【科技奖】攀登全球不锈钢工业发展的新高度——记2014国家科学技术进步二等奖项目“先进铁素体不锈钢关键制造技术与系列品种开发”

攀登全球不锈钢产业发展的新高度 ——记2014国度迷信技巧普及二等奖名目“普及前辈铁素体不锈钢关键制作技巧与系列种类

品行开发” 在2014年度国度迷信技巧奖励大会上,由东北大学介入实现的“普及前辈铁素体不锈钢制作技巧与系列种类

品行开发”名目取得了国度科技普及二等奖。该名目实现了铁素体不锈钢关键技巧冲破和消费装备的大型化、规模化、连续化、高效化,成为全球不锈钢产业发展的新标杆;优化了我国不锈钢种类

品行和消费布局,大批替代入口,对提升我国不锈钢产业整体竞争力具有首要的战略意义。 以资料与冶金学院姜周华教学为代表的东北大学研究团队介入实现了普及前辈铁素体不锈钢消费线流程再造等名目核心事情,承当了铁素体不锈钢高效精炼工艺技巧开发和理论指导事情,同时对超铁素体不锈钢布局机能发展了零碎研究,为整条消费线的顺遂打通奠定了坚实的基础,也为铁素体不锈钢系列种类

品行开发做出了首要贡献。 筑梦·跻身不锈钢强国 钢铁是现代工程技巧中最首要、也是用量最大的金属资料,而不锈钢则是钢铁中的精品,不仅外表美观,还可具备耐侵蚀、耐氧化、耐高温低温等非常优越的化学、物理和力学机能。 谈起与不锈钢的渊源,东北大学资料与冶金学院的姜周华教学回想起自己上世纪八十年代刚到意大利做访问学者时印象深刻的一幕。那时不锈钢制品已深化到当地人们糊口的方方面面,建筑物、办公室、厨房和卫浴中随处可见,既环保又方便卫生,对于此前在海内见惯了生锈镀锌管的姜周华来讲,这几乎是不可想象的。那时我国不锈钢产量极低,主要局限于产业运用,而意大利的人均不锈钢年耗损量能到达我国的百倍以上。“不锈钢的消费和运用能间接反映出一个国度的国民经济蓬勃程度和人民糊口程度。那时我就想,我们国度日后一定要把不锈钢发展好!” 传统的不锈钢多为奥氏体不锈钢,虽然机能优越,然而其中所含8%-10%的镍却是产量很低且价格颠簸剧烈的全球稀缺资源,间接招致消费本钱

撑持居高不下。与奥氏体不锈钢比拟,铁素体不锈钢只含有少量以至不含镍,勤俭镍资源的同时还能大大下降原料本钱

撑持。并且由于具有热膨胀系数低、导热性好、耐应力侵蚀机能优异等奇特机能,铁素体不锈钢在汽车排气零碎、铁路货车运输、家电、大陆装备、建筑装饰和厨房器皿等领域具有非常广阔的运用近景,可以间接替代奥氏体不锈钢及碳钢、铜、塑料等资料。因此,近十几年来大力开发和推广运用铁素体不锈钢已成为国际发展趋势。 2004年,蓬勃国度400系不锈钢(主要指铁素体不锈钢)消费比例已到达30%以上,我国则缺乏

不置可否10%。而跟着大陆产业、石油化工产业、建筑产业等领域的飞速发展和人民糊口程度的大幅普及,中国在2003年已成为全世界最大的不锈钢用户,需求量呈爆发式增长。消费种类

品行布局不合理招致我国的不锈钢产物在价格和品质上都不上风,只有大批依赖入口来餍足海内市场需求。大力发展高机能低本钱

撑持的新型不锈钢种类

品行,已成为国度发展的迫切需求。 由太原钢铁(集团)有限公司牵头,东北大学、钢铁研究总院、齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司和南京造币有限公司共同承当的“普及前辈铁素体不锈钢制作技巧与系列种类

品行开发”于2004年正式立项。名目剑指普及前辈铁素体不锈钢工艺流程和关键技巧研发,实现我国高端、特色的普及前辈铁素体不锈钢及系列产物的高效、稳定、低本钱

撑持消费。 铁素体不锈钢是不锈钢中消费工艺最复杂、技巧程度要求最高的种类

品行,并且越是适应不凡用途的高端产物,消费加工难度也就越大。超低碳氮不锈钢冶炼把持难度大、铸坯裂纹敏感性大易开裂、带钢热轧过程中易粘结、冷轧不易取得高光亮度名义、冷成型加工易涌现皱折缺陷等都是名目团队需求逐个攻克的技巧难题。“原料本钱

撑持下降了,然而传统铁素体不锈钢消费的工艺本钱

撑持很高。”姜周华介绍,“本钱

撑持低、机能好的产物才有生命力。” 求索·千锤百炼出精钢 东北大学与太钢至今已有30余年的合作历史,且早在十几年前姜周华教学就受聘于太钢担负技巧顾问,历久介入太钢不锈钢技巧发展的咨询、策划、产物方向设计以及设备招标评标等事情。可以说从太钢的不锈钢发展计划,到全套消费线的计划和优化、两头试验场的设计等处处都有东北大学的介入,因此太钢在全国钢铁行业以至各行业技巧中心测评中一向处于抢先地位,其中不能说不东北大学的一份功烈。 东北大学与太钢校企联结发展了铁素体不锈钢消费工艺流程的翻新和再造。名目团队一改以往单项技巧冲破的思绪,而是从完善顶层设计下手2,再细化到部分技巧优化,力求取得全面性的冲破。经由过程宽泛的不锈钢企业及文献调研,名目团队对那时海内外普及前辈消费流程的上风和缺陷举行了深化研究,“站在巨人的肩膀上”对整条消费线举行最合理的优化设计和改造,接着再适应整个流程需求对每一个环节的消费技巧实行个个击破,“如果有成熟的技巧我们就间接运用,达不到要求的就自主研发。”与此同时,两头试验场的计划设计也在举行。“两头试验场是从实验室的试验装置到产业规模消费装置的两头过渡性工场,有利于研究结果的快捷转化,与消费线的优化同为一个零碎工程。”姜周华说,“我们在整条中试线的设计中也结合铁素体不锈钢的不凡消费需求融入了良多技巧翻新。” 科研之路从来与一帆风顺无缘,一切结果都需求在反复的试验中求证和检验。产物达不到预期效果和机能的时候,团队就运用迷信方式细心分析缘由,经由过程反复实验改进技巧,再举行验证和检测,循环往复,百炼成钢。“名目的结果是一个历久积累、不断累加的过程。其实我们的事情很平凡,不什么惊天动地的突然发现,天天就是按部就班地按照迷信规律举行探索。”谈起研究过程,姜周华非常低调,不过遵循迷信的研究方式和持之以恒的精神一向是他所强调的,“搞科研,起首要讲求迷信的方式和规律,决不能怕麻烦走捷径,脚壮实地,勤奋努力,这是迷信研究和技巧开发人员必备的本质和需求遵循的原则。” 与东北大学其余良多学科团队的情形一样,姜周华带领的不凡钢冶金课题组承当着大批的科研义务和学生指导事情。对于一切课题组成员来讲,实验室不休息日。天天早上五点到八点、晚上七点半到十点半都是姜周华的常规事情时光段,因为“这样才能抢出白天被处理日常事务、指导学生、会见来访主人或者出差占据的时光”。废寝忘食埋头苦干同样是青年教师和学生们的事情常态,研究生通常每晚十点才离开实验室,周末也基本正常事情。 “事情确实很累,但即使是一点小小的成绩,不大批的时光和精力投入也是弗成的。其实太钢的科技人员也不节假日,做起研究同样不分昼夜。”姜周华感叹,“缺乏

不置可否够的耐心和毅力是干不了科研的,十年中,这个名目凝聚了太多人的心血。” 冲破·十年磨剑终成器 历经近多年探索,名目组终于依托自主翻新集成了世界上最普及前辈和最具竞争力的铁素体不锈钢(为主)全流程消费线、工艺技巧和公用装备。与海内外现有铁素体不锈钢产线比拟,成功解决了中高铬铁素体不锈钢超低碳氮冶炼难度大、铸坯易开裂和名义修磨难题、没法实现铸坯热送、冷轧板名义品质把持难度大等关键技巧难题。新流程全线本钱

撑持下降了7.2%,可消费超宽、超厚、超薄等极限规格的特色产物,在产物品质、消费效率、合金和气体耗损、消费规模、本钱

撑持、高端种类

品行以及产物规格覆盖面等方面都到达了国际抢先程度。 “要解决铁素体中碳氮间隙原子溶解度低、析出后对不锈钢机能造成影响的问题,高效脱碳和脱氮的新技巧开发势在必行。我们提出了‘脱碳义务再分配’的思绪,把国外传统的“AOD+VOD两步法脱碳”翻新为“BOF+AOD+VOD三步法脱碳。”姜周华说。“三步法脱碳”高效冶炼新工艺明显改善了脱碳保铬的条件和效果,成功实现了中高铬铁素体不锈钢冶炼的高效化、超纯化和低本钱

撑持化,为整条消费线的顺遂打通迈出了关键一步。 “连铸坯横裂把持技巧”使超纯铁素体不锈钢板坯平均横裂率由原来的9.94%降至0,“低本钱

撑持、高光亮度成套工艺技巧”使铁素体不锈钢的粘结比到达0.5%以下、平直度由20mm/m普及到3mm/m、名义粗糙度由4.33µm下降到2.62µm、本钱

撑持比国外同品质产物下降600元/吨……“三步法脱碳”“铸坯热磨热送”“层流密集均匀冷却和低温卷取技巧”等一系列关键技巧冲破使太钢的铁素体不锈钢消费工艺技巧跻身世界前线。 目前太钢铁素体不锈钢产量已跃居全球第一,比例由2004年的9.44%普及到2013年的45%以上,远远超过世界30%的平均程度。2011-2013年产量达339万吨,节镍24.7万吨,实现新增利税30.74亿元,出口创汇4.9亿美元。 “我们几家单位还围绕良多国度首要领域和民生改善需求开发了30多个铁素体不锈钢新种类

品行,其中14个产物在海内市场占有率都排名第一。”研发过程中,姜周华带领副教学李花冰、李阳等团队骨干成员,经由过程铁素体不锈钢成份对其布局机能影响的研究,为名目设计铁素体不锈钢产物种类

品行的成份设计、冶炼、连铸和热加工工艺的制定提供了强有力的理论指导。铁路货车用T4003不锈钢餍足了铁路运输“高速、重载”的发展要求,使货车减重15%,生命周期本钱

撑持下降30%,运用寿命由25年普及到35年,检修周期由8年普及到12年;409L、429、436L等牌号的汽车排气零碎全系列铁素体不锈钢产物到达国四、国五标准,实现了汽车排气零碎用铁素体不锈钢国产化;制作难度极大、耐蚀性可与Ti材相媲美的超等铁素体不锈钢TTS446餍足了滨海电站等高端行业需求;极限宽度达2000mm世界上最宽的铁素体不锈钢冷轧带钢填补了海内空缺…… 经专家委员会判定,“普及前辈铁素体不锈钢制作技巧与系列种类

品行开发”名目总体技巧到达了国际抢先程度,在产物开发和运用方面到达了国际普及前辈程度。结果总计请求国度专利41项,授权14项,主持勘误国度标准3项,新增8个铁素体不锈钢牌号,发表论文51篇,获省部级科技普及奖6项。 “我们的研究还在继续,目前正在举行更高层次的超等铁素体、超等奥氏体和超等双相钢的研发,未来还将推出更多具备不凡机能的高端产物。”姜周华团队的不凡钢研究领域从量大面广的普通种类

品行到适用于不凡条件的高端资料都有所涉及,同众多壮实肯干的中国钢铁人一样,他们也在随时瞄准业界顶尖水准,不断助力我国向着钢铁强国之列迈进。