高等级特种钢板连续热处理关键装备技术研发
报送单位:东北大学 推荐单位:东北大学

支撑项目(平台):国家科技攻关计划

参与单位:东北大学

所属学科:材料科学与工程

主要贡献者:王昭东、王国栋、付天亮、李勇、袁国、韩毅、李家栋

成就简介:针对我国特种钢板生产瓶颈问题,研制成功系列首台套热处理核心装备,突破极限规格钢板热处理、组织性能调控、工艺模型等世界难题,开发成功系列特种钢板热处理产品,满足国家能源、海工、电力、交通、军工等领域急需。

  我国是世界第一产钢大国,但能源、化工、交通等重点领域关键装备制造所必须的特种钢板仍不能满足需求,年进口量高达200余万吨。热处理工艺及装备是制约我国生产这类钢板的关键,其中连续辊式淬火技术及装备仅由德美日三个国家掌握,并实行技术封锁。因此必须自主研制,打破完全依赖进口的局面,促进我国钢铁工业的健康发展、满足装备制造业对高端钢铁材料的需求。
  在国家科技计划等支持下,产学研合作,十年研发,攻克了大型板材高强度高均匀性淬火、系列大型喷嘴、工艺模型等关键技术,自主研制成功我国首套钢板辊式淬火装备和系列高等级产品,取得如下创新成果:
  (1)构建了大型板材高强度均匀化辊式淬火工艺方法,揭示了大宽厚比钢板淬火过程中冷却速度、介质流量对残余应力、淬硬层深度及组织演变的影响规律,解决了淬火连续性、性能一致性、温度敏感性和高平直度控制等难题;
  (2)开发成功系列多重阻尼的大型整体超宽射流喷嘴和柔性化淬火系统,解决了钢板长宽厚各向冷速精准控制、断面冷却均匀性控制和4~10mm薄钢板淬火板形等难题,满足了钢种、规格和性能对温度和冷却路径控制的需要;
  (3)开发成功一整套钢板辊式淬火工艺数学模型和热处理工艺数据库,涵盖碳素钢、不锈钢及特种合金等,建立了分布式、层级控制的整条热处理生产线控制平台,实现了以工艺过程控制为核心的全流程自动化连续稳定生产;
  (4)研制成功4~300mm全厚度规格钢板多功能辊式淬火装备,开发成功S31803/2205、S32750等不锈钢板以及9Ni、NM600、Q1300等碳钢板并批量化生产,实现了国产化,应用于国家重点工程及关键装备。
  本项成果的完成解决了长期以来制约我国高端钢板热处理生产技术及装备的难题,突破了进口同类装备生产钢板的厚度下限,使我国成为除瑞典SSAB外掌握4~10mm极限薄规格高强调质钢板生产技术的国家。专家鉴定委员会认为:本项目成果“突破了国内外板材淬火厚度下极限,实现4~10mm极限薄规格钢板批量化生产,优于国外进口先进设备生产的实物水平”,“整体上达到了国际先进水平,完全可以替代进口”,部分产品及其生产工艺“具有首创性,总体上达到国际领先水平”。相关成果被《世界金属导报》列为2013年世界钢铁工业十大技术要闻。
  成果获国家科技进步奖1项、行业和省级一等奖4项、国家重点新产品6项、发明专利45项、软件著作权8项,发表SCI/EI论文200余篇。自主研制的淬火成套装备在宝钢、鞍钢等应用22套,国内市场占有率达67%,实现对美国、日本的重大冶金装备技术输出。高等级不锈钢固溶处理钢板、4~10mm厚淬火碳钢板占全国产量的70%~80%,不仅满足了国内对高端特种钢板的需求,且批量出口至英国、西班牙等30余个国家。项目的完成,填补了多项国内空白,打破了国外垄断,提升了我国高端热处理产品的技术水平和生产能力;有力地支撑了我国大型工程机械装备、能源战略储备、国防军工等行业的发展,经济和社会效益显著。

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