3月28日的南極中山站，寒風依舊刺骨，在11518公里外的武漢科技大學實驗室，吳開明教授正通過視頻密切關注著2024年1月便被架上中山站實驗平臺上的“極地鋼”——在南極拉斯曼丘陵上接受最后的低溫和腐蝕實驗。
“極地鋼”在南極中山站開展低溫和腐蝕長期試驗。（吳開明供圖）
早在10多年前，在北極圈的亞馬爾半島上，武漢研發的“極地鋼”便撐起了俄羅斯“亞馬爾液化天然氣項目”的骨架，在永久凍土帶上至今穩如磐石。
普通鋼材，低溫脆裂，高溫軟化，根本無法在地球南北極使用。吳開明自比鋼鐵大廚，他用鈮、釩、鈦、鋯、稀土作為胡椒味精，經過千爐鋼鐵的上萬次的反復調試，最終熬制出“極地鋼”這盤大菜。“極地鋼”能在-120℃依然有普通鋼材的強度和韌性，不僅能耐-196℃的低溫，還能抵御300℃的高溫。“極地鋼”不僅在地球兩極可以使用，在晝夜溫差-180℃至127℃月球上，“極地鋼”同樣可以大顯身手。
【研發者說】
武漢科技大學國際鋼鐵研究院常務副院長吳開明：
千爐鋼水，萬次配方，煉就“極地鋼”
一般情況下，煉鋼需要用貴重金屬作為合金添加劑。譬如，普通耐低溫的鋼材，鎳的比例占到1.5%至9%，而鎳是一種貴重金屬，導致每噸耐低溫鋼中鎳的成本占到3000元至18000元。而“極地鋼”在性能相當時，可降低50%的成本。
吳開明教授查看煉出的“極地鋼”。記者楊佳峰 攝
“極地鋼”是如何煉成的呢？如果把煉“極地鋼”比喻為炒一盤菜，那么鈮、釩、鈦、鋯、稀土則是胡椒味精，按照不同比例添加到煉鋼爐里。技術核心是這些胡椒味精的比例和用法，這個實驗過程持續了十余年，最終找到配料的“黃金比例”。
“極地鋼”不僅要耐寒，還要有足夠的強度、韌度。然而，鋼鐵材料的強度與韌性如同蹺蹺板兩端，此消彼長。為攻克這一世界性難題，我們團隊創新提出“稀土-鋯-鈦等復合微合金化”工藝：在軋制與冷卻環節保留韌性組織，研發出微納米結構讓材料更硬更韌，打破了原來顧此失彼的局面。同時，破解了鋼材的“低溫韌性基因編碼”，找到元素配比與強韌性的精準匹配機制，使用極少量的微合金元素就能極大地提升鋼材的性能，找到了鋼材性能的調控密碼。
吳開明教授（左一）在實驗室煉鋼爐前檢查設備。記者楊佳峰 攝
最終，我們用3米多高焊接試驗設備、50千克的真空感應爐、-196℃的超低溫力學檢測儀等成套設備，在用掉上千爐鋼水，歷經上萬次配方調試后，最終制成了“極地鋼”。起初煉出的“極地鋼”能耐寒-60℃至-80℃，現在經過迭代，“極地鋼”不僅能耐-196℃的高寒，還能抵御200-300℃的高溫。
“極地鋼”不僅在地球極地能使用，也完全能覆蓋月球上的晝夜溫差，也就是說，“極地鋼”也能在月球上使用。
目前，“極地鋼”技術已在寶鋼、湘鋼和南鋼相繼產業化，該成果先后獲得中國、俄羅斯和日本的技術發明專利授權，中國海洋科學技術一等獎、湖北省技術發明一等獎。
【大眾點評】
原中石油集團海洋工程有限公司（青島）總經理張志鵬：
-50℃的環境下，使用10年質量完好
10多年前，我們公司中標全球最大的極地工程俄羅斯“亞馬爾液化天然氣項目”，要為其提供90%以上的油氣裝備用鋼板。我時任該項目總監。該地區冬天氣溫常低于-50℃，普通鋼材會像玻璃一樣脆裂，需要能抵御極寒天氣的鋼材，按計劃采用俄標或者歐標鋼材。因供貨周期等問題選擇了國產鋼材“極地鋼”。我們在寶鋼、南鋼、湘鋼獲得了武漢科技大學吳開明教授團隊研發的“極地鋼”后，采用模塊化施工，并如期完成這座LNG液化工廠的建設，完工后“極地鋼”各項性能不輸俄、歐標準，而且價格更為便宜。
該項目質保期是36個月，現在已超十年了，“極地鋼”現性能依然穩定，為中國特殊鋼的出口贏得了口碑。
