江阴兴澄特钢世界最大断面大圆坯连铸机


高品质大断面特殊钢产品是洁净能源、核电、海洋工程乃至高速铁路等高端制造业发展的重大需求,其生产技术是衡量一个国家钢铁冶金与装备制造业发展水平的重要标志。

基于市场驱动和国家战略需求,中冶京诚历时近十年的产学研跨专业合作,立足自主开发,创建了特殊钢大断面圆矩坯连铸生产新模式。项目团队突破了连铸化生产质量保证、工艺技术和成套装备研发中的系列技术瓶颈,攻克了矫直抗力大、内部与表面质量难以控制等连铸关键技术,创新研发出世界最大规格圆坯和国内最大规格矩形坯特殊钢连铸机,在国际上率先实现系列高品质特殊钢大断面产品的规模化生产和应用,取得了巨大的经济效益和社会效益,有力地推动了我国特殊钢冶金装备、生产技术和后续高端制造业的整体进步。2015年,《高品质特殊钢大断面连铸关键技术和装备开发及应用》荣获国家科技进步二等奖。

国际原创,技术领先

项目的意义、技术难度和复杂程度为行业共识。工艺理论具有完全自主产权,核心技术全覆盖。

创新成果1:针对大断面特殊钢连铸内部疏松和成分偏析控制难题,创新提出钢水注流动量与凝固过热度强化耗散理论,开发出恒温、恒拉速旋流浇铸工艺技术;建立了连铸电磁流体-热-溶质传输耦合模型,揭示了连铸过程宏观偏析形成与分布规律,奠定了大断面连铸工艺与产品内部均质性控制的理论基础。

永胜棋牌创新成果2:针对特殊钢连铸变形抗力大和极易出现表面裂纹难题,基于对特殊钢铸态高温热物理、热塑性及其组织相关性的深入研究,开发出大断面小曲率、超弱冷和高温低应变连续矫直技术,以及在线保温、下线控温热装等成套先进工艺,为消除特殊钢大断面连铸与热装过程表面裂纹提供了可靠技术保障。

创新成果3:针对特大断面特殊钢连铸装备空缺与设计难题,开发了独有的大断面结晶器、仿弧液压振动单元、拉矫与轻压下机组等关键设备,创新设计大断面铸机辊列、工艺技术和二冷动态控制系统,首创了世界最大规格全弧形特殊钢连铸机,并建立了基于CAE分析的铸机设计新体系和技术规范。为突破传统模铸生产模式、实现大断面特殊钢连铸化高效生产提供了先进的装备保障。

创新成果4:针对高端制造业紧缺的各类大断面高品质特殊钢产品,开发了涵盖钢水精炼、保护浇注和多炉连浇等连铸生产技术,首创系列钢种及其不同断面规格的连铸生产核心工艺和专有技术、开发应用铸坯质量判定与诊断系统,为连铸流程规模化生产高品质特殊钢产品提供了可靠的生产工艺保障。

经中国冶金科工集团有限公司鉴定,技术成果总体上达到同类技术国际先进水平,其中特大断面圆坯(Ø800-1000毫米)连铸技术达到国际领先水平。中国金属学会连续铸钢分会评价:特大断面特殊钢连铸填补了世界空白,用连铸技术替代模铸工艺,使用户成材率提高了15%,促进了国内连铸技术进步,实现了世界钢铁行业连铸领域革命性变革。中国金属学会冶金设备分会评价:该套连铸设备是我国第一套国产超大断面圆坯连铸设备,也是世界上最大断面的全弧形连铸机。该套设备成功投产标志着我国超大规格圆坯连铸的设计、制造水平达到世界领先水平。2009年和2013年,技术成果先后两次被世界金属导报评为《世界钢铁工业十大技术要闻》。

广为推广,成果卓著

《高品质特殊钢大断面连铸关键技术和装备开发及应用》被列为《钢铁工业“十二五”发展规划》重点发展技术之一。项目创建了大断面特殊钢连铸化生产规范体系和新的产业链,培育了国际上特大断面特殊钢连铸产品从无到有的市场。该成果成功应用于江阴兴澄特钢、湖北新冶钢、东北特钢集团、衡阳钢管、河钢石钢等多个示范生产企业。其中 “江阴兴澄特种钢铁有限公司大圆坯连铸工程设计项目”获得全国冶金行业优秀工程设计奖一等奖。

生产企业依托该科技成果开发出包括大口径厚壁超临界火电高压锅炉管、超低温洁净能源和海洋工程用钢等200多个市场紧缺的特殊钢圆矩坯产品,其中高端产品产量与质量均达到国际先进水平,实物质量取得国际8大船级社认证。P22钢通过世界最大无缝热轧钢管Mannesmann Tubes检测认证,大断面轴承钢Grade255取得世界著名SKF认证。这些产品已应用到瑞典SKF、德国DB铁路车轮以及德国ThyssenKrupp和美国Caterpillar大型挖掘机等,覆盖欧美、中东和国内高端制造业。

效益显著,意义重大

《高品质特殊钢大断面连铸关键技术和装备开发及应用》项目的成功大幅节省了引进国外同类设备的投资。以国际首创的江阴特钢Ø1000毫米世界最大断面圆坯连铸机为例,其投资额不到由国际著名冶金设备公司研发的、投用时间晚3至4年的Ø800毫米同类轧机的50%。同时,项目实现了特殊钢大断面产品的高质量、规模化与洁净化的连铸生产及其批量应用,解决了高端制造业装备大型化需要高品质规格合适钢材的难题,直接经济效益显著。

此外,项目攻克了现代连铸代替传统模铸的最后堡垒,有力推动了我国特钢行业结构调整和整体优化升级。连铸代替模铸材料利用率提高了15%左右,吨钢生产二氧化碳排放减少约1.8吨,增效减排突出。特殊钢连铸产品洁净度高(氧含量10ppm以下)、均质性高、质量稳定,在大幅提升国家大型风电、核电、海洋工程等重大工程装备整体质量、性能和安全性方面意义重大,使我国高端连铸装备技术摆脱了长期依赖进口的状况,并且特殊钢产品广泛应用于国内外洁净能源和石油等行业,特别是主要集中在国际高端产品市场,打造了中国品牌,具有广泛而显著的社会效益。 (中冶京诚 供稿)