我国高性能先进钢铁材料开发应用原来这么牛!

日期:2020-02-13编辑作者:冶金矿产

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中国冶金报 中国钢铁新闻网

10月15日,第十二届中国钢铁年会在北京会议中心举办。会上,中国钢研科技集团有限公司副总经理、钢铁研究总院院长田志凌介绍了钢铁研究总院在钢铁材料品种开发和应用方面的相关进展,主要涉及管线钢、轴承钢、新型耐磨钢、新型耐热钢、高铁车轮用钢、模具钢、超高强度钢等。

实习记者 赵萍

田志凌介绍:

“近年来,钢铁研究总院结合国民经济建设和国家重大工程对高性能先进钢铁材料的迫切需求,积极开展了管线钢、海洋与船舶用钢、基础件用钢、超高强度钢、耐磨钢、模具钢、核电用耐蚀合金和高铁车轮用钢等的基础理论、关键技术和新产品的研发工作,取得一系列成果。”

在管线钢方面,钢铁研究总院管线钢团队通过对材料微观组织、强韧化机制的研究,发现了变形奥氏体的尺寸控制与DWTT性能的相关性,为解决高强厚规格管线钢断裂韧性控制难题奠定了理论基础,同时通过对管线钢全流程组织细化和均匀化控制技术的研究,突破了高强厚规格管线钢的强韧塑匹配控制技术,为新一代高性能管线生产提供了技术支持。

在由中国金属学会10月15日于北京会议中心举办的第十二届中国钢铁年会上,中国钢研科技集团有限公司副总经理、钢铁研究总院院长田志凌介绍了钢铁研究总院在钢铁材料品种开发和应用方面的相关进展,主要涉及管线钢、轴承钢、新型耐磨钢、新型耐热钢、高铁车轮用钢、模具钢、超高强度钢等。

在此基础上,钢铁研究总院系统地研究了合金元素和工艺制度对管线钢组织性能的影响规律,确定了不同类型管线钢的合金设计准则、工艺路线,并与国内重点钢企合作开发出了厚规格管线钢、经济型X80管线钢、X90/X100超高强度管线钢等高性能管线钢产品,现已实现了批量、稳定化生产。同时,钢铁研究总院开发出了深海管线钢、低温管线钢、抗大变形管线钢、耐腐蚀管线钢等各种特殊性能要求的管线钢品种,保障了国家管道工程建设和能源安全。此外,连续油井管热轧钢带及连续油井管制管技术、可膨胀管技术等已得到实验和应用。

在管线钢方面,钢铁研究总院管线钢团队通过对材料微观组织、强韧化机制的研究,发现了变形奥氏体的尺寸控制与DWTT性能的相关性,为解决高强厚规格管线钢断裂韧性控制难题奠定了理论基础,同时通过对管线钢全流程组织细化和均匀化控制技术的研究,突破了高强厚规格管线钢的强韧塑匹配控制技术,为新一代高性能管线生产提供了技术支持。

在轴承钢氧含量与接触疲劳寿命关系方面,钢铁研究总院取得重大进展,发现基体组织和碳化物双细化可以大幅度提高疲劳寿命,并通过开发出基体组织和碳化物双细化热处理技术,将轴承钢的接触疲劳寿命提高到了原来的5倍。

在此基础上,钢铁研究总院系统地研究了合金元素和工艺制度对管线钢组织性能的影响规律,确定了不同类型管线钢的合金设计准则、工艺路线,并与国内重点钢企合作开发出了厚规格管线钢、经济型X80管线钢、X90/X100超高强度管线钢等高性能管线钢产品,现已实现了批量、稳定化生产。同时,钢铁研究总院开发出了深海管线钢、低温管线钢、抗大变形管线钢、耐腐蚀管线钢等各种特殊性能要求的管线钢品种,保障了国家管道工程建设和能源安全。此外,连续油井管热轧钢带及连续油井管制管技术、可膨胀管技术等已得到实验和应用。 在轴承钢氧含量与接触疲劳寿命关系方面,钢铁研究总院取得重大进展,发现基体组织和碳化物双细化可以大幅度提高疲劳寿命,并通过开发出基体组织和碳化物双细化热处理技术,将轴承钢的接触疲劳寿命提高到了原来的5倍。同时,钢铁研究总院还完成了轴承钢均质化新型控轧控冷工艺的研究,形成轴承钢组织和碳化物均质化控制技术。并通过非均匀温度场下的模拟轧制试验,发现该技术可以实现钢材整个断面的均匀化与细化。在新型耐磨钢研发方面,钢铁研究总院提出在软基体上引入多尺度超硬TiC颗粒增强耐磨性的合金设计新思路,开发了系列高耐磨钢,在不增加硬度的同时大幅度提升钢材耐磨性;发现高钛耐磨钢中TiC颗粒独特的“微米-亚微米-纳米”三峰分布特征,揭示了其提高耐磨性机理和细晶化作用,并实现了TiC颗粒全流程的有效调控;开发出高钛高耐磨钢连铸-热轧-热处理关键技术,在全球首次实现Ti含量大于0.5%的高钛钢连铸工业化生产。在新型耐热钢研发方面,620℃以上马氏体耐热钢是世界性技术难题。不过,钢铁研究总院于2012年发明了G115®新型耐热钢,其被全国锅炉压力容器标准化技术委员会2017年评为世界上第一个可商业用于630~650℃超超临界电站制造的马氏体耐热钢。在高铁车轮用钢方面,区别于欧洲“中碳+超低氧+超低硫”和日本“高碳+超低氧+硫化物包裹氧化物”高铁车轮钢技术,钢铁研究总院提出“中碳+Si-V合金化+超低氧+硫化物包裹氧化物”新型高铁车轮强韧化技术。目前,国产高铁车轮D2的抗拉强度为950MPa级,断裂韧性为80MPa.m1/2级,较早期国产相同强度级别车轮的断裂韧性水平提高30%,强韧性匹配也优于进口欧洲的ER8车轮。在模具钢方面,国内首创了H13类热作模具钢等向性提升集成技术,自主设计了“高纯净冶炼-电渣重熔-高温扩散-多向锻造-超细化处理-球化退火” 集成创新工艺。H13钢在国内首次实现达到NADCA #207 Superior quality水平,等向性≥0.8,攻克了行业共性难题。钢铁研究总院在国内率先开发了满足国际先进标准(NADCA 207#-2016)的高品质压铸模具钢系列化品种,实物质量达到国际先进水平,打破国外垄断,批量替代进口,并成功应用于汽车变速器壳体模具,使用寿命在国内首次突破12万模次。在耐蚀合金方面,钢铁研究总院与宝特联合研发,掌握了耐蚀合金大锭型超纯净、均质化控制技术;实现了10吨电渣圆锭极低级别夹杂物控制;解决了易偏析耐蚀合金7吨电渣扁锭的均匀性难题,实现成分均匀、无偏析。

同时,钢铁研究总院还完成了轴承钢均质化新型控轧控冷工艺的研究,形成轴承钢组织和碳化物均质化控制技术。并通过非均匀温度场下的模拟轧制试验,发现该技术可以实现钢材整个断面的均匀化与细化。

最后,田志凌重点介绍了钢铁研究总院材料数字化研发中心,提出要整合资源,实现研发全流程数据网络化管理,构建面向行业的大数据服务平台,形成行业大数据聚集和服务能力。

在新型耐磨钢研发方面,钢铁研究总院提出在软基体上引入多尺度超硬TiC颗粒增强耐磨性的合金设计新思路,开发了系列高耐磨钢,在不增加硬度的同时大幅度提升钢材耐磨性;发现高钛耐磨钢中TiC颗粒独特的“微米-亚微米-纳米”三峰分布特征,揭示了其提高耐磨性机理和细晶化作用,并实现了TiC颗粒全流程的有效调控;开发出高钛高耐磨钢连铸-热轧-热处理关键技术,在全球首次实现Ti含量大于0.5%的高钛钢连铸工业化生产。

在新型耐热钢研发方面,620℃以上马氏体耐热钢是世界性技术难题。不过,钢铁研究总院于2012年发明了G115®新型耐热钢,其被全国锅炉压力容器标准化技术委员会2017年评为世界上第一个可商业用于630——650℃超超临界电站制造的马氏体耐热钢。

在高铁车轮用钢方面,区别于欧洲“中碳+超低氧+超低硫”和日本“高碳+超低氧+硫化物包裹氧化物”高铁车轮钢技术,钢铁研究总院提出“中碳+Si-V合金化+超低氧+硫化物包裹氧化物”新型高铁车轮强韧化技术。目前,国产高铁车轮D2的抗拉强度为950MPa级,断裂韧性为80MPa.m1/2级,较早期国产相同强度级别车轮的断裂韧性水平提高30%,强韧性匹配也优于进口欧洲的ER8车轮。

在模具钢方面,国内首创了H13类热作模具钢等向性提升集成技术,自主设计了“高纯净冶炼-电渣重熔-高温扩散-多向锻造-超细化处理-球化退火” 集成创新工艺。H13钢在国内首次实现达到NADCA #207 Superior quality水平,等向性≥0.8,攻克了行业共性难题。

钢铁研究总院在国内率先开发了满足国际先进标准的高品质压铸模具钢系列化品种,实物质量达到国际先进水平,打破国外垄断,批量替代进口,并成功应用于汽车变速器壳体模具,使用寿命在国内首次突破12万模次。

在耐蚀合金方面,钢铁研究总院与宝特联合研发,掌握了耐蚀合金大锭型超纯净、均质化控制技术;实现了10吨电渣圆锭极低级别夹杂物控制;解决了易偏析耐蚀合金7吨电渣扁锭的均匀性难题,实现成分均匀、无偏析。

最后,田志凌重点介绍了钢铁研究总院材料数字化研发中心,提出要整合资源,实现研发全流程数据网络化管理,构建面向行业的大数据服务平台,形成行业大数据聚集和服务能力。

美高梅正规网址,据悉,中国钢铁年会是中国金属学会主办的两年一次的钢铁行业综合性大型学术盛会,受到国内外钢铁同行的广泛关注,从1997年开始,22年来已成功举办了十一届。本届年会以“创新引领,高质量发展,建设钢铁强国”为主题,围绕冶金与材料理论、工艺、产品、应用及其绿色化、智能化展开交流,研讨冶金学科和钢铁行业发展方向。

中国金属学会理事长、国务院新材料产业领导小组专家咨询委员会主任干勇院士,中国钢铁工业协会党委书记、常务副会长兼秘书长何文波先生,中国金属学会名誉理事长、年会名誉主席殷瑞钰院士,中国金属学会名誉理事长、年会名誉主席翁宇庆院士,国际标准化组织原主席、中国检验检测创新联合体主席张晓刚先生,太原钢铁有限公司董事会规划委员会副主任王一德院士,北京科技大学周国治院士、谢建新院士,中国钢研科技集团有限公司副总工程师李卫院士,中国宝武钢铁集团总经理胡望明先生,日本制铁株式会社副社长井上昭彦先生,韩国金属和材料学会理事长金成俊先生,中国钢研科技集团有限公司副总经理田志凌先生,东北大学校长赵继教授,中国炼焦行业协会会长崔丕江,中国金属学会副理事长兼秘书长王新江及学会老领导等出席会议。来自国内外钢铁冶金、材料行业200余个单位的领导、专家、学者、管理人员和科技人员1300余人参加了会议。

干勇理事长在致辞中首先代表中国金属学会对长期以来关心和支持中国钢铁工业发展的各位领导和各界朋友表示衷心的感谢。他肯定了我国钢铁工业70年来取得的巨大成就,指出科技创新是钢铁工业持续发展的关键因素。

他表示,综合来看,目前我国钢铁工业拥有高质量发展的物质基础、具备高质量发展的技术和人才条件、也形成了高质量发展的共识,但我国钢铁工业的高质量发展正处于攻坚克难的关键阶段,也面临环境、资源、能源、品种、质量、成本等多方面的严峻挑战。

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