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1:[研发项目动态--产业化示范工程]科技新进展:高品质钢精准钙处理关键技术与在线控制软件 开发及应用

钢铁工业对我国国民经济的发展和国家建设有着举足轻重的地位。高品质钢具有洁净化、均质化和细晶化的要求,其中洁净化指的是钢中非金属夹杂物。所有钢都有夹杂物的问题,解决了夹杂物的问题就解决了所有钢种的三分之一以上的问题。合金结构钢中的脆性夹杂物会导致产品的开裂失效,非调质钢和易切削钢中硫化物沿晶界析出会导致产品的疲劳伤损,大型铸锻件模铸过程聚合形成的大型夹杂物会导致产品的探伤不合。因此,钢中非金属夹杂物的特征直接影响钢产品的质量和性能,同时高熔点夹杂物会引起钢连铸过程浸入式水口结瘤。钙处理技术是改性钢中非金属夹杂物的最常用、最直接、最有效的方法,在过去的几十年里,钙处理在减少水口结瘤和夹杂物控制等方面一直扮演着无可替代的角色。 然而,由于钙金属本身化学性质活泼以及沸点低等特性,导致工业生产钙处理过程存在着喂钙量经验化、钙合金收得率波动大、改性夹杂物效果不稳定的行业瓶颈难题。因此,有必要针对高品质钢钙处理改性夹杂物的精准性和稳定性开展深入和系统的研究,使钙处理技术始终处于最优效果,准确有效地实现钢中夹杂物数量、成分和形态的稳定控制,为我国高端特殊钢产品质量的稳定提升和自主生产制备提供技术支撑。
作者:高怀 发表时间: 2022-05-25 05:44:22 阅读(846) 评论(0)

2:[研发项目动态--产业化示范工程]科技新进展:汽车用高性能复相钢制造关键技术及应用

本项目以高性能复相钢使用需求为出发点,通过扩孔/拉延协同控制和材料局部成形的机理创新,提出组织调控新思路,实现复相钢综合力学性能提升;通过轧制工艺、退火工艺、板形控制工艺等创新,实现复相钢性能稳定性、极限规格产品板形质量的提升,在上述机理创新和工艺创新的基础上,最终实现高性能复相钢的稳定生产。另外,为解决复相钢零部件生产过程中的关键瓶颈问题,建立材料边部裂纹敏感性评价方法和基于零件成形方式的冲压边裂预测方法,保障汽车关键结构件的稳定生产,从而满足整车轻量化、安全化的需求。
作者:高怀 发表时间: 2022-05-25 05:44:13 阅读(656) 评论(0)

3:[研发项目动态--产业化示范工程]科技新进展:大型高炉出铁场高效、环保耐材技术开发与应用实践

在高炉冶炼进程中,炉前作业是一个重要的环节,其主要任务是连续不断地将高炉内生成的渣铁从铁口排出,在主沟内渣铁分离后,高炉渣经渣沟进入渣处理系统,铁水流经铁沟和摆动溜槽进入鱼雷罐车运输至下道工序,保证高炉生产正常进行。炉前作业的主要场所为高炉出铁场,是除高炉本体之外最重要的高温区域,由出铁场平台、出铁口、主沟和渣铁沟、残铁沟、摆动溜槽和炉前除尘系统组成。宝钢高炉设有4个铁口分布在2个对称的矩形出铁场。出铁场由多种耐火材料组成,耐火材料性能决定了高炉的安全生产和正常运行。 目前具有近40年大型高炉操作经验、拥有9座4000m3以上大型高炉、大型高炉铁水年产能超过3300万吨的宝钢股份,经过多年技术研发及应用改进,出铁场耐火材料应用消耗水平总体保持在国内领先水平,但是还存在着很多薄弱环节,影响了出铁场耐材整体应用水平,给现场生产与环保造成了不少困难与安全隐患。 针对特大型高炉出铁场在出铁口和沟系统应用中存在主沟接头易钻渣渗铁、沟料施工烘烤时间长、采用沥青结合的出铁场耐材使用过程中产生可视环境污染、铁口区煤气火治理效果不佳影响铁口永久砖保护砖结构稳定、泥套损坏过快等技术难点,从现状问题着手,进行了损坏机理研究,产生改进方向,并试验出配套施工工艺,深入开展基础研究,提出解决方案后,以工业试验应用的方式验证、优化,取得显著的效果后,固化技术成果,形成大型高炉出铁场高效、环保耐材技术开发与应用技术,降低了劳动强度,消除了主沟接头处钻渣渗铁等事故,改善炉前作业环境和作业人员劳动强度。
作者:高怀 发表时间: 2022-05-20 02:16:18 阅读(637) 评论(0)

4:[研发项目动态--产业化示范工程]科技新进展:汽车用高性能复相钢制造关键技术及应用

复相钢通常包含两类产品,其中冷轧复相钢主要用来制造对刚度、强度、耐撞性等要求极高的门槛、保险杠、座椅滑轨等安全结构件,热轧复相钢主要用来制造对成形及疲劳要求更高的控制臂、纵臂等底盘核心承重部件。近年来,国内钢铁企业借助于热轧产品升级及冷轧高强产线能力提升,积累了一定的复相钢生产开发经验,但国内外复相钢还存在一些难题尚未有效解决,主要包括: 1、传统热轧复相钢采用微合金成分体系设计,通过卷取温度控制相变,从而获得铁素体+贝氏体+残余奥氏体等复相组织。但是扩孔率与伸长率具有负相关性,同时满足高扩孔性(≥40%)、高拉延性(≥12%)要求存在技术矛盾,如国际知名高端品牌某复杂成形零部件时因伸长率低和扩孔性能不足造成的冲压开裂率高达4%。且在传统控制冷却思路下,相同终轧/卷取温度而不同冷却路径时组织差异较大,导致扩孔率及伸长率波动大。 2、传统冷轧复相钢采用“高碳成分+高温退火”获得少量铁素体+贝氏体+马氏体+少量残余奥复相组织。但高温加热及快速冷却容易造成温度不稳定,从而造成材料性能的波动。且高碳复相钢存在带状组织,对折弯要求较高的零件适用性一般,如某国际知名一级配套商用进口材加工某零件时折弯开裂率高达8%,难以满足门槛、滑轨等零件高折弯性能的成形需求。 3、超高强复相钢冷轧生产时变形抗力起点值高,极限厚宽规格轧制负荷极大,导致带钢板形问题突出。如国外某先进钢企极限厚宽规格热镀锌复相钢仅可实现平直度5mm/2000mm,因板形不良导致最终零件空间尺寸合格率仅有90%,严重影响了门槛等零件的装配精度及碰撞安全。 4、超高强度复相钢零件生产过程中翻边、扩孔等涉及边部成形工序较多,极易引发冲压边裂质量问题。因边部裂纹敏感性和零件冲压边裂的预测技术还不完善,缺乏边部裂纹敏感性评价体系及相应的材料解决方案,典型零件冲压边部开裂率达到5%。目前国际上往往被迫采用改良模具或采用激光切割的方式解决此类问题,加工成本显著提高。 首钢通过扩孔/拉延协同控制和材料局部成形的机理创新,提出组织调控新思路,实现复相钢综合力学性能提升;通过轧制工艺、退火工艺、板形控制工艺等创新,实现复相钢性能稳定性、极限规格产品板形质量的提升,在上述机理创新和工艺创新的基础上,最终实现高性能复相钢的稳定生产。
作者:高怀 发表时间: 2022-05-19 09:24:25 阅读(707) 评论(0)

5:[研发项目动态--产业化示范工程]科技新进展:高品质商用车车轮钢高效化制备及应用关键技术

我国22.5×9.0型钢制商用车车轮最轻37kg,用钢强度最高590MPa,车轮进一步轻量化缺乏钢材设计、制备和应用的成套技术,具体体现在: 图1 商用车车轮结构与焊接位置 1、材料设计:传统HSLA钢和双相钢不满足车轮的制造或疲劳性能要求。① 采用650 MPa及以上级别HSLA钢制作车轮,存在车轮制造回弹大、成形开裂率高、焊接软化等问题;② 传统的650 MPa及以上铁贝或铁马双相钢强塑性好,但焊接易软化,焊后成形开裂率高达20%以上,疲劳寿命不足国标60%。 2、材料制备:在高强车轮钢制备上,卷取温度控制、表面质量和生产效率等方面存在以下问题:①650 MPa及以上车轮轮辋用钢因卷取温度命中率偏低,力学性能波动较大,影响车轮制造使用和疲劳寿命的稳定性;②650 MPa及以上高强轮辐用钢精轧轧制速度慢、氧化铁皮厚,易导致轮辐表面压痕和麻坑缺陷;③在热连轧产线整体高效化的背景下,厚规格车轮钢生产效率不足产线平均效率的70%,严重制约热连轧产线效率提升。 3、材料应用:高强车轮钢制造及服役过程中存在以下问题:①随着轮辋厚度减薄,焊接工艺窗口变窄,焊接参数不匹配使轮辋焊缝区域制造开裂率高且不稳定;②轮辋与轮辐组合焊处应力集中,热影响区软化严重,造成约40%的疲劳开裂发生在此位置;③台架疲劳寿命与路试疲劳寿命差异较大,前者无法完全复现车轮在实际路况下承受的复杂载荷,车轮设计阶段安全评估能力不足,造成新产品研发周期长达1年以上。 为此,开发650-800 MPa级车轮钢高效化制备及应用关键技术,对解决商用车车轮轻量化的材料设计、制备和应用瓶颈问题,促进我国钢轮制造行业进步和节能减排具有重要意义。
作者:高怀 发表时间: 2022-05-18 04:03:55 阅读(600) 评论(0)

6:[研发项目动态--产业化示范工程]科技新进展:高品质厚板关键制造技术开发及应用

中厚板产品广泛应用于油气输送、船舶海工、桥梁建设,压力容器、高强工程机械、建筑结构等行业领域,中厚板产品是国家工业建设、城市建设、经济发展和国防军工的重要支撑材料。而高品质厚板作为中厚板产品中的明珠,主要应用于国家重大工程和重大装备的承压、承重等关键承力部件,如盾构机的刀盘、风电塔筒及门框、风电安装船的桩腿、高层建筑的箱柱底座等,高品质厚板产品质量直接影响国家工程的建设,但长期以来,高品质厚板长期依赖进口,立项之初,其制造技术一直存在三个方面的技术瓶颈,具体如下: 1、连铸坯生产保探伤特厚钢板技术。因铸坯内部缺陷和特厚钢板的压缩比受限等原因,保证特厚钢板的探伤性能要求一直是行业难点,同时此类特厚钢板往往应用于关键的承力部件,如重型装备的盾构机采用180mm以上的特厚板,对其探伤性能要求满足国标Ⅰ级要求。传统采用模铸工艺生产特厚钢板,因其能耗高、效率低,已无法满足绿色高效的制造要求。因此,迫切需要开发低压缩比连铸坯生产保探伤特厚板技术,实现连铸坯生产180mm以上保探伤特厚板。 2、高强韧易焊接厚板制造技术。高强韧易焊接特厚板是决定焊接钢结构服役安全性的关键,如建筑用承力柱、桁架等部位要求100mm以上460MPa级厚板,为了保证钢板的强韧性匹配,传统采用正火工艺生产,因碳当量高,焊接过程中易产生裂纹,对建筑结构的安全性产生较大的隐患。而采用TMCP工艺生产大厚度高强度钢板时,虽然采用低碳当量可改进焊接性,但TMCP工艺生产大厚度钢板组织控制难度大,低温韧性稳定控制的技术瓶颈尚未突破。 3、在线淬火生产高强韧厚板制造技术。在碳达峰、碳中和背景下,为了降低能源消耗并减少碳排放,同时提高产品竞争力,行业内普遍采用在线淬火工艺生产厚度≤50mm以下550MPa钢板,但海洋工程领域的风电安装船的桩腿等行业设计需求厚度≥60mm、强度≥690MPa高强韧厚板,随着世界能源结构调整和我国风电行业的快速发展,对此类产品的需求将更加迫切,但在线淬火工艺生产难以获得全厚度截面的马氏体组织,导致钢板韧性差一直是行业难题。 综上所述,为了满足重大工程对高品质厚板需求,迫切需要突破高品质特厚板生产的关键技术瓶颈!
作者:高怀 发表时间: 2022-05-18 04:03:43 阅读(669) 评论(0)

7:[研发项目动态--产业化示范工程]科技新进展:高铝钢及微合金钢板坯连铸关键技术开发与应用

随着国民经济发展和产业结构升级,高铝钢及微合金钢等高端钢铁材料广泛应用于汽车、能源电力、海洋工程、船舶等重点领域,高效连铸生产的技术质量问题日益凸显。如汽车用DP、TRIP钢因钢中Al含量高达1.0%以上,不仅难以实现多炉连浇,而且连铸板坯存在横向凹陷、裂纹、断坯等问题;高等级桥梁钢、高强钢、能源钢、管线钢等因添加Nb、V、Ti等微合金元素,热装铸坯轧后钢板表面容易出现裂纹。这些难题不仅影响生产效率,还会造成资源和能源浪费。此外,随着用户的个性化需求增多,微合金钢品种、规格、连铸短浇次增多,微合金钢连铸漏钢风险增大,直接影响高效连铸过程的稳定性。相对于普通钢材,高铝钢和微合金钢元素多且含量高,质量控制难度大、工艺复杂。原有的高效稳定工艺技术,已无法适应高铝钢和微合金钢生产需求,具体体现在: 1、高铝钢保护渣易反应变性,粘结报警频繁,连铸可浇性差,板坯表面裂纹多,必须下线清理。针对高铝钢板坯连铸,韩国浦项制铁开发了液态保护渣技术,将钙铝系保护渣加热熔化后流入结晶器,控制渣圈达到改善板坯表面质量的目的;国内也有企业直接采用低碱度、低熔点钙硅系保护渣或者直接采用钙铝系保护渣的成功先例。这些技术极大促进了高铝高锰钢的开发与应用,但均未实现常规拉速的多炉连浇。 2、Nb、V、Ti微合金桥梁钢、高强钢、能源钢、管线钢等高等级钢实现高温热装(两相区)难度大,钢板易产生红送裂纹。针对高等级微合金高强钢板的热装红送裂纹,国内外普遍采用板坯下线控温、专用淬火池及铸坯切割后淬火等方式,铸坯热量损失大,生产效率低,表层组织细化和抑制第二相粒子析出的效果不充分。 3、多品种、小批量、多规格的高品质钢连铸短浇次多、混浇坯长。混浇钢种成分差异大,混浇模型判定不准确,不得不下线取样化验,降低入炉效率;多断面板坯连铸,为避免漏钢结晶器在线调宽必须低拉速或者降拉速,降低了生产效率。 首钢与北京科技大学长期开展合作,进行高铝钢及微合金钢板坯连铸关键技术攻关。经过长期连铸工业实践和系统攻关,发现并揭示了高铝钢粘结报警及横向凹陷机理。从工艺上对结晶器振动、保护渣性能以及结晶器表面流动进行了优化,实现300吨钢包产线实现高铝钢([%Al]≥1.0)单浇次稳定浇铸1500吨以上。连铸拉速从0.8 m/min提高至1.2 m/min。
作者:高怀 发表时间: 2022-05-17 03:31:42 阅读(648) 评论(0)

8:[科技成果评价--炼铁工艺与技术]高品质涂镀钢板关键技术研发及产业化应用

本项目属金属材料技术领域,来源于河钢集团自主研发项目,包括彩涂钢板、冷基锌铝镁镀层钢板及热基无锌花超厚镀层钢板产品的研究开发与制造技术及产业化应用。该系列产品因具有良好的耐腐蚀性和绿色、低碳与环保的共性,与传统热轧或冷轧裸板相比,存在着国外专利壁垒、涂镀层附着力、基板表面海绵体结构形成、耐腐蚀性能机理等深入研究和亟需解决的难题,针对存在的难题采取实验室研究与工业化生产制造及推广应用相结合的路线与措施开展了研究与开发工作,取得了以下重大科技创新: 1. 系统研究了家用电器用彩涂钢板与薄膜复合匹配技术,形成了一整套彩涂覆膜家电用产品稳定生产体系。采用钢板清洁度控制技术、无铬钝化技术、UV涂层附着力失效模拟检测方法以及彩板弯曲起棱失效预判控制方法,探寻出了附着力评价时间的工业化临界值,解决了覆膜钢板加工过程层间附着力失效、UV涂层脱落及弯曲起楞的行业技术难题。 2. 攻克了家用电器钢板凹版印制技术,通过防腐性提升技术、鲜映性提升技术、微晶触感实现技术及抗菌功能研发,实现了印刷彩板在外观(高鲜映性)、功能(高防腐性、抗菌功能)及触觉体验(微晶触感)等全方位的技术升级。同时攻克了钢板数码喷绘技术,实现了高颜值和立体纹理兼具的高端定制化彩板方案在家电行业的首发。 3.首创具有自主知识产权的低铝系稀土锌铝镁产品成分设计生产控制技术。将0.02~ 0.05%稀土创新性地添加到低铝系锌铝镁产品中,增加了镀液的流动性,细化镀层结晶组织,增加产品的耐蚀性,解决了稀土元素镀液成分均匀性分布难点,形成一整套厚镀层低铝系稀土锌铝镁高表面生产控制技术,连续5次国内首发极限厚镀层310g/m2、350g/m2、430g/m2、450g/m2和0.30~0.35mm薄规格180 g/m2产品。 4. 开发了热基无锌花超厚镀层产品生产控制技术。从成分设计、酸洗表面质量提升、基板粗糙度均匀化、海绵体形成以及锌液成分、气刀参数、张力匹配等方面进行研究,实现了600-900g/m2双面无锌花超厚镀层,解决了无锌花超厚锌层的附着性能差、边厚浪形、斜疤、斜纹等技术难题,900g/m2超厚锌层产品填补了国内空白。
作者:wys@csm.org.cn 发表时间: 2022-05-12 08:28:55 阅读(1655) 评论(0)

9:[科技成果评价--炼钢工艺与技术]高端特殊钢精准钙处理关键技术与在线控制软件开发及应用

高端特殊钢具有洁净化、均质化和细晶化的要求,其中洁净化指是钢中非金属夹杂物。所有的钢都有夹杂物的问题,解决了夹杂物的问题就解决了所有钢种的三分之一以上的问题。夹杂物的控制是生产高端特殊钢洁净化控制的重中之重。合金结构钢中的脆性夹杂物会导致产品的开裂失效,非调质钢和易切削钢中硫化物沿晶界析出会导致产品的疲劳伤损,大型铸锻件模铸过程聚合形成的大型夹杂物会到导致产品的探伤不合。因此,钢中非金属夹杂物的特征直接影响钢产品的质量和性能,同时高熔点夹杂物会引起钢连铸过程的浸入式水口结瘤。钙处理技术是改性钢中非金属夹杂物的最常用、最直接、最有效的方法,在过去的几十年里,钙处理在减少水口结瘤和夹杂物控制等方面一直扮演着无可替代的角色。 然而,由于钙金属本身化学性质活泼以及沸点低等特性,导致工业生产钙处理过程存在 着喂钙量经验化、钙合金收得率波动大、改性夹杂物效果不稳定的行业瓶颈难题。因此,有 必要针对高端特殊钢钙处理改性夹杂物的精准性和稳定性开展深入和系统的研究,使钙处理 技术始终处于最优效果,准确有效地实现钢中夹杂物数量、成分和形态的稳定控制,为我国 高端特殊钢产品质量的稳定提升和自主生产制备提供技术支撑。
作者:高怀 发表时间: 2022-05-12 04:27:12 阅读(1562) 评论(0)

10:[研发项目动态--产业化示范工程]科技新进展:无底层绿色环保涂层高磁感取向硅钢 的开发及规模化制造

取向硅钢被誉为钢铁中的“工艺品”,其制造技术和产品质量反映了一个国家特殊钢的生产技术水平。传统取向硅钢工业生产中钢板经过H2-N2-H2O气氛中连续脱碳退火将基体中碳脱到0.003%以下,并在钢带表面形成合适氧化层,然后表面涂布MgO隔离剂,在高温退火过程中MgO与钢板表面氧化层发生固态扩散反应2MgO+SiO2→Mg2SiO4,形成Mg2SiO4玻璃膜底层。硅酸镁底层硬度高,导致传统取向硅钢的加工性能差,不管是规模化的轧制还是冲制,对工装和工具都消耗极大,严重影响了加工效率,增加了制造成本,且底层与基体的粗糙界面对磁畴移动具有阻碍作用,不利于铁损降低。 研发无硅酸镁底层取向硅钢,可有效解决取向硅钢加工性能差的行业难题,无底层取向硅钢能直接用于轧制极薄规格取向硅钢(厚度≤0.12mm)。极薄规格取向硅钢是将传统的晶粒取向硅钢经过冷轧和退火而获得,主要用作高频变压器、大功率磁放大器、脉冲变压器、脉冲发电机、通讯的轭流圈、电感、储存和记忆元件,以及在振动和辐射条件下工作的变压器,在频率为400Hz~1000Hz范围显示出极低的铁损,被视为较高频率用的变压器铁芯材料,当前国内高端极薄取向硅钢带材仍以进口为主。采用无底层取向硅钢成品制作极薄规格取向硅钢减少去除硅酸镁底层工序,大大降低生产成本,提高生产效率。
作者:高怀 发表时间: 2022-05-06 09:25:34 阅读(621) 评论(0)

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