共享最新研发成果 共商关键技术解决方案——2021年（第一届）钒钢研发与应用技术国际研讨会在成都召开...
钒应用技术推广中心
2020年9月23日，钒应用技术推广中心在北京正式成立，该中心由国内钒企业攀钢集团钒钛资源股份有限公司、河钢集团承钢公 司、四川德胜集团钒钛有限公司、承德建龙特殊钢有限公司、川威集团成渝钒钛科技有限公司与钢铁研究总院共同组建。该中心旨在 深化钒在钢铁和非钢领域的基础研究、品种开发和应用推广，引领和带动钢铁及相关产品品质升级，促进钒的消费和产业健康发展。
10月15-16日，“2021年（第一届）钒钢研发与应用技术国际研讨会暨钒微合金化技术培训会”在四川成都成功召开。本次会议由中国金属学会、国际钒技术委员会（VANITEC）、钒应用技术推广中心联合主办，中国钢铁工业协会钒业分会支持。来自政府部门、行业学协会、高校、科研院所、钢铁企业、下游用户、各大媒体等单位的180余名代表参加了会议。本次会议旨在分享国内外钒钢生产和应用等方面所取得的最新研发成果，探讨行业内关键技术问题解决途径和行业最新发展方向，以技术创新促进钢铁工业转型升级，实现高质量发展。
15日上午，会议分别由钢铁研究总院副总工程师杨才福、武汉科技大学副校长刘静主持。
中国金属学会国际联络部宋青主任在致辞中表示，国际钒技术委员会是一个全球钒技术的资源中心，宗旨是集遍及五大洲的全体会员的力量推动全球钒产业的技术进步和持续稳定发展，促进和扩大含钒产品在钢铁、钛合金和化学制品等领域中的应用，同时关注全球钒行业员工的职业健康安全并保护环镜。2013年9月，钢铁研究总院与国际钒技术委员会共同成立了国际钒技术委员会在中国的分支机构，即国际钒技术委员会—钢铁研究总院钒技术中心，并在2020年9月成立了钒应用技术推广中心。她指出，成绩的取得离不开各科研院所、企事业单位和高校在科技创新方面所作出的不懈努力和卓越贡献。期待中国金属学会、国际钒技术委员会和钒应用技术推广中心一起协同创新，聚焦关键共性技术难题，携手奋进，坚定不移推动钒钢产业的高质量发展。
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碳中和背景下，中国钢铁工业的机遇与挑战
中国工程院院士、北京科技大学终身教授毛新平作了题为《机遇与挑战—碳中和背景下的中国钢铁工业》的报告。他表示，实现碳中和，已成为全球共识。我国提出的“3060”目标是党中央统筹国内、国际两个大局做出的重大战略决策，对加快促进生态文明建设、保障能源安全高效、推动经济转型升级、引领应对气候变化具有重大意义。经过近四十年的发展，我国钢铁工业通过节能技术的普及，吨钢能耗已由2.04tce降至0.545tce，降幅高达73%；且近三十年来，吨钢二氧化碳排放量由3.87t下降至1.89t，降幅约50%。虽然我国钢铁工业在节能减排方面取得了巨大成绩，但要实现碳中和仍面临巨大挑战，原因有四：一是我国钢铁产能总量大，行业CO2排放量占国内总排放量的16%；二是以高炉-转炉为主的流程结构，电炉钢比偏低，2020年我国电炉钢比约为15%；三是我国是以煤炭为主的能源结构，2020年我国钢铁工业的能源结构中煤炭占比高达83%；四是行业集中度不高。
然而，机遇与挑战并存，低碳发展将倒逼钢铁行业深化供给侧结构性改革、实现高质量发展。基于我国钢铁工业发展现状，毛新平院士提出了行业实现碳中和的路径：一是总量控制、淘汰落后；二是优化用能及流程结构；三是优化产业布局，构建绿色低碳产业生态链；四是突破节能减排核心关键技术；五是开发高性能产品；六是深化智能制造，助力生产过程绿色化；七是搭建国际合作平台，促进关键性技术创新。最后，他还详细介绍了助力钢铁行业实现碳中和的关键技术。
在毛院士提出的碳中和路径中，钒将大有作为。一是可利用钒提高产品性能，节约钢材消费量；二是提高电炉钢比例。由于电炉中氮含量较高，容易出现开裂的问题，而钒是亲氮元素，可将钢中的有害元素氮改造为有利的廉价合金元素，不仅节约了钒的使用，还降低了成本；三是提倡短流程生产。2020年，钒应用技术推广中心联合科研院所以及钢铁企业针对近终形含钒高强钢开展了多项技术攻关，后续还将开展应用技术方面的研究；四是开发高性能产品。钒氮微合金化高强钢筋促进节能减排的经典案例可以在其他产品中进行推广；五是搭建国际平台。钒应用技术推广中心是国际钒技术委员会在中国的分支机构，集结了国内外最顶尖的钒技术专家，正在加快含钒高强钢关键性技术的研究与开发。
钒微合金钢，对全球降低碳排放发挥重要作用
美国德克萨斯A&M大学David Santos博士对《钒微合金钢的生命周期评估》项目的最新研究成果进行了汇报。他表示，该项目以低碳钢为基准，从隐含能耗和隐含碳的角度评价了不同等级的钒微合金化钢筋的碳排放。通过钒微合金化，预计全球总碳排放量可以减少0.377%-0.385%。钒在减少隐含能耗和碳排放方面的效果可以直接归因于两个原因。首先，由于钒是炼钢副产品，同时很大一部分钒是从钢渣和废催化剂中提取的，因此与钒生产相关的能耗和碳排放相对较低，预计未来钒生产的隐含碳排放可以降低3倍；另外，值得注意的是，钒矿的地理位置分散，有利于保持较低的运输成本。第二，加入相对较低浓度的钒即可大幅提高钢材屈服强度；另外，由于在铁-钒相图中两种元素能够互溶，因此其加工温度也相对较低。本研究的结果证明了通过使用更高强度钢筋来替代低级别产品，可以大幅减少建筑材料的环境影响。因此，在减少钢铁和建筑行业的碳排放方面进行政策干预时，必须考虑微合金化元素的重大作用，必须进行生命周期评价。对于像印度这样快速增长的经济体来说，微合金化带来的节碳和节能的潜力前景非常乐观，估计到2030年其钢铁产量达3亿吨。到2030年，如果将印度的钒消费比重从2017年的每吨钢0.035kg钒提高到每吨钢0.053kg钒，每年会需要增加6000吨钒，而节碳量可能会成比例增加。
该项目通过机器学习模型分析从公开文献中收集的数据，根据现有建筑规范建立的结构模型，基于数据库进行生命周期评估，并通过行业组织获得的产量数据，最终开发得到的框架图为评估特定合金元素作用、促进钢铁行业可持续发展提供依据。
我国发展钢结构建筑是大势所趋
中国钢结构协会秘书长李庆伟在《钢结构行业发展现状及用钢分析》报告中称，近5年，我国装配式建筑行业呈现良好发展态势，建筑面积年均增长率高达55%以上。2020年，全国新开工装配式建筑6.3亿m²，同比增长50%。其中，装配式钢结构建筑占新开工装配式建筑的比例为30.2%。由此可见，装配式钢结构集成建筑实现快速推广。
近10年，我国钢结构行业一直保持两位数高速增长。2020年，我国钢结构加工量达8900万吨，同比增长12.3%。近5年，从钢结构行业的钢材消费品种来看，仍以板材为主，占比持续超过60%；钢板焊接量大，不符合绿色发展和低碳战略要求；热轧型钢占比仅15%-20%，与发达国家的40%-50%差距明显，应用潜力巨大，这就需要产业链上下游合作，共同努力加大力度推广热轧型钢在钢结构中的应用比例。从钢材消费等级来看，Q235和Q345钢材占比仍然在80%以上，高强钢和高性能钢的应用进展较慢。未来应加强推广应用高强以及高性能钢材，而推动强度升级是钒的强项，只要添加少量的钒就能大幅提高强度，而且，添加钒不仅能提高强度，还能使产品截面性能均匀化。
根据我国钢结构行业“十四五”规划以及2035远景目标，到2025年底，全国钢结构用量达到1.4亿吨左右，占全国粗钢产量15%以上，钢结构建筑占新建建筑面积比例达到15%以上；新开工桥梁钢结构应用达到10%左右；到2035年，全国钢结构用量达到2.0亿吨以上，占粗钢产量25%以上，钢结构建筑占新建建筑面积比例逐步达到40%，其中钢结构住宅占比达到35%，钢结构桥梁占比达到25%，基本实现钢结构智能建造。
由此可见，我国发展钢结构建筑是大势所趋，且时机已经成熟，基本具备大力推广的基础条件。最后，他强调，我国发展钢结构建筑有利于推动建筑业全产业链转型升级，符合供给侧结构性改革，实现高质量发展要求。
钒微合金化技术新进展
钢铁研究总院杨才福教授以《钒微合金化技术新进展》为题作了报告，在报告中，他表示，钒微合金化技术是提高钢性能、减少用钢量、降低碳排放的一个重要手段。钢中添加钒元素，利用其生成的碳氮化物产生析出强化和晶粒细化作用，大幅提高钢的综合性能，充分挖掘钢材的性能潜力，从而减少用钢量，减轻环境负荷。
他指出，钒微合金化钢在实际生产中具有明显的技术优势：１）钒的溶解温度低，在常规的加热温度下钒很容易固溶在钢中；２）钒是微合金化元素中最主要的析出强化元素；３）在氮的配合下，钒的碳氮化物不但能在高温奥氏体区析出，阻止奥氏体晶粒长大，增加相变核心，而且能在温度较低的铁素体区析出，增加晶内铁素体的生核位置，细化铁素体晶粒，因此微合金化元素钒又是组织细化的重要元素；４）钒能改造氮，通过形成氮化钒，把钢中的有害元素氮改造为有利的廉价的合金元素；反过来说，氮能促进碳氮化钒析出，将钢中绝大部分（约７０％）以固溶形式存在的钒转变为析出钒，节约了合金元素，降低钢的生产成本；５）钒微合金化钢最适合占钢材总产量５０％以上的长型材的生产。长型材的生产具有轧制温度高、变形道次多、压下量小的工艺冶金特性，它与钒微合金化钢的工艺特性完全吻合，所以钢中添加适量钒是高强度长型材的最佳选择。由于钒微合金化钢的一系列优点，近年来，在世界范围内采用高温再结晶控制轧制的钒微合金化钢获得了迅速的发展和应用，特别是我国的钢铁界，目前正在大力推广和应用钒微合金化钢，并已取得了显著的经济效益和社会效益。
最后，他介绍，2020年9月23日，钢铁研究总院和国内外主要钒企业成立“钒应用技术推广中心”，加强钒应用技术研发与推广。2021年，中心启动了22个项目，并制定了中心未来五年项目规划及2022年项目立项指南，欢迎与会代表积极申报。
此外，中国汽车工程研究院马鸣图教授、上海大学翟启杰教授分别作了题为《铌钒复合微合金化高性能热成形钢》和《钒微合金强化铸造钢铁材料》的报告。
15日下午，会议分别由包头钢铁（集团）有限责任公司首席何建中、上海大学教授翟启杰主持。鞍钢集团有限公司解德刚研究员以《V-N微合金化技术在非调质N80油井管的生产应用》为题作了报告；东北大学杜林秀教授作了题为《钒微合金化板材组织性能控制新技术》报告；中国宝武武钢集团有限公司朱敏首席研究员分享了《V微合金化在磁浮轨道用F型钢开发上的应用》报告；钢铁研究总院王卫卫教授作了题为《氮钒原子比对高强度抗震钢筋性能的影响》报告；广东省科学院材料与加工研究所郑开宏所长介绍了《钒在耐磨材料中的研发与应用》；北京科技大学于浩教授以《钒微合金化高强钢氢致延迟开裂及控制技术》为题作了报告；英国David N Crowther博士讲解了《钒微合金化技术在汽车领域的应用》；南非比勒陀利亚大学Kevin Mark Banks教授作了题为《铝对轧制态钒微合金钢晶粒细化的影响》的报告；印度哈拉格布尔理工学院Debalay Chakrabarti教授以《化学成分、冷却速度和等温温度对钒微合金钢组织和性能的影响》为题作了报告。
16日上午，会议分别由东北大学教授杜林秀、宝山钢铁股份有限公司教授赵四新主持。宝山钢铁股份有限公司赵四新教授分享了《钒在先进长材产品中的应用》；包头钢铁（集团）有限责任公司何建中首席作了题为《钒微合金化在包钢无缝钢管生产中的应用》报告；燕山大学王青峰教授以《大热输入焊接用低碳 Mo-V-Ti-B-N 钢》为题作了报告；徐州徐工液压件有限公司王家聪研究员与代表分享了《添加V元素对工程机械液压缸用钢管性能的改善》报告；首钢集团有限公司惠亚军高级工程师作了《600MPa级V-N微合金化热冲压桥壳钢的开发》报告；鞍山钢铁集团有限公司李俊博副研究员讲解了《鞍钢含钒钢品种开发与应用》；兰州理工大学余海存讲师以《中锰钢温轧过程中钒钛元素的析出行为研究》为题作了报告；马钢（集团）控股有限公司姚三成工程师就《含钒铁路车轮的研发与应用》报告进行了介绍；攀钢集团有限公司叶晓瑜教授与代表分享了题为《V微合金化汽车结构钢开发及应用》的报告；钢铁研究总院钒应用技术推广中心陈雪慧高级工程师作了题为《热轧带肋钢筋质量抽查》报告。