2017年12月29日, '港珠澳大橋主體工程全線貫通' 入選人民日報評出的2017年國內十大新聞. 這座被國家主席習近平在2018年新年賀詞中所提到的跨海大橋, 是世界總體跨度最長, 鋼結構橋體最長, 海底沉管隧道最長的跨海大橋, 也是世界公路建設史上技術最複雜, 施工難度最高, 工程規模最龐大的橋樑. 被譽為 '新世界七大奇蹟' 之一的港珠澳大橋, 大量應用東北大學王昭東教授帶領團隊研發的基於新一代控軋控冷工藝的高性能綠色橋樑鋼, 成為東北大學以領跑世界的綠色冶金工藝服務國家重大戰略需求的生動寫照. 在日前召開的2017年度全國科技獎勵大會上, 東北大學 '熱軋板帶鋼新一代控軋控冷技術及應用' 項目獲評國家科技進步二等獎.
複雜的海床結構, 惡劣的自然環境, 超長的跨度距離, 颱風, 巨浪, 地震甚至是海水氯鹽侵蝕等都對橋樑鋼造成巨大的考驗, 因此跨海大橋等超大跨度橋樑對橋樑鋼的高強度, 可焊性, 防斷性, 疲勞性, 耐蝕性等提出了極為嚴苛的性能要求.
跨海大橋用鋼主要集中於管樁鋼, 通航主橋的橋樑鋼, 橋面護欄以及帶肋鋼筋, 其中管樁鋼, 通航主橋的橋樑鋼占鋼材總量的60%, 僅管樁鋼就占其鋼材總量的50%左右. 管樁鋼的材質大部分為熱軋板卷, 通航主橋的橋樑鋼材質主要規格為10~50mm之間, 主要為平板產品, 而東北大學的新一代控軋控冷技術正是熱軋板帶鋼綠色製造的代表性工藝.
東北大學王昭東教授及其團隊研發的新一代控軋控冷工藝, 建立了以超快速冷卻為核心的細晶強化, 析出強化和相變強化的綜合強韌化理論, 使鋼材組織細化35%以上, 析出相尺寸減少25%以上, 有效滿足了橋樑鋼高強度和高韌性的需求. 通過優化的成分設計+控制軋制+軋後超快冷冷卻這套組合拳, 團隊獲得了良好的組織配比, 在提高強韌性能基礎上, 降低了屈強比, 滿足了橋樑的抗震和抗應變設計. 依託超快冷裝備, 採用線上熱處理替代離線正火熱處理, 大幅度降低了碳當量, 提高了焊接性能和韌性, 解決了傳統正火橋樑鋼板焊後分層, 韌性和表面質量差等系列問題, 促進了高性能橋樑鋼標準的升級換代.
與鞍鋼等鋼鐵企業長期進行深度合作的中鐵山橋集團有限公司, 在建設港珠澳大橋, 美國阿拉斯加鐵路大橋, 美國最大懸索橋——韋拉紮諾大橋橋面翻新工程, 大連普灣新區跨海大橋項目中, 使用3萬噸以上應用了東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室自主研發的新一代控軋控冷工藝的橋樑鋼板, 該類橋樑鋼板在使用過程中性能穩定性良好, 表現出優異的強韌性和焊接性能, 鋼板尺寸精度高, 表面質量優良, 各項指標均完全能夠滿足超大跨度橋樑結構施工的使用要求, 有力支援並大大提高了我國橋樑製造業的國際競爭力.
據悉, 熱軋板帶鋼新一代控軋控冷技術, 是 '資源節約, 節能減排' 綠色鋼鐵製造的代表. 該項目建立了熱軋鋼材新一代控軋控冷技術體系, 開闢了節省合金元素, 提高鋼材性能的新途徑; 建立了熱軋鋼材一體化組織調控理論, 再造了一個綠色化鋼材成分和工藝體系; 自主研製出系列首台套熱軋鋼材先進快速冷卻裝備與控制系統, 成為我國熱軋鋼材生產線主力機型; 闡明了熱軋鋼材組織演變規律和強韌化機理, 開發出系列低成本高性能鋼鐵材料.
依託這套節能減排的工藝, 東北大學自主研製出系列首台套熱軋鋼材先進快速冷卻裝備與控制系統, 這套裝備已成為我國熱軋鋼材生產線主力機型, 覆蓋了鞍鋼, 首鋼等50%以上的大型鋼企, 實現了高品質節約型熱軋鋼材4000萬噸/年的生產規模. 通過項目的實施, 80%以上熱軋鋼材強度指標提高100~200MPa, 主要合金元素用量節省20~ 30%, 促進了我國鋼材由 '中低端' 向 '中高端' 升級換代. 研發的產品在西氣東輸, 海洋平台, 跨海大橋, 第三代核電站, 大型水面艦艇等國家戰略性工程中應用, 取得良好效果. 該項目獲發明專利87項, 發表SCI/EI論文149篇, 專著9部, 國際會議報告47次, 獲得國內外同行的高度評價.
東北大學王昭東教授及其團隊的成果構建起我國獨有的節約型鋼材生產理論體系, 減少了貴重金屬的使用, 被相繼列入科技部, 工信部, 發改委等5部委16項產業政策指南檔案, 有力推動了我國鋼鐵工業節能減排和綠色化轉型升級, 實現了我國鋼鐵材料性能的全面提升, 促進了重大冶金裝備國產化進程, 滿足了國家用鋼急需, 提升了國家重大裝備的自主保障能力. 與此同時, 該科研課題還為企業和社會培養高級人才和專業工程技術人員近百人, 提升了我國鋼材製造及產品開發的專業技術水平.