日前,2019年度国家科学技术奖初评结果公布,由东北大学、宝武特种冶金有限公司、舞阳钢铁有限责任公司合作研发的《高品质特殊钢绿色高效电渣重熔关键技术的开发和应用》项目,获评金属材料组一等奖。
电渣冶金贡献巨大 技术落后有待提升
电渣重熔是制备高端特殊钢和特种合金的重要生产方法之一。由于电渣产品洁净度高、成分均匀、组织致密,性能优异,长期以来为我国的国民经济建设,尤其为国家重大装备、重大工程、国防国防和航天航空的发展和建设做出了重要贡献。
但传统电渣重熔技术耗能高、氟污染重、生产效率低、产品质量差,大单重厚板和百吨级电渣锭无法满足高端装备的材料需求。 2003年前我国电渣重熔技术全面落后,高端特殊钢严重依赖进口。如何提升技术水准,全面提升产品质量,创新理论成果,成为行业研究的重点。
技术创新装备集成 突破实现行业标准
针对这些问题,项目组历经十余年产学研合作研究,创新开发了绿色高效电渣重熔成套装备、工艺和系列高端产品,生产出高端模具钢、冷轧辊坯、轴承钢、特种不锈钢、耐热钢、耐蚀钢、超大型水电机组用特厚板、AP1000核电主管道锻坯等高品质特殊钢和特种合金,可满足我国第三代核电、超超临界火电、超大型水电、大型风电和大飞机工程等对高端材料的急需。
项目取得如下创新性成果:
1、深化了对夹杂物去除和渣系作用的理论认识,开发了低氟节能环保型预熔渣及除氟技术、电渣钢成分均匀度和洁净度控制新技术,使我国高端特殊钢产品质量与国际接轨。
2、自主创新了炉内气氛监测及控制,电流摆动电极插入深度控制技术,系统集成了电极称量和熔速控制、电流/渣阻摆动、同轴导电以及基于专家系统的自动化控制系统,开发了可控气氛电渣重熔工艺及装备,填补了国内空白,显著提升了高端特殊钢产品的冶金质量和稳定性。
3、集成创新了双极串联、气氛保护、电极称重、低频供电、结晶器提升法、气雾二次冷却、钢锭在线保温等关键技术,开发了世界上最厚和最大单重的特厚板坯电渣重熔技术以及特大型电渣重熔技术。
4、创新研发出单电源双回路导电结晶器、曲面锥度强化冷却、高精度抗干扰电磁涡流和电流信号协同液面检测与控制技术,并集成了双极串联和同轴滑动导电、浅平金属熔池控制和防漏(渣、钢)控制等多项技术的半连续电渣重熔实心和空心钢锭技术及装备,引领了国际电渣冶金技术的发展方向。
5、电渣装备技术的研发规范形成试验和安全两项国际标准,提高了我国在国际标准制订的国际地位和影响力,首次为我国赢得了国际电工委员会(IEC)授予国际标准最高奖—“IEC1906”奖。
技术水平领先国际 兼顾经济社会效益
项目主要技术经济指标国际领先,获发明专利31项,发表论文202篇(SCI/EI收录66篇次),专著1部,制订国家标准3项,国际标准2项。与此同时,项目背殷瑞钰院士等评价为国际领先水平,获评冶金科学技术一等奖,获得我国首个“IEC1906”国际标准奖,中国机械工业科技进步一等奖和其它3个省部级科技奖。
项目组自2003年起共建造新型电渣炉180多台,成果推广到60多家企业中,节能减排效果显著,吨钢节电200kWh/t以上,除氟后废气中氟化物<1mg/Nm3,电渣钢质量及成材率显著提升。特厚板产品成功应用于三峡总公司的乌东德水电站以及C919大飞机制造起落架的8万吨模锻压机支座;耐蚀合金应用于AP1000和CAP1400核电示范项目;高端油田阀体替代进口;制备出世界首套AP1000核电主管道用70t-100t316LN大型钢锭。
产品满足能源、石化、冶金、国防、航空航天等领域的重大需求,取得了巨大的经济效益和社会效益,有力支持了我国高端装备制造业发展并保证了国家安全。
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