北京冬奥会20日正式闭幕,从滑雪大跳台“雪上飞人”到赛道“雪龙”,从“冰丝带”到“雪如意”,各个场馆的比赛精彩纷呈,大家在尽情享受冬奥盛宴的同时,各个场馆也给大家留下了深刻的印象。这些巨型钢结构背后到底隐藏着什么秘密呢?今天,我们就跟随记者的镜头,看看智慧钢铁、绿色钢铁是如何为冰雪带来全新概念的。
北京冬奥会加速我国钢铁行业绿色转型
专家告诉记者,为充分体现北京冬奥会绿色、低碳的办奥理念,北京冬奥会场馆建设,包括附属设施建设所采用的主体材料全部采用强度高、韧性强、耐腐蚀性能好的优质钢材。
据不完全统计,冬奥会场馆及主要配套工程建设总用钢量超过百万吨。
冶金工业信息标准研究院院长张龙强:我国大型钢铁企业和一些特别有竞争优势的企业都参与了奥运钢材供应保障项目,通过参与冬奥会钢材供应保障,促进了钢铁产品结构调整升级,比如钢结构取代了原来的钢筋混凝土,使用强度更高的钢材,带动了钢材产量的减少。
国家材料腐蚀与防护科学数据中心主任李小刚:大家知道,钢材的强度提高一倍,意味着它的用量要减少一半,耐腐蚀性能提高一倍,意味着它的寿命要延长一倍,这是何等节能、环保的事情。
此外,使用优质钢材的另一个好处是,改变了过去定期对建筑钢材进行涂漆以防止腐蚀的做法,从而大大减少了油漆对环境的污染。
首钢滑雪跳台+“雪龙”
首钢滑雪大跳台位于北京市石景山区,是世界上第一个永久保存和使用的钢结构滑雪大跳台场馆。
首钢滑雪跳台不同部位对钢材性能有不同的特殊要求,如跳台主支撑结构需能抵御12级大风、8级地震,跳台钢结构跑道需解决融雪剂重复使用问题,以及路面腐蚀严重的世界难题。
首钢股份冶金工程副总经理、高级工程师李明:因为要求永久保存和使用,所以结构要更安全、造型要更美观、维护要更方便。我们一共采用了七种高性能钢材,其中五种是国内首次使用。
我们再来看看国家雪车雪橇中心“雪龙”,国家雪车雪橇中心整条赛道的垂直落差接近40层楼高,由16个角度、倾角各异的弯道组成,第11个弯道是世界上唯一的360度回旋弯道,这样的场馆建设对钢材的强度和韧性提出了很高的要求。
河北钢铁集团高级工程师李耀强:这种立体扭纹轨道要经得起反复的冷却熔化,所以对钢材的强度和韧性要求极高。为了满足专属定制的要求,我们创新研发了高强度钢筋,这是我们的专利。
更具挑战性的是,由于“雪龙”号直接与空气接触,其表面需要结冰,这就要求铺设“雪龙”号的钢板必须具备强大的“抗大气腐蚀能力”。
针对这样的需求,专家们首次将耐候钢应用到雪车赛道上。耐候钢是一种耐大气腐蚀的钢材,是介于普通钢和不锈钢之间的低合金钢,其耐大气腐蚀性能是同类钢材的三倍。据悉,“雪龙”号赛道共使用耐候钢1200吨,国家高山滑雪中心也首次使用耐候钢6000余吨进行建设。
“冰丝带”120公里不锈钢管道实现绿色制冰
北京冬奥会的一大亮点就是“绿色奥运”。为了体现环保理念,被誉为“冰丝带”的国家速度滑冰场成为冬奥会历史上首个采用二氧化碳作为制冷剂的速度滑冰场馆。要用这种方式在场馆内制冰,整个冰面下的不锈钢制冷管道总长度达到120公里,对钢材的加工精度提出了非常高的要求。
国家速滑馆的冰面是冬奥会所有场馆中温度最低的,按照比赛要求,整个冰面的温差需控制在0.5摄氏度以内。二氧化碳在常温常压下是气体,但施加一定的高压后,二氧化碳就会变成临界状态的流体,通过不锈钢制冷管道输送到冰面下的制冷管道中,达到降温的目的。
中国宝武太钢不锈钢管公司经理、高级工程师杨成毅:如果冰面温度不均匀,有的地方硬,有的地方软,就会影响球员的发挥,所以我们的不锈钢管作为流体输送管道,一定要保证产品尺寸精度。
“冰丝带”的冰面之下巨型钢结构,层层钢管犹如千层蛋糕般铺开,整个冰场120公里的不锈钢制冷管道之间的焊接十分关键,尤其是不同直径、长度的钢管需要弯曲成不同的曲率巨型钢结构,因此对钢管尺寸的精度提出了更为严格的要求。
中国宝武太钢不锈钢管公司经理、高级工程师杨成义:在钢管矫直过程中,我们首次使用了精度较高的矫直机,并且反复矫直了两次,也就是要保证内外椭圆度达到较高的精度。只有这样,才能保证不锈钢管在场馆使用过程中,相互之间高度衔接,才能保证液态二氧化碳在流动过程中的流量和流速,才能保证冰以最快的速度恒温。