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辽宁省科技重大专项“高效焊接用厚钢板的关键技术研究及产业化”

发布日期:2022-07-22 来源:华体会体育在线登录 作者:华体会体育app在线登录

  原标题:辽宁省科技重大专项“高效焊接用厚钢板的关键技术研究及产业化”项目顺利完成结题验收

  7月13日,由辽宁省财政资助1000万元的辽宁省科技重大专项“高效焊接用厚钢板的关键技术研究及产业化”项目结题验收评审会在日钢营口中板有限公司隆重举行。来自辽宁省科技厅、营口市科技局、老边区科技局相关领导以及来自省内高校、科研院所等单位的7名专家评委参与此次评审。日钢营口中板有限公司、东北大学、辽宁科技大学、大连船舶重工集团等单位的项目参研人员共20余人参加了此次评审答辩。

  本次结题验收评审会由辽宁省科技厅组织,验收评审组首先对项目实施现场情况进行了实地考察,随后听取了由营口中板赵和明副总经理代表项目组进行结题汇报,审阅了项目工作总结报告、技术报告、财务报告等材料,同时专家评委针对重点事项进行了质询并与相关人员进行了讨论交流。最终,专家评委一致认为本项目完成了合同任务书规定的内容,同意通过结题验收。

  项目是2019年度辽宁省科技厅重点支持和推动的新材料类创新研发项目之一,由日钢营口中板有限公司牵头实施。项目主要针对大线能量焊接用钢前期存在的4个主要问题进行攻关:

  1)现有技术无法满足超大线能量焊接要求,焊接输入能量偏低,普遍在200KJ/cm以下,焊接效率受限,无法完全替代进口;

  2)现有大线能量焊接钢板局限于屈服强度490MPa级别及以下钢种,且无法稳定满足-40℃低温韧性要求;

  3)现有满足大线能量焊接钢板,热输入超过150KJ/cm后,其厚度规格基本≤60mm,适应更大焊接热输入的特厚钢板未形成工业化能力;

  4)尚未形成配套焊材商品化能力,严重限制下游用户的普遍应用。项目目标是开发出焊接热输入≥400KJ/cm、屈服强度在355~690MPa的各强度级别超大线能量焊接用特厚钢板及配套焊接材料,并实现工业化应用。

  通过两年多的工作,项目组先后开展了包括475mm特厚铸坯均质化的冶炼连铸技术、氧化物/基体的晶体结构与界面特征分析技术、抑制奥氏体晶体长大及促进晶内针状铁素体形核技术、新一代TMCP和调质热处理技术、厚钢板力学性能均匀化控制技术、HAZ组织定量调控模型、专用配套焊材设计、焊接方法以及工艺设计等研究及攻关工作,结合开发的氮氧化物和氧化物冶金技术,实现了120mm厚度正火AH36、60mm厚度TMCP交货EH36、60mm厚度TMCP交货Q500MC、60mm厚度调质交货Q550C和Q690C等超大焊接线能量用钢的开发,并完成了配套焊材的国产化。开发的系列高效焊接特厚钢板在大连船舶重工、中船725研究所、钢铁研究总院等单位进行大线能量焊接应用评价,均获得优异实焊效果。实物钢板实现了订单生产,并在工程应用中也获用户好评。

  开发的正火态AH36钢板,最大厚度120mm,采用氧化物+氮化物复合控制技术冶炼,450mm特厚连铸板坯热轧后正火,双丝气电立+埋弧对接焊,气电立焊接厚度75~85mm,焊接线KJ/cm,母材及焊接接头性能等各项质量指标稳定达到船级社标准要求。

  开发的TMCP态DH36钢板,最大厚度80mm,采用氮化物控制技术,475mm特厚连铸板坯,控轧后以超快冷设备在线冷却,双丝气电立对接焊一道成形,焊接线KJ/cm,母材及焊接接头性能等各项质量指标稳定达到船级社标准要求。

  开发的TMCP态EH36钢板,最大厚度60mm,采用超低碳+氮氧化物复合控制技术,250mm连铸板坯,控轧后以超快冷设备在线冷却,双丝气电立对接焊一道成形,焊接线KJ/cm,母材及焊接接头性能等各项质量指标稳定达到船级社标准要求。

  开发的TMCP态Q500MC钢板,最大厚度60mm,采用超低碳+氮氧化物复合控制技术,250mm连铸板坯,控轧后以超快冷设备在线冷却,双丝气电立对接焊一道成形,焊接线KJ/cm,母材及焊接接头性能等各项质量指标稳定达到GB/T1591钢板标准要求。

  开发的调质态Q550C钢板,最大厚度60mm,采用超低碳+氮氧化物复合控制技术,250mm连铸板坯,热轧后以在线超快冷设备DQ处理,离线mm钢板气电立对接焊一道成形,60mm钢板EGW+SAW对接焊,最大线KJ/cm,母材及焊接接头性能等各项质量指标稳定达到GB/T16270钢板标准要求。

  开发的调质态Q690C钢板,最大厚度60mm,采用超低碳+Cu\Ni合金化+氮氧化物复合控制技术,250mm连铸板坯,热轧后调质处理,40mm钢板气电立对接焊一道成形,60mm钢板双丝SAW对接焊,最大线KJ/cm,母材及焊接接头性能等各项质量指标稳定达到GB/T16270钢板标准要求。

  开发了345-690MPa级高效焊接用钢板的配套气电立焊药芯焊丝,所开发的焊丝均采用超低碳Ni-Mo-Ti-B低Si合金匹配微渣量控制设计,其中配套345-500MPa级钢板实际制造的单丝和双丝EGW焊丝,在最大焊接线KJ/cm下,能够满足与所研发的EH36级钢板的性能匹配要求;在最大焊接线KJ/cm下能够满足与所研发的EH36、AH36性能相匹配的要求。配套550-690MPa级钢板实际制造的焊丝,在最大焊接线KJ/cm下,能够满足与所研发的Q550C、Q690C性能相匹配的要求。

  项目执行期间,项目组共申报各类专利12项,获得授权发明专利5项,获得授权实用新型专利3项;撰写并发表论文16篇,其中EI检索收录1篇,SCI检索收录14篇;发布企业标准2项。在科技成果方面,完成钢板制程新工艺开发3项,累计开发新产品9项,其中重点技术突破包括如下5方面:

  1)在电磁搅拌和重压下适配技术基础上,实现了328~475mm特厚铸坯断面均质化,采用Ti-Mg-Ca分步脱氧控制的氮-氧化物冶金控制技术,以VN沉淀强化补充强度,有效控制了钢中夹杂物及第二相结构、分布和尺寸,诱导焊接CGHAZ区IGF相变,实现了最大厚度120mm的高效焊接用特厚正火AH36钢板的生产,焊接最高热输入达到727KJ/cm,填补国内空白;

  2)在控制N含量及Ti/N目标值的基础上,采用超低碳、添加Cu\Ni、限制Nb含量、V微合金化,以纳米尺度氮化物阻碍焊接CGHAZ区过热奥氏体的粗化行为,并以TiN-VN分段析出诱导AF相变,实现了最大厚度80mm的TMCP状态高效焊接用DH36钢板的生产,焊接最高热输入达到650KJ/cm以上,填补国内空白;

  3)在控制以Si-Ti-Mg脱氧前提下,精准控制B、N含量,采用超低碳-Mn-Ni-Cu-V成分体系,以0.5~5微米尺度的有序结构的复合夹杂物作为焊接CGHAZ区IGF相变核心,实现了大热输入焊接CGHAZ 区IGF的高比例化,实现了最大厚度60mm的TMCP高效焊接用EH36钢板生产,焊接最高热输入达到420KJ/cm以上,填补国内空白;

  4)在Si-Ti-Mg脱氧前提下,精准控制B含量,并采用超低碳-Mn-Ni-Cu-Mo-Cr-V成分体系,提高Ni、Cu含量,以ε-Cu沉淀弥补强度,以0.5~5微米尺度的有序结构的复合夹杂物作为焊接CGHAZ区诱导针状贝氏体相变核心,实现了最大厚度60mm的高效焊接用Q550~690级调质钢板的生产,焊接最高热输入达到200KJ/cm以上,填补国内空白;

  5)以超低碳含量为基础,控制熔覆金属中Si-Al含量,并根据强韧性级别调控Ni、Mo、Cr、Cu含量,以TiOx和B元素控制熔覆金属相变组织类型和形态,控制渣比例3%~5%,合理控制渣组成,成功制备了匹配目标钢种的高效焊接用EGW药芯焊丝系列产品,为高效焊接焊材的国产化奠定了基础。

  本项目的顺利验收,既是广大项目参研人员辛勤努力的结果,也是近年来营口中板大力实施“科研创新推动发展”战略成果的集中体现。标志着营口中板在相关技术领域实现了重大突破,不仅提升了高端产品的研发水平和创新能力建设,改变了大线能量焊接用钢技术落后局面,有助于企业拓宽现有品种与规格,促进产品升级换代,而且也大幅降低了特厚钢板的焊接工时,将在船舶、高层建筑、大型石油储罐等大型装备建造中显著提高焊接效率和焊接质量,促进制造企业高质量发展。

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