構(gòu)中的分布狀況。在對(duì)鋼鐵進(jìn)行耐疲勞試驗(yàn)時(shí)，還發(fā)明了一個(gè)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的疲勞機(jī)，以前的機(jī)器只能試驗(yàn)100萬(wàn)次，現(xiàn)在可以在相同時(shí)間內(nèi)試驗(yàn)10億次。另外，我們還花了10年時(shí)間研制了一個(gè)模擬場(chǎng)景裝置，叫“腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)室”，可模擬真空狀態(tài)下刮風(fēng)、下雨等各種自然現(xiàn)象下鋼鐵的變化。我們用了一年時(shí)間收集數(shù)據(jù)，并分析在這些情況下我們制造鋼鐵時(shí)最應(yīng)該注意的問(wèn)題。我們以前一直認(rèn)為下雨時(shí)鋼鐵易生銹，但后來(lái)我們發(fā)現(xiàn)，如果鋼鐵沾滿了海鹽，那么越是下雨就越難生銹。
“超級(jí)鋼鐵”逐步走向產(chǎn)業(yè)化
《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》：第一期研發(fā)中，有企業(yè)出資嗎？
長(zhǎng)井壽：第一期研發(fā)經(jīng)費(fèi)約120億日元全部由文部省撥款，不允許企業(yè)出資。但是很多企業(yè)都通過(guò)派研發(fā)人員的形式參與共同研究。
《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》：第二期的目標(biāo)是什么？
長(zhǎng)井壽：第一期結(jié)束時(shí)大部分目標(biāo)已經(jīng)完成了，第二期主要是將第一期的目標(biāo)重新進(jìn)行整理，并通過(guò)更多的重復(fù)試驗(yàn)來(lái)證明第一期達(dá)成的目標(biāo)是具有可復(fù)制性的。為了使新研發(fā)的“超級(jí)鋼鐵”運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中，我們還請(qǐng)各建筑公司、鋼鐵公司、電力公司一起舉辦研討會(huì)，研究到底還存在哪些不足和問(wèn)題。
《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》：“超級(jí)鋼鐵”項(xiàng)目第二期的經(jīng)費(fèi)是多少？
長(zhǎng)井壽：約80億日元。從第二期開(kāi)始，企業(yè)也可參與共同出資。
《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》：這個(gè)項(xiàng)目沒(méi)有第三期嗎？
長(zhǎng)井壽：沒(méi)有。一般來(lái)說(shuō)，日本的科技研發(fā)程序分為3個(gè)階段，先由文部省發(fā)起純學(xué)術(shù)研究，之后一些研究成果和項(xiàng)目被經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省接手，提高民間企業(yè)參與度。第三個(gè)階段完全由民間企業(yè)接管。目前我們還在繼續(xù)進(jìn)行一些基礎(chǔ)研究，如耐熱鋼的壽命問(wèn)題、耐腐蝕鋼的研究、氫氣對(duì)鋼鐵的遲緩破壞作用等。
《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》：現(xiàn)在日本的鋼鐵再利用達(dá)到了什么水平？
長(zhǎng)井壽：就我的理解來(lái)說(shuō)，日
本鋼鐵的再利用程度相當(dāng)高。這些年來(lái)，很多企業(yè)一直致力于減少鋼鐵中銅的含量。因?yàn)殇撹F中混有銅就會(huì)影響鋼鐵的質(zhì)量。而我們經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，如果銅含量等于或低于0.3%的話，基本不會(huì)對(duì)鋼鐵質(zhì)量產(chǎn)生影響。今后，如何在提高鋼鐵高性能的基礎(chǔ)上壓低成本是我們基礎(chǔ)研究的一個(gè)課題。
《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》：你們成立商品化研發(fā)小組了嗎？
長(zhǎng)井壽：是，應(yīng)文部省快速產(chǎn)業(yè)化的要求，我們成立了商品化研發(fā)小組。當(dāng)時(shí)，各企業(yè)對(duì)于迅速商品化不是很感興趣。但從我們科研人員的角度來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)和企業(yè)人士交流的很好平臺(tái)。我們逐漸開(kāi)始考慮新產(chǎn)品對(duì)于整個(gè)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的影響。盡管我們現(xiàn)在開(kāi)發(fā)的“超級(jí)鋼鐵”還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，但是在研制過(guò)程中的很多成果和理念都已被運(yùn)用到實(shí)際產(chǎn)品中，比如日本企業(yè)制造的世界上第一款細(xì)
微粒鋼，就是應(yīng)用了“超級(jí)鋼鐵”的部分技術(shù)。
“超級(jí)鋼鐵”利用廢鐵取代部分
鐵礦石進(jìn)口
《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》：“超級(jí)鋼鐵”的誕生對(duì)日本鋼鐵業(yè)及日本鋼鐵資源有什么影響？
長(zhǎng)井壽：以前我們?cè)A(yù)測(cè)過(guò)，如果日本鋼鐵每年保持產(chǎn)量為1億噸，到2050年產(chǎn)生的廢鐵將達(dá)6000萬(wàn)噸到7000萬(wàn)噸。但是近10年來(lái)這個(gè)假設(shè)已經(jīng)不成立了，因?yàn)槿毡旧a(chǎn)的鋼鐵一半以上都出口了，現(xiàn)在日本的廢鐵量在緩慢增長(zhǎng)，大概維持在3000萬(wàn)噸到4000萬(wàn)噸。而日本國(guó)內(nèi)的鋼鐵需求大概也是這個(gè)數(shù)字，“超級(jí)鋼鐵”研究的一個(gè)重點(diǎn)在于廢鐵的再利用，目標(biāo)是讓以廢鐵為原料加工成的鋼鐵與從
鐵礦石加工的成鐵擁有同等甚至更高的質(zhì)量，而且價(jià)廉。
極端一點(diǎn)說(shuō)就是，日本將不需要鐵礦石了。這也必將是中韓等國(guó)要走的路。最快30年后，將是“超級(jí)鋼鐵”的時(shí)代。如果產(chǎn)業(yè)界有需求，日本國(guó)內(nèi)所有的廢鐵都有可能被制造成“超級(jí)鋼鐵”。日本還可以在國(guó)外利用廢鐵生產(chǎn)“超級(jí)鋼鐵”供出口。這將是鋼鐵產(chǎn)業(yè)的一個(gè)新模式。
備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。
