中冶京誠(chéng)高品質(zhì)特殊鋼大斷面連鑄關(guān)鍵技術(shù)和裝備填補(bǔ)國(guó)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(jī)


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(gè)國(guó)家鋼鐵冶金與裝備制造業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。

基于市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)和國(guó)家戰(zhàn)略需求，中冶京誠(chéng)歷時(shí)近十年的產(chǎn)學(xué)研跨專業(yè)合作，立足自主開(kāi)發(fā)，創(chuàng)建了特殊鋼大斷面圓矩坯連鑄生產(chǎn)新模式。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)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(guó)內(nèi)最大規(guī)格矩形坯特殊鋼連鑄機(jī)，在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)系列高品質(zhì)特殊鋼大斷面產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn)和應(yīng)用，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，有力地推動(dòng)了我國(guó)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(jìn)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(kāi)發(fā)及應(yīng)用》榮獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

國(guó)際原創(chuàng)，技術(shù)領(lǐng)先

項(xiàng)目的意義、技術(shù)難度和復(fù)雜程度為行業(yè)共識(shí)。工藝?yán)碚摼哂型耆灾鳟a(chǎn)權(quán)，核心技術(shù)全覆蓋。

創(chuàng)新成果1：針對(duì)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(dòng)量與凝固過(guò)熱度強(qiáng)化耗散理論，開(kāi)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(guò)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(duì)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(duì)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(kāi)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(jìn)工藝，為消除特殊鋼大斷面連鑄與熱裝過(guò)程表面裂紋提供了可靠技術(shù)保障。

創(chuàng)新成果3：針對(duì)特大斷面特殊鋼連鑄裝備空缺與設(shè)計(jì)難題，開(kāi)發(fā)了獨(dú)有的大斷面結(jié)晶器、仿弧液壓振動(dòng)單元、拉矯與輕壓下機(jī)組等關(guān)鍵設(shè)備，創(chuàng)新設(shè)計(jì)大斷面鑄機(jī)輥列、工藝技術(shù)和二冷動(dòng)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(jī)，并建立了基于CAE分析的鑄機(jī)設(shè)計(jì)新體系和技術(shù)規(guī)范。為突破傳統(tǒng)模鑄生產(chǎn)模式、實(shí)現(xiàn)大斷面特殊鋼連鑄化高效生產(chǎn)提供了先進(jìn)的裝備保障。

創(chuàng)新成果4：針對(duì)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(kāi)發(fā)了涵蓋鋼水精煉、保護(hù)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(kāi)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)模化生產(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(guó)冶金科工集團(tuán)有限公司鑒定，技術(shù)成果總體上達(dá)到同類技術(shù)國(guó)際先進(jìn)水平，其中特大斷面圓坯（?800-1000毫米）連鑄技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。中國(guó)金屬學(xué)會(huì)連續(xù)鑄鋼分會(huì)評(píng)價(jià)：特大斷面特殊鋼連鑄填補(bǔ)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(jìn)了國(guó)內(nèi)連鑄技術(shù)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了世界鋼鐵行業(yè)連鑄領(lǐng)域革命性變革。中國(guó)金屬學(xué)會(huì)冶金設(shè)備分會(huì)評(píng)價(jià)：該套連鑄設(shè)備是我國(guó)第一套國(guó)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(jī)。該套設(shè)備成功投產(chǎn)標(biāo)志著我國(guó)超大規(guī)格圓坯連鑄的設(shè)計(jì)、制造水平達(dá)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(bào)評(píng)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(kāi)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(diǎn)發(fā)展技術(shù)之一。項(xiàng)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(guó)際上特大斷面特殊鋼連鑄產(chǎn)品從無(wú)到有的市場(chǎng)。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(tuán)、衡陽(yáng)鋼管、河鋼石鋼等多個(gè)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(jì)項(xiàng)目”獲得全國(guó)冶金行業(yè)優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

生產(chǎn)企業(yè)依托該科技成果開(kāi)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(gè)市場(chǎng)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(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，實(shí)物質(zhì)量取得國(guó)際8大船級(jí)社認(rèn)證。P22鋼通過(guò)世界最大無(wú)縫熱軋鋼管Mannesmann Tubes檢測(cè)認(rèn)證，大斷面軸承鋼Grade255取得世界著名SKF認(rèn)證。這些產(chǎn)品已應(yīng)用到瑞典SKF、德國(guó)DB鐵路車輪以及德國(guó)ThyssenKrupp和美國(guó)Caterpillar大型挖掘機(jī)等，覆蓋歐美、中東和國(guó)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(kāi)發(fā)及應(yīng)用》項(xiàng)目的成功大幅節(jié)省了引進(jìn)國(guó)外同類設(shè)備的投資。以國(guó)際首創(chuàng)的江陰特鋼?1000毫米世界最大斷面圓坯連鑄機(jī)為例，其投資額不到由國(guó)際著名冶金設(shè)備公司研發(fā)的、投用時(shí)間晚3至4年的?800毫米同類軋機(jī)的50%。同時(shí)，項(xiàng)目實(shí)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(jì)效益顯著。

此外，項(xiàng)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(dòng)了我國(guó)特鋼行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和整體優(yōu)化升級(jí)。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(guó)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(guó)高端連鑄裝備技術(shù)擺脫了長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的狀況，并且特殊鋼產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外潔凈能源和石油等行業(yè)，特別是主要集中在國(guó)際高端產(chǎn)品市場(chǎng)，打造了中國(guó)品牌，具有廣泛而顯著的社會(huì)效益。 （中冶京誠(chéng)　供稿）