面向经济主战场，绿色钢铁材料创新责无旁贷——安阳钢铁大力开发经济型稀土耐蚀钢

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材料是人类文明的基石，新材料的研发和应用，引领着社会进步、技术革命和产业变革。2020年，习近平总书记强调，坚持把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。“四个面向”中的面向经济主战场至关重要，需要加快建设科技强国，这为新材料产业主攻方向提供了重要遵循和更高要求。

量大面广的钢材面临着易腐蚀的难题，每年因腐蚀造成的损失占我国GDP的3%-4%。耐候钢是一种绿色环保的耐蚀钢材，具备优异的耐腐蚀性能，其耐候性为普碳钢的2-8倍。通常采用Cu、P、Cr、Ni等元素进行合金化，能够裸装使用，避免涂镀造成的环境污染和成本上升。尽管耐候钢性能优势明显，但由于合金元素的添加，相比于普碳钢，吨钢成本要增加500-1000元。成本是制约耐候钢的关键因素之一。在全球经济下行的背景下，钢铁行业易出现严重下滑迹象，同时，钢铁产品面临新型纤维、铝合金等替代品的不断挑战。钢铁企业需要通过技术整合和规模化成本降低，使其更具竞争力。

安阳钢铁与上海大学联合开发了更具成本优势的经济型稀土耐蚀钢。自2020年开启全方面战略合作以来，先后开发了两大类经济型稀土耐蚀钢。其中，一类是在普碳钢中加入稀土元素，大幅度提高其耐大气腐蚀性能；另一类是在传统耐候钢基础上，通过添加少量稀土元素，减量化使用Cu、P、Cr、Ni等合金元素的含量，耐大气腐蚀性能仍满足要求。通过两年的生产实践探索，已实现稳定的经济型稀土耐蚀钢生产，钢材实测成分符合设计方案要求，钢中稀土收得率达到80%以上。能够满足下游应用所需的力学性能、工艺性能及耐腐蚀性能。如图1所示，安钢现场生产经济型稀土耐蚀钢Q355BRE。

经济型稀土耐蚀钢成本优势显著，吨钢成本相比于普碳钢上升不到50元，仅为耐候钢合金化成本的1/10。安阳钢铁和上海大学通过在钢中应用稀土多形合金化原理与技术，明确了镧铈稀土元素在普碳钢中的赋存与踪迹。通过镧铈稀土改变夹杂物性态，降低夹杂物与基体的电极电位差，降低点蚀发生倾向；通过镧铈稀土偏聚于微观组织界面，降低了界面能，避免表面和局部腐蚀发生；通过镧铈稀土促进a-FeOOH稳定锈层形成，形成致密的表面锈层组织，有效减缓腐蚀速率。如图2所示，稀土明显细化和球化钢中夹杂物，并改变其性质。

在普碳钢中应用稀土合金化技术，在保证普碳钢的力学性能基础上，可赋予其优异的耐大气腐蚀性能（达到或高于耐候钢的耐蚀水平），无需改变现有生产工艺。加入稀土后的Q235B钢和Q355B钢腐蚀速率显著降低。除此以外，稀土对钢中夹杂物的优化作用，也显著提高了Q355B的低温冲击韧性，尤其是横向冲击韧性，如图3所示。因此，采用稀土合金化后的钢材不仅在耐腐蚀性能上体现出显著优势，在低温冲击韧性方面也有明显提升。低温性能的提升，对于经济型稀土耐蚀钢在极端恶劣天气下使用，提供了有利保证。

安阳钢铁研发的经济型稀土耐蚀钢，适用于集装箱板、外挂装饰板、光伏支架等领域，其中经济型稀土耐蚀钢Q235RE成功应用在防爆车辆上，在2022年11月8日珠海举办的中国国际航空航天博览会上展出，如图4所示。经济型稀土耐蚀钢是一类新型绿色钢铁材料，充分利用了中国特色稀土资源，促进了钢材应用减量化发展和钢铁技术进步。面对“双碳”时代，安钢已经做好准备，大力发展低碳绿色新材料，为祖国钢铁事业贡献安钢力量。

图4 珠海航展防爆车辆地板采用Q235RE稀土耐蚀普碳钢

作者：徐党委  夏志升

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内容来源：安阳钢铁股份有限公司

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