週間実績丨Yan Ling: 高マンガン鋼はなぜそんなに強力なのか?

鉄鋼業は国民経済の重要な基幹産業であり、近代的で強大な国家を築くための重要な支えです。近年、我が国の鉄鋼製造技術レベルは継続的に向上し、徐々にハイエンドに向けて変革とアップグレードを遂げています。高マンガン鋼は、衝撃、押し出し、材料の摩耗などの過酷な作業条件に耐えることができる高強度鋼です。鉄道の軌道材料への応用は、2020年に国家科学技術発明賞の二等賞を受賞した。また、高マンガン鋼は他の多くの分野でも「大きな成果を上げている」。

高マンガン鋼の生産工程は複雑であり、現在その生産技術を習得している国はごくわずかです。現在、わが国では高マンガン鋼の生産と応用が進み、高マンガン鋼研究の国際的先進レベルに追いついています。我が国の高マンガン鋼の研究開発における技術的な困難は何ですか?応用分野は何ですか?開発の見通しはどうですか?関連問題について、鞍山鋼鉄研究所海洋工程鋼鉄研究所海洋鋼鉄研究室のヤン・リン所長が新華網のインタビューに応じた。

新華網：高マンガン鋼の研究開発における技術的な難しさについてお話しいただけますか？

高マンガン鋼は多くの分野の構造材料の設計・施工要件を満たすことができますが、その製造技術も非常に困難です。

ヤン・リン：高マンガン鋼とは、マンガン含有量が10％を超える合金鋼を指します。マンガン含有量の違いにより、耐摩耗性、高靭性、耐低温性、非磁性減衰性など、従来の低炭素鋼とは異なる材料特性を持ち、さまざまな分野の構造材料の設計および建設要件を満たすことができます。しかしながら、高マンガン鋼には非常に顕著な技術的困難さもあります。まず、マンガン含有量が増加すると、溶鋼の流動性が悪くなり、熱伝導率が低くなり、線収縮が大きく、固相線と液相線の温度差が小さくなるなどして、高マンガン鋼インゴットの製錬が困難になり、偏析や割れなどのインゴットの内外の欠陥が発生しやすくなります。第二に、さまざまな分野の構造材料の設計と使用の要求を満たすために、材料は複数の特性を備えている必要がありますが、高マンガン鋼の強化方法は比較的単一です。したがって、構成プロセスの設計を最適化し、総合的なパフォーマンスの実現を確実にすることは、もう 1 つの困難です。第三に、高マンガン鋼の加工適用性に関して言えば、高マンガン鋼は加工硬化特性が非常に強く、加熱後に成形する必要があることが多く、材料の基本的な機械的特性が損なわれます。そのため、材料システムと加工・製造プロセスのマッチング設計も主要な技術的難しさの一つです。

新華網：高マンガン鋼は鉄道線路建設のほかにどのような用途がありますか？

高マンガン鋼は、海洋掘削、自動車衝突回避、タンク建設などに使用されます。

ヤン・リン：鞍山鋼鉄は10年間の研究を経て、高マンガン鋼の材料システム設計、高合金鋼の転炉製錬、均質化連続鋳造、強度と靭性のマッチングに基づく高マンガン鋼の圧延・熱処理・加工・成形などの重要な統合技術で画期的な進歩を遂げました。 5%から25%までの高マンガン鋼全シリーズの高度均質化、無欠陥、高性能製造を実現し、関連材料のエンジニアリング応用を実現しました。高マンガン鋼は幅広い用途に使用されています。例えば、5%～10%のマンガン含有量、550～690MPaの超高強度厚鋼板は、海洋掘削プラットフォームの重要な支持部品に使用され、高性能鋼の低コスト生産を実現しています。 18%～25%マンガン冷間圧延鋼板は自動車の衝突防止部品に使用され、自動車の安全性を大幅に向上させます。超低温LNGタンクには20%～25%Mnの中炭素高マンガン鋼が使用され、タンクの建設コストが削減されます。

新華網：将来的に、高マンガン鋼の応用の見通しについてどうお考えですか？他に緊急に対処する必要がある問題は何ですか?

高マンガン鋼の応用展望は非常に広く、高マンガン製品の開発と応用技術について広範かつ徹底的な研究を行うことが急務となっている。

ヤン・リン：社会経済の発展とインフラ建設が継続的に進むにつれて、高マンガン鋼の応用展望は非常に広くなっています。まず、建設業と運輸業は高マンガン鋼の重要な応用分野の一つです。都市化と建築構造物の安全性・快適性に対する要求はますます高まっており、高層ビル、橋梁、トンネル、道路・鉄道の基礎における鋼材の高い安全性と遮音性に対する需要が高まっています。高マンガン鋼は、強度、靭性、耐破壊性、減衰騒音低減性に優れているため、建築設備の安全性を十分に実現し、共振を抑制し、騒音を低減し、動的条件下での構造の安定性を確保できます。第二に、高マンガン鋼は、その優れた強度、靭性、耐衝撃性、耐摩耗性により、造船業や機械産業でもより広く使用されるようになるでしょう。掘削機、泥鉱石搬送パイプライン、鉱石輸送船のキャビンなどの構造物の製造に使用できます。さらに、高マンガン鋼の非磁性または低磁性の特性は、モーターや電気機器などの産業で使用でき、大型および中型変圧器のオイルタンク、コアプルプレート、コイルクランプ、および漏洩磁場のあるその他の構造部品の磁気シールドも含まれます。電磁吸引カップの昇降、簡易磁気分離装置など。特に近年では、高マンガン鋼の優れた極低温靭性と低コストにより、新世代のLNGタンク鋼の重要な材料となっています。高マンガン鋼の大規模適用により、既存の高ニッケルLNGタンク鋼が置き換えられ、タンクの建設コストが大幅に削減され、資源の節約とグリーン生産が実現します。

わが国はマンガン鉄鉱石資源が豊富であり、高マンガン製品の開発と応用技術について広範かつ徹底的な研究を緊急に行い、高マンガン鋼の総合性能を継続的に向上させ、材料体系と応用分野を拡大し、設備と構造物の製造コストを削減し、鉱物資源の合理的な開発と効率的な利用を実現し、わが国の国民経済の低炭素とグリーンの発展を力強く支援する必要があります。

専門家：ヤン・リン、海洋鋼鉄研究所、海洋鋼鉄研究所、鞍山鋼鉄研究所の所長。ミサ、中国冶金ニュース

コピーライター: Zhang Yuhan (インターンシップ)

編集者：フー・リン

中国科学技術協会科学普及部

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