中冶京誠高品質(zhì)特殊鋼大斷面連鑄關(guān)鍵技術(shù)和裝備填補國際空白

    發(fā)布日期：2020-11-24



江陰興澄特鋼世界最大斷面大圓坯連鑄機


高品質(zhì)大斷面特殊鋼產(chǎn)品是潔凈能源、核電、海洋工程乃至高速鐵路等高端制造業(yè)發(fā)展的重大需求，其生產(chǎn)技術(shù)是衡量一個國家鋼鐵冶金與裝備制造業(yè)發(fā)展水平的重要標志。

基于市場驅(qū)動和國家戰(zhàn)略需求，中冶京誠歷時近十年的產(chǎn)學(xué)研跨專業(yè)合作，立足自主開發(fā)，創(chuàng)建了特殊鋼大斷面圓矩坯連鑄生產(chǎn)新模式。項目團隊突破了連鑄化生產(chǎn)質(zhì)量保證、工藝技術(shù)和成套裝備研發(fā)中的系列技術(shù)瓶頸，攻克了矯直抗力大、內(nèi)部與表面質(zhì)量難以控制等連鑄關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)新研發(fā)出世界最大規(guī)格圓坯和國內(nèi)最大規(guī)格矩形坯特殊鋼連鑄機，在國際上率先實現(xiàn)系列高品質(zhì)特殊鋼大斷面產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用，取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，有力地推動了我國特殊鋼冶金裝備、生產(chǎn)技術(shù)和后續(xù)高端制造業(yè)的整體進步。2015年，《高品質(zhì)特殊鋼大斷面連鑄關(guān)鍵技術(shù)和裝備開發(fā)及應(yīng)用》榮獲國家科技進步二等獎。

國際原創(chuàng)，技術(shù)領(lǐng)先

項目的意義、技術(shù)難度和復(fù)雜程度為行業(yè)共識。工藝理論具有完全自主產(chǎn)權(quán)，核心技術(shù)全覆蓋。

創(chuàng)新成果1：針對大斷面特殊鋼連鑄內(nèi)部疏松和成分偏析控制難題，創(chuàng)新提出鋼水注流動量與凝固過熱度強化耗散理論，開發(fā)出恒溫、恒拉速旋流澆鑄工藝技術(shù)；建立了連鑄電磁流體-熱-溶質(zhì)傳輸耦合模型，揭示了連鑄過程宏觀偏析形成與分布規(guī)律，奠定了大斷面連鑄工藝與產(chǎn)品內(nèi)部均質(zhì)性控制的理論基礎(chǔ)。

創(chuàng)新成果2：針對特殊鋼連鑄變形抗力大和極易出現(xiàn)表面裂紋難題，基于對特殊鋼鑄態(tài)高溫?zé)嵛锢?、熱塑性及其組織相關(guān)性的深入研究，開發(fā)出大斷面小曲率、超弱冷和高溫低應(yīng)變連續(xù)矯直技術(shù)，以及在線保溫、下線控溫?zé)嵫b等成套先進工藝，為消除特殊鋼大斷面連鑄與熱裝過程表面裂紋提供了可靠技術(shù)保障。

創(chuàng)新成果3：針對特大斷面特殊鋼連鑄裝備空缺與設(shè)計難題，開發(fā)了獨有的大斷面結(jié)晶器、仿弧液壓振動單元、拉矯與輕壓下機組等關(guān)鍵設(shè)備，創(chuàng)新設(shè)計大斷面鑄機輥列、工藝技術(shù)和二冷動態(tài)控制系統(tǒng)，首創(chuàng)了世界最大規(guī)格全弧形特殊鋼連鑄機，并建立了基于CAE分析的鑄機設(shè)計新體系和技術(shù)規(guī)范。為突破傳統(tǒng)模鑄生產(chǎn)模式、實現(xiàn)大斷面特殊鋼連鑄化高效生產(chǎn)提供了先進的裝備保障。

創(chuàng)新成果4：針對高端制造業(yè)緊缺的各類大斷面高品質(zhì)特殊鋼產(chǎn)品，開發(fā)了涵蓋鋼水精煉、保護澆注和多爐連澆等連鑄生產(chǎn)技術(shù)，首創(chuàng)系列鋼種及其不同斷面規(guī)格的連鑄生產(chǎn)核心工藝和專有技術(shù)、開發(fā)應(yīng)用鑄坯質(zhì)量判定與診斷系統(tǒng)，為連鑄流程規(guī)?；a(chǎn)高品質(zhì)特殊鋼產(chǎn)品提供了可靠的生產(chǎn)工藝保障。

經(jīng)中國冶金科工集團有限公司鑒定，技術(shù)成果總體上達到同類技術(shù)國際先進水平，其中特大斷面圓坯（?800-1000毫米）連鑄技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。中國金屬學(xué)會連續(xù)鑄鋼分會評價：特大斷面特殊鋼連鑄填補了世界空白，用連鑄技術(shù)替代模鑄工藝，使用戶成材率提高了15%，促進了國內(nèi)連鑄技術(shù)進步，實現(xiàn)了世界鋼鐵行業(yè)連鑄領(lǐng)域革命性變革。中國金屬學(xué)會冶金設(shè)備分會評價：該套連鑄設(shè)備是我國第一套國產(chǎn)超大斷面圓坯連鑄設(shè)備，也是世界上最大斷面的全弧形連鑄機。該套設(shè)備成功投產(chǎn)標志著我國超大規(guī)格圓坯連鑄的設(shè)計、制造水平達到世界領(lǐng)先水平。2009年和2013年，技術(shù)成果先后兩次被世界金屬導(dǎo)報評為《世界鋼鐵工業(yè)十大技術(shù)要聞》。

廣為推廣，成果卓著

《高品質(zhì)特殊鋼大斷面連鑄關(guān)鍵技術(shù)和裝備開發(fā)及應(yīng)用》被列為《鋼鐵工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》重點發(fā)展技術(shù)之一。項目創(chuàng)建了大斷面特殊鋼連鑄化生產(chǎn)規(guī)范體系和新的產(chǎn)業(yè)鏈，培育了國際上特大斷面特殊鋼連鑄產(chǎn)品從無到有的市場。該成果成功應(yīng)用于江陰興澄特鋼、湖北新冶鋼、東北特鋼集團、衡陽鋼管、河鋼石鋼等多個示范生產(chǎn)企業(yè)。其中 “江陰興澄特種鋼鐵有限公司大圓坯連鑄工程設(shè)計項目”獲得全國冶金行業(yè)優(yōu)秀工程設(shè)計獎一等獎。

生產(chǎn)企業(yè)依托該科技成果開發(fā)出包括大口徑厚壁超臨界火電高壓鍋爐管、超低溫潔凈能源和海洋工程用鋼等200多個市場緊缺的特殊鋼圓矩坯產(chǎn)品，其中高端產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量均達到國際先進水平，實物質(zhì)量取得國際8大船級社認證。P22鋼通過世界最大無縫熱軋鋼管Mannesmann Tubes檢測認證，大斷面軸承鋼Grade255取得世界著名SKF認證。這些產(chǎn)品已應(yīng)用到瑞典SKF、德國DB鐵路車輪以及德國ThyssenKrupp和美國Caterpillar大型挖掘機等，覆蓋歐美、中東和國內(nèi)高端制造業(yè)。

效益顯著，意義重大

《高品質(zhì)特殊鋼大斷面連鑄關(guān)鍵技術(shù)和裝備開發(fā)及應(yīng)用》項目的成功大幅節(jié)省了引進國外同類設(shè)備的投資。以國際首創(chuàng)的江陰特鋼?1000毫米世界最大斷面圓坯連鑄機為例，其投資額不到由國際著名冶金設(shè)備公司研發(fā)的、投用時間晚3至4年的?800毫米同類軋機的50%。同時，項目實現(xiàn)了特殊鋼大斷面產(chǎn)品的高質(zhì)量、規(guī)?；c潔凈化的連鑄生產(chǎn)及其批量應(yīng)用，解決了高端制造業(yè)裝備大型化需要高品質(zhì)規(guī)格合適鋼材的難題，直接經(jīng)濟效益顯著。

此外，項目攻克了現(xiàn)代連鑄代替?zhèn)鹘y(tǒng)模鑄的最后堡壘，有力推動了我國特鋼行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和整體優(yōu)化升級。連鑄代替模鑄材料利用率提高了15%左右，噸鋼生產(chǎn)二氧化碳排放減少約1.8噸，增效減排突出。特殊鋼連鑄產(chǎn)品潔凈度高（氧含量10ppm以下）、均質(zhì)性高、質(zhì)量穩(wěn)定，在大幅提升國家大型風(fēng)電、核電、海洋工程等重大工程裝備整體質(zhì)量、性能和安全性方面意義重大，使我國高端連鑄裝備技術(shù)擺脫了長期依賴進口的狀況，并且特殊鋼產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外潔凈能源和石油等行業(yè)，特別是主要集中在國際高端產(chǎn)品市場，打造了中國品牌，具有廣泛而顯著的社會效益。 （中冶京誠　供稿）