近期,由河钢集团有限公司、舞阳钢铁有限责任公司、东北大学等共同研发完成的《高品质临氢化工用特厚钢板关键技术与装备的开发及应用》项目获得2019年冶金科学技术奖二等奖。
技术垄断 制约发展
临氢设备是石化、煤化工行业核心装备,占项目总投资1/3以上,其中临氢铭钼特厚钢板是关键制造材料。因长期处于高温、高压、强腐蚀服役环境,钢板成分要求严格,生产工序多、难度大。国际上仅法国阿赛洛、德国迪林根、日本JFE等极少数公司能够生产,平均造价超过3万元/吨,并严格封锁核心技术,制约了我国石化、煤化工行业的发展。
技术爆发 成效卓著
项目组协同攻关,突破了临氢铬钼特厚钢板合金设计与控制、轧制-热处理装备技术、一体化组织调控等关键瓶颈,开发成功100~290mm系列临氢特厚钢板和配套应用技术,取得如下创新:
(1)国际上首次提出厚板“低Si +V/Nb微合金化”铬钼成分体系,开发出复合碳化物调控、大锭坯五元渣系等成分精准控制专有技术,回火脆化系数J≤45、X≤7ppm,高温持久强度≥309MPa,抗回火脆化性和抗高温蠕变性高于欧系、日系钢板近30%,服役性能优异。
(2)创新模铸、连铸、电渣重熔、锻造锭坯多元生产模式,提出“温控形变控制轧制+多路径热处理”一体化组织调控方法,解决了临氢厚钢板强韧性匹配差、断面性能差异大的共性问题,290mm厚钢板心部-30℃冲击功≥200J、TI级探伤合格,形成了对进口钢板的性能优势。
(3)创新提出“外部机械化炉+辊式淬火机”临氢特厚钢板热处理模式,研发成功国际首条300mm级钢板连续辊式热处理线及配套高冷速、高均匀性热处理技术,100mm厚以上钢板心部冷速提高1倍以上、加热-淬火控温精度提高3倍,实现了对国外同领域装备技术的超越。
(4)研发成功6大类40余个牌号临氢钢板产品及配套成型、焊接、检测等应用技术,解决了装备制造厚板成型困难、焊接匹配性差等瓶颈问题,首次将国产厚钢板批量应用于超大型石化、煤化工核心装备,牵头制定了“临氢设备用铬钼合金钢板”国家标准。
领先国际 应用广泛
项目的完成,解决了长期制约我国的临氢化工关键钢铁材料的国产化问题,干勇、王一德院士等专家评价“实现全系列钢板国产化覆盖、大幅度替代了进口,钢板性能达到国际领先水平,解决了大厚度板焊临氢设备制造的瓶颈问题。”项目授权专利35件、软件著作权4件,发表论文102篇,出版专著2部,制定国家和行业标准9项。
近三年,项目累计供货钢板25.02万吨,新增产值110.4亿元,利税28.2亿元,国内市场占有率稳定在60%以上,其中≥100mm厚钢板国内市场占有率70%(含进口钢板),相继应用至中石化、中石油、神华宁煤等重点项目近千台大型临氢设备,钢板及临氢设备分别出口至8个和16个国家。
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