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遼寧省科技重大專項“高效焊接用厚鋼板的關鍵技術研究及產業化”項目順利完成結題驗收

2022-07-18 10:11:00

  7月13日,由遼寧省財政資助1000萬元的遼寧省科技重大專項“高效焊接用厚鋼板的關鍵技術研究及產業化”項目結題驗收評審會在日鋼營口中板有限公司隆重舉行。來自遼寧省科技廳、營口市科技局、老邊區科技局相關領導以及來自省內高校、科研院所等單位的7名專家評委參與此次評審。日鋼營口中板有限公司、東北大學、遼寧科技大學、大連船舶重工集團等單位的項目參研人員共20余人參加了此次評審答辯。
  本次結題驗收評審會由遼寧省科技廳組織,驗收評審組首先對項目實施現場情況進行了實地考察,隨后聽取了由營口中板趙和明副總經理代表項目組進行結題匯報,審閱了項目工作總結報告、技術報告、財務報告等材料,同時專家評委針對重點事項進行了質詢并與相關人員進行了討論交流。最終,專家評委一致認為本項目完成了合同任務書規定的內容,同意通過結題驗收。
  項目是2019年度遼寧省科技廳重點支持和推動的新材料類創新研發項目之一,由日鋼營口中板有限公司牽頭實施。項目主要針對大線能量焊接用鋼前期存在的4個主要問題進行攻關:
  1)現有技術無法滿足超大線能量焊接要求,焊接輸入能量偏低,普遍在200KJ/cm以下,焊接效率受限,無法完全替代進口;
  2)現有大線能量焊接鋼板局限于屈服強度490MPa級別及以下鋼種,且無法穩定滿足-40℃低溫韌性要求;
  3)現有滿足大線能量焊接鋼板,熱輸入超過150KJ/cm后,其厚度規格基本≤60mm,適應更大焊接熱輸入的特厚鋼板未形成工業化能力;
  4)尚未形成配套焊材商品化能力,嚴重限制下游用戶的普遍應用。項目目標是開發出焊接熱輸入≥400KJ/cm、屈服強度在355~690MPa的各強度級別超大線能量焊接用特厚鋼板及配套焊接材料,并實現工業化應用。
  通過兩年多的工作,項目組先后開展了包括475mm特厚鑄坯均質化的冶煉連鑄技術、氧化物/基體的晶體結構與界面特征分析技術、抑制奧氏體晶體長大及促進晶內針狀鐵素體形核技術、新一代TMCP和調質熱處理技術、厚鋼板力學性能均勻化控制技術、HAZ組織定量調控模型、專用配套焊材設計、焊接方法以及工藝設計等研究及攻關工作,結合開發的氮氧化物和氧化物冶金技術,實現了120mm厚度正火AH36、60mm厚度TMCP交貨EH36、60mm厚度TMCP交貨Q500MC、60mm厚度調質交貨Q550C和Q690C等超大焊接線能量用鋼的開發,并完成了配套焊材的國產化。開發的系列高效焊接特厚鋼板在大連船舶重工、中船725研究所、鋼鐵研究總院等單位進行大線能量焊接應用評價,均獲得優異實焊效果。實物鋼板實現了訂單生產,并在工程應用中也獲用戶好評。
  開發的正火態AH36鋼板,最大厚度120mm,采用氧化物+氮化物復合控制技術冶煉,450mm特厚連鑄板坯熱軋后正火,雙絲氣電立+埋弧對接焊,氣電立焊接厚度75~85mm,焊接線能量超過700KJ/cm,母材及焊接接頭性能等各項質量指標穩定達到船級社標準要求。
  開發的TMCP態DH36鋼板,最大厚度80mm,采用氮化物控制技術,475mm特厚連鑄板坯,控軋后以超快冷設備在線冷卻,雙絲氣電立對接焊一道成形,焊接線能量最大680KJ/cm,母材及焊接接頭性能等各項質量指標穩定達到船級社標準要求。
  開發的TMCP態EH36鋼板,最大厚度60mm,采用超低碳+氮氧化物復合控制技術,250mm連鑄板坯,控軋后以超快冷設備在線冷卻,雙絲氣電立對接焊一道成形,焊接線能量超過400KJ/cm,母材及焊接接頭性能等各項質量指標穩定達到船級社標準要求。
  開發的TMCP態Q500MC鋼板,最大厚度60mm,采用超低碳+氮氧化物復合控制技術,250mm連鑄板坯,控軋后以超快冷設備在線冷卻,雙絲氣電立對接焊一道成形,焊接線能量超過450KJ/cm,母材及焊接接頭性能等各項質量指標穩定達到GB/T1591鋼板標準要求。
  開發的調質態Q550C鋼板,最大厚度60mm,采用超低碳+氮氧化物復合控制技術,250mm連鑄板坯,熱軋后以在線超快冷設備DQ處理,離線520~620℃回火,40mm鋼板氣電立對接焊一道成形,60mm鋼板EGW+SAW對接焊,最大線能量270KJ/cm,母材及焊接接頭性能等各項質量指標穩定達到GB/T16270鋼板標準要求。
  開發的調質態Q690C鋼板,最大厚度60mm,采用超低碳+Cu\Ni合金化+氮氧化物復合控制技術,250mm連鑄板坯,熱軋后調質處理,40mm鋼板氣電立對接焊一道成形,60mm鋼板雙絲SAW對接焊,最大線能量超過200KJ/cm,母材及焊接接頭性能等各項質量指標穩定達到GB/T16270鋼板標準要求。
  開發了345-690MPa級高效焊接用鋼板的配套氣電立焊藥芯焊絲,所開發的焊絲均采用超低碳Ni-Mo-Ti-B低Si合金匹配微渣量控制設計,其中配套345-500MPa級鋼板實際制造的單絲和雙絲EGW焊絲,在最大焊接線能量不低于400KJ/cm下,能夠滿足與所研發的EH36級鋼板的性能匹配要求;在最大焊接線能量不低于600KJ/cm下能夠滿足與所研發的EH36、AH36性能相匹配的要求。配套550-690MPa級鋼板實際制造的焊絲,在最大焊接線能量不低于200KJ/cm下,能夠滿足與所研發的Q550C、Q690C性能相匹配的要求。
  項目執行期間,項目組共申報各類專利12項,獲得授權發明專利5項,獲得授權實用新型專利3項;撰寫并發表論文16篇,其中EI檢索收錄1篇,SCI檢索收錄14篇;發布企業標準2項。在科技成果方面,完成鋼板制程新工藝開發3項,累計開發新產品9項,其中重點技術突破包括如下5方面:
  1)在電磁攪拌和重壓下適配技術基礎上,實現了328~475mm特厚鑄坯斷面均質化,采用Ti-Mg-Ca分步脫氧控制的氮-氧化物冶金控制技術,以VN沉淀強化補充強度,有效控制了鋼中夾雜物及第二相結構、分布和尺寸,誘導焊接CGHAZ區IGF相變,實現了最大厚度120mm的高效焊接用特厚正火AH36鋼板的生產,焊接最高熱輸入達到727KJ/cm,填補國內空白;
  2)在控制N含量及Ti/N目標值的基礎上,采用超低碳、添加Cu\Ni、限制Nb含量、V微合金化,以納米尺度氮化物阻礙焊接CGHAZ區過熱奧氏體的粗化行為,并以TiN-VN分段析出誘導AF相變,實現了最大厚度80mm的TMCP狀態高效焊接用DH36鋼板的生產,焊接最高熱輸入達到650KJ/cm以上,填補國內空白;
  3)在控制以Si-Ti-Mg脫氧前提下,精準控制B、N含量,采用超低碳-Mn-Ni-Cu-V成分體系,以0.5~5微米尺度的有序結構的復合夾雜物作為焊接CGHAZ區IGF相變核心,實現了大熱輸入焊接CGHAZ 區IGF的高比例化,實現了最大厚度60mm的TMCP高效焊接用EH36鋼板生產,焊接最高熱輸入達到420KJ/cm以上,填補國內空白;
  4)在Si-Ti-Mg脫氧前提下,精準控制B含量,并采用超低碳-Mn-Ni-Cu-Mo-Cr-V成分體系,提高Ni、Cu含量,以ε-Cu沉淀彌補強度,以0.5~5微米尺度的有序結構的復合夾雜物作為焊接CGHAZ區誘導針狀貝氏體相變核心,實現了最大厚度60mm的高效焊接用Q550~690級調質鋼板的生產,焊接最高熱輸入達到200KJ/cm以上,填補國內空白;
  5)以超低碳含量為基礎,控制熔覆金屬中Si-Al含量,并根據強韌性級別調控Ni、Mo、Cr、Cu含量,以TiOx和B元素控制熔覆金屬相變組織類型和形態,控制渣比例3%~5%,合理控制渣組成,成功制備了匹配目標鋼種的高效焊接用EGW藥芯焊絲系列產品,為高效焊接焊材的國產化奠定了基礎。
  本項目的順利驗收,既是廣大項目參研人員辛勤努力的結果,也是近年來營口中板大力實施“科研創新推動發展”戰略成果的集中體現。標志著營口中板在相關技術領域實現了重大突破,不僅提升了高端產品的研發水平和創新能力建設,改變了大線能量焊接用鋼技術落后局面,有助于企業拓寬現有品種與規格,促進產品升級換代,而且也大幅降低了特厚鋼板的焊接工時,將在船舶、高層建筑、大型石油儲罐等大型裝備建造中顯著提高焊接效率和焊接質量,促進制造企業高質量發展。(曲之國)

來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

編輯:張雨恬

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