“在‘双碳’目标背景下，采用‘凝固—直接穿孔轧制—在线控冷’的‘三位一体’组织性能调控技术体系，形成冶炼—连铸与穿孔轧制过程的无缝衔接，建立高韧性、可调控衔接界面，可以大幅降低无缝钢管生产过程中的能源消耗和碳排放，显著改善长期困扰传统钢管生产过程的内壁质量、壁厚不均等问题，提高钢管整体质量水平，从而实现连铸坯至无缝钢管的短流程、高效率生产，提高钢管企业竞争力，推动行业实现高质量发展。”3月27日，在2026第四届中国钢管产业新质发展暨第四届“钢管工匠”表扬大会上，中国工程院院士、东北大学教授王国栋在做题为《建立节能减排、绿色高效的无缝钢管产业链》的报告时，剖析了当前我国钢管行业面临的瓶颈问题。

钢管行业面临四大痛点

王国栋表示，目前，钢管行业推进高质量绿色发展、实现“双碳”目标面临四大痛点。

一是产业链断裂，多数为外购坯，冶炼—连铸与轧制衔接失控。多数无缝钢管企业缺乏冶炼—连铸能力，依赖外购圆坯，难以有效控制成分与内部质量。少数企业虽具备条件，但与穿孔线衔接差，产业链分割，制约产品性能提升与工艺创新。圆坯穿孔前需环形炉二次加热，能效低，能耗和碳排放高，且易“外热内冷”，导致穿孔应力与流动不均，造成质量波动，影响组织均匀性与综合性能。

二是多次冷却与加热循环，能源、资源消耗成本高。无缝钢管传统生产需经冶炼—连铸、穿孔轧管及多次再加热和热处理，流程长、工序分散，导致热能反复浪费，能耗与碳排放居高不下，制约绿色低碳转型。王国栋提出，要推动流程紧凑化、一体化工艺，直接穿孔轧制可高效衔接连铸与穿孔，利用铸坯余热，减少中间加热，具有显著的节能降碳潜力。

三是环形加热炉+轧后热处理+添加合金等工艺叠加，导致能源消耗与碳排放成倍增加。王国栋表示，在传统无缝钢管生产中，连铸圆坯冷却后再经环形炉加热，因其低速长时保温导致效率低、能耗高，并影响穿孔与质量稳定。其吨钢能耗约为带钢的2倍，较中厚板高50%。同时，无缝钢管生产依赖增加合金和离线热处理调控性能，进一步推高成本与碳排放，亟须以先进技术和流程优化实现节能降碳。

四是管坯冷却—加热循环严重恶化钢管质量。“连铸坯冷却与加热循环恶化管坯芯部质量，穿孔后造成内壁质量缺陷和整体质量降低。”王国栋介绍。常规无缝钢管工艺使管坯经历“高温冷却—常温再加热”反复热循环，易产生径向温差与冷热不均，放大连铸芯部缺陷并恶化质量。加热时呈现“外热内冷”，芯部夹杂富集、组织疏松甚至出现孔洞，既降低了效率又增加了能耗。芯部塑性不足致穿孔易撕裂、折叠、出现裂纹，升温过快易引发中层撕裂与内外分层。他表示，优化并尽可能缩短管坯“冷却—再加热”循环过程，是提升无缝钢管质量稳定性、成材率与制造能效的主要抓手。

从三方面进行颠覆性创新

王国栋提出，面对上述痛点，钢管行业可从三方面进行颠覆性创新，构建“凝固—直接穿孔轧制—在线控冷”的“三位一体”技术体系。

首先，在钢管轧制前增加冶炼与连铸工序，形成完整钢管制造产业链。王国栋介绍，以废钢为核心原料的短流程冶炼在能源消耗、碳排放强度及资源循环利用等方面具有显著优势。为解决传统钢管产业链断裂的问题，应在前端增加冶炼与连铸工序，补齐钢管制造业工序割裂的短板，构建“废钢精炼—高质连铸—界面衔接—智能穿轧”全流程产业链，打造坚韧、合理、优质、高效的新产业链。

王国栋提出，可以依托废钢资源，构建“废钢+直接还原铁”动态配比与分级数据库，结合感应电炉—精炼炉、VD（真空精炼炉）脱气和钙处理，实现对成分的精准控制；通过自制管坯与原料、工艺协同，推进柔性化、高质量生产。针对圆坯冷却再加热的高能耗，发展保温直轧与电磁感应补热技术，取消环形炉，实现“内热外冷”穿轧，提升芯部质量、降低能效和碳排放；在线采用新一代TMCP（控轧控冷）技术，减少钢管离线热处理，显著降低合金消耗，简化生产工序等。

其次，采用连铸坯直接穿孔轧制工艺，提高能源利用率，降低碳排放。王国栋表示，连铸圆坯在高温状态下，呈现“外冷内热”的温度分布特性，高温阶段铸坯内部尚未开始收缩，不会形成中心缩孔，这为抑制芯部夹杂物集聚创造了有利条件。在高温状态下，对芯部质量好、无缺陷的圆坯采用直接穿孔工艺。钢管穿孔变形过程中，在轧辊与顶头的联合作用下，金属发生强烈塑性变形，轧件在变形过程中产生高温动态再结晶，实现组织细化与性能提升。他提出，为保障该工艺稳定实施，需取消传统环形加热炉，增设保温炉、保温罩或补热装置等缓冲单元，以解决连铸与穿孔衔接过程中的温降、多流连铸与穿孔轧制协同、废坯处理及轧制节奏匹配等关键问题。

最后，推广无缝钢管轧后在线组织调控技术，大幅缩短工序或降低合金用量。王国栋介绍，通过优化成分体系设计，综合运用细晶强化、相变强化和析出强化等多种强化机制，突破传统无缝钢管“高合金+离线热处理”的技术路径，构建在线组织调控工艺体系，形成颠覆性工艺技术，开辟无缝钢管高效冷却新工艺。

王国栋坦言，“凝固—直接穿孔轧制—在线控冷”的“三位一体”技术体系推广仍面临三大挑战：一是连铸与穿孔之间需设置补热与缓冲环节，以解决温度偏低、多流连铸与穿孔轧制衔接不畅、废坯处理及轧制节奏动态调整等问题；二是钢管生产具有小批量、多品种、多规格特点，直接穿孔模式下频繁换钢种、换规格难度大，亟须通过专业化、集约化生产，以及“一钢多能”（低碳、低锰、微合金化成分设计）、科学化调度管理和数字化转型，实现规格快速切换；三是小直径钢管尚缺乏高效、均匀冷却的成熟手段。他同时强调，虽然难点突出，但从低碳减排、绿色发展与降本增效的战略需求出发，该技术体系必须推进，也必将实现突破。

拓展无缝钢管应用新空间

王国栋指出，随着技术体系逐步建立和推广，无缝钢管将在传统优势领域之外，开辟新的应用空间，实现从技术突破到市场突破的跨越。

“无缝钢管在建筑钢结构领域发展空间广阔。”王国栋介绍，箱型截面柱广泛用于建筑钢结构，常见边长400毫米×400毫米至1000毫米×1000毫米，典型厚度为14毫米、32毫米、50毫米，市场需求已达数百万吨，甚至千万吨。传统制造方式以中厚板、槽型钢、半圆型钢及冷成型有缝圆桶焊接成中空柱为主，流程长、能耗高、成材率低、质量控制难，综合成本高，尚未普及。

“轧制无缝钢管箱型截面柱是更具潜力的新路径，兼具高质量、高效率、低成本、低排放优势。”他说道，传统焊接构件通常需要8道工序，而轧制型材/管材方案可压缩至切割、钻孔焊肋、喷砂除锈、防护涂装4道核心工序，显著缩短周期、降低制造难度并提升一致性，有望明显降低加工成本与碳排放，提高成材率和力学性能，契合绿色低碳与高质量发展方向，具有广阔推广前景。

王国栋进一步介绍，热成型无缝钢管在商用车轻量化领域发展空间广阔。在商用车与挂车领域，方管/圆管“热成型—高强化—轻量化”一体化工艺已取得显著效益：关键结构件可达到1300兆帕以上强度，焊装工序减少，车厢常规减重30%～50%；相较于T700等材料，部分方案强度可提升约2倍，单车减重400千克～800千克（部分车型可减重约1000千克），燃油消耗可降低6%～8%，运输效率提升约30%，体现出高强度、轻量化与高经济性的综合优势。