6. 材料组获奖项目概况评述

作者:学术部              发布时间:2016-11-23


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 一、概况

材料组共申请项目40项,经过本组专家审议、大专业组和奖励委员会三级审批,属于材料类获得一等奖2项,二等奖5项,三等奖7项,获奖率达35%,另外26项没获奖,占65%,其中有些项目创新性和获得技术经济指标都不错,但由于受名额所限,没有评上,另外有些很好的项目,本小组初评时被分到其他组(如轧钢组等),所以没在材料组反映。

二、主要项目进展情况

1.高品质铁路机车用整体车轮关键制造技术研究及工程应用获一等奖(马钢为主研发)

机车(火车头)为货、客运列车提供牵引动力,机车车轮既起牵引动力又起传递主制动力作用,承受的机械、热载荷明显高于客货运车辆用车轮,是影响铁路机车安全、高效运行的关键装备,其制造技术难度与高速车轮相当。

20世纪,我国铁路机车全部采用组合车轮,由于安全性存在先天不足,不适应铁路客运提速、货运重载要求,已逐步被整体车轮所代替。目前整体车轮已占90%以上,过去整体车轮从欧美进口,2001年马钢启动本项目研究,历经14年开发了高韧抗伤损车轮材料合金设计,高洁净度与致密度冶炼、连铸工艺,计算机仿真大尺寸车轮压轧工艺设计,高强韧匹配热处理工艺设计,高精度机加工与检测技术,控制等5项关键制造技术。在塑性夹杂物改性技术,大尺寸车轮组织-性能稳定控制,零缺陷车轮无损、检测技术,整体疲劳性能快速检测技术等方面取得六项创新,申报39项专利发明。

马钢整体机车车轮生产制造技术填补了国内空白,技术水平达到国内领先和国际先进水平,不仅在国内取代了进口产品,还按国际先进标准广泛出口到北美等国家和地区,创造了企业可观的经济效益和巨大的社会效益。

十三五期间,我国铁路机车新造和维修车轮将达10万片以上,市场容量超10亿元,该项技术值得推广。

2.铁镍基合金油套管关键工艺技术及产品研发获一等奖(宝钢为主研发)

铁镍基合金油套管是石油管中合金含量最高的产品,应用于腐蚀性最苛刻的油气资源开发,其成分极易形成有害析出相,要求超低碳超高纯洁度冶炼技术,热挤压易开裂分层,需大变形冷加工,螺纹车削困难易粘扣等技术难点,以前产品靠进口,70万元/吨,交货期长。

2006年立项后,开发了有害析出相控制的合金化技术,全流程制造技术,腐蚀评价方法和选材规范等研究,开发了可以满足不同腐蚀环境下安全使用的5种合金含量、6种强度级别、11种规格的铁镍基石油套管系列产品。主要技术创新包括:①创新了有效控制析出相的合金化技术,确定有关元素的边界条件及5种合金最佳元素配比,消除有害析出相。②开发了全流程制造技术,电弧炉直接浇注和镍基合金电渣重熔除氧技术,氧含量控制在15ppm以下。③创建了高酸性气田管材的腐蚀评价方法和安全经济选择的新规范。

申请专利14项,发明专利6项,产品已应用于龙岗、普光等国内腐蚀性最强的油气资源开采开发,取得较好的企业和社会效益。成为主流供货的三个国家之一,值得国内外推广。

3.钢铁材料环境腐蚀评价技术体系建设及工程应用获二等奖(北科大为主研发)

本项目特点:①基础性和有益性。由于必须针对我国大气土壤和海水等自然环境,开展腐蚀数据积累,具有不可引进性,得到国家自然基金会资助与支持,具有长期性和连续性特点。②学术性。钢铁材料环境腐蚀机理、室内外腐蚀相关性等方面研发,具有很强学术性,发表400余篇论文,2项成果被鉴定为国际先进,1项成果被国外同行评价为世界领先。③创新性。本项目发展的系列室内加速腐蚀评价新技术建立在创新学术研究基础上。④实用性。材料自然环境腐蚀评价标准体系已直接应用于所有钢铁企业耐蚀材料开发中,直接指导产品成分设计和工艺改进。

项目主要内容:①建立我国新时期标准化、规范化的材料野外环境暴晒试验技术体系。②在野外环境腐蚀试验条件下,不断积累钢铁材料在我国典型环境中的腐蚀数据。③开展钢铁材料在大气、土壤和海洋环境中腐蚀行为与机理基础研究。④在数据积累和机理研究基础上,建立室内加速腐蚀试验新技术体系,并形成专利。⑤大力推广钢铁材料环境腐蚀评价技术体系,使之在耐蚀钢铁材料研发、寿命预测和服役安全评估获得广泛应用。

三、其他一些项目进展

1、高品质模具钢关键技术开发及产业化(钢研院为主)

开发出优质热作模具钢H13钢模块和棒材,满足国际铁先进标准要求,实现产业化。开发优质DC53钢和Cr12型冷作模具钢,实现产业化。产品达国外先进水平,申请发明专利8项,取得较好经济和社会效益。

2、高性能超级奥氏体不锈钢系列板材关键工艺技术及产品开发(太钢为主)

超级奥氏体不锈钢具有高的强度和韧性,优异耐点蚀、耐缝隙腐蚀和应力腐蚀,过去靠进口,价贵,交货期长。2010年立项后开发了OCr20Ni18Mo6CuNO15Cr21Ni26Mo5Cu2,实物质量达国际先进水平。申请5项专利,具有较好的企业和社会效益。

3、高品质高速重载道岔钢轨开发及应用(攀钢为主)

经多年系统研究和集成创新,在国内独家开发出以60D4060TY60AT为代表规格,以U71MnU75V等为代表品种的热轧和热处理系列。高品质道岔钢轨,形成了我国高速重载道岔钢轨行业标准TB/T3109,使攀钢成为世界上第二家60AT在线热处理道岔钢轨生产企业。申请中国专利18项,国外专利3项,20122014年共生产道岔钢轨11万吨,取得较好的经济和社会效益。

4、电站空冷基管用钢及其复合材料的研发和产业化

火电站空冷系统取代传统水冷系统是技术发展趋势,电站关键空冷材料,基管用钢铝复合材料要求具有良好尺寸精度,界面结合性能和综合力学性能,可实现与铝合金翅片管的钎焊要求,单一钢质材料无法满足要求,过去全部靠进口。

2009年立项后,解决钢铝复合机理及钢基成分匹配技术,攻克半脱氧钢的冶炼、轧制、表面质量控制技术,开发了铝合金微合金化调控和界面热扩散反应耦合技术和表面在线预处理、结合嵌入式精密轧制复合协同变形控制技术。

申请12项专利,修补行业标准一项,取得较好的经济和社会效益。

四、已有一些项目虽仅获得三等奖但其创新和技术经济先进性值得关注

1)高强度抗震钢筋直接轧制技术研究(陕钢)(非材料组得奖)

直接轧制不加热和补热并达到细化钢坯芯部晶粒,据报告中提供数据,成材率提高13.5%,钢材性能提高30MPa,吨钢成本降低147.5/吨,质量可靠,性能稳定,在湖北立晋钢铁集团实现产业化。

2)热轧低温带肋钢筋工艺研究及产品研发(南钢)(非材料组得奖)

适于-162℃以下液化天然气低温储罐制造要求,过去依靠进口,采用低碳高镍,碳当量<0.50%,成分设计,获得细小粒状贝氏体+铁素体+少量马氏体+极少量珠光体组织。

3)高品质电缆用包覆钢成套技术(武钢)

包覆钢盘条经加工成铜包钢,替代纯铜丝,与铜丝比,传递信号优良,导线重量较轻,武钢于2010年开始研究相继开发了软态铜包钢制作的DL05、中强DL06、高强DL08,导电率达15%以上,(DL08)加工强度达950MPa,取得较好的经济和社会效益。

4)薄板坯连铸连轧生产1.7%2.5%Si冷轧取向电工钢新技术(马钢为主研发)

国内率先采用薄板坯连铸连轧流程(CSP)批量生产1.7%2.5%Si的电工钢,个性化产品7个,产品磁性能合格率>95%,成材率>88%,经济效益显著。产品无瓦楞缺陷,电磁性能优良,成本竞争力明显,应用前景良好,达国际先进水平。

5)货油舱用耐蚀钢腐蚀评价技术与试验装置研发(钢研总院为主研发)

本项目侧重于腐蚀试验装置的研制,并借助试验装置完成腐蚀评价技术的研究和应用。研制满足国际海事组织(IMO)“标准”和中国船级社(CCS)“指南”要求的货油舱内底板耐蚀钢和上甲板耐蚀钢的腐蚀试验装置。并借助研制的试验装置研究并掌握货油轮用耐蚀钢的腐蚀评价技术。过去这些设置靠国外,南钢、鞍钢、中船十一所均使用本成果。

6)高效环保不锈钢板带材关键技术创新与应用研究(泰山钢铁为主研发)

目前,国内外不锈钢冶炼和精炼主要采用二步法和三步法两种生产方式,二步法是熔炼和精炼相结合的双联工艺,其中EAF+AOD法占70%左右,该工艺原料要求严,炉龄低。三步法是在二步法基础上增加VOD真空精炼炉,仅适用于超低碳等高成本不锈钢冶炼。

该项目开发了“铁水脱磷-超高功率电厂-中频功率冶炼GOR-LF微团-长断面板坯连铸”并采用“炉卷轧机+连轧机”工艺布局,采用高碳铁水,非真空工艺,适应低成本、高性能的不锈钢市场需求。授权发明专利6项,具有较好的经济社会效益。

7)短流程高性能油井钻具钢关键制造技术(兴澄特钢为主研发)

油井钻具包括钻铤、钻杆、接头、扶正器、加重钻杆、钻头、阀体等,钻井时受扭转、冲击、挤压、冲击等交变载荷,对材料使用寿命及安全性能要求很高,随着易开采油田的消耗,世界石油开采被迫向超深井、酸性井、高寒区油井转移。

江阴兴澄特钢经5年努力开发了“大截面坯连铸-连轧-连续热处理”高性能油井钻具钢短流程生产技术,大幅度提高产品成材率,显著降低生产能耗,产品达国际先进水平,满足5大油股公司超越API标准的技术要求,年销量5万吨以上,长期满足国内外高档次钻具材料用户的需求。

8)特殊钢钼合金化新工艺技术开发及应用(太钢为主研发)(非材料组得奖)

每年钢铁行业钼铁的使用量约6万吨,氧化钼是一种可替代钼铁合金化的重要资源。

该项目解决了氧化钼直接合金化低温升华和高温喷溅的难题,钼收得率稳定在98%以上,与钼铁收得率相当,达国际领先水平,获二项国家发明专利,创造较好的经济和社会效益。

94J72锰基合金冷带批量生产研究(北冶功能材料为主研发)

4J72锰基合金冷带主要用于制造双金属主动层材料,由于具有高热膨胀系数、高电阻率等。4J72锰基合金复合热双金属灵敏度高、温曲率大,在各类双金属中性能最好,过去全靠进口。

该项目完成后形成了4J72锰基合金冷轧宽板轧制生产一系列稳定工艺,综合成材率可达48.66%,成国内唯一生产厂家。产品达到国际同类产品先进水平,三年来共生产2573.24吨,获得一项国家发明专利。

10)移动压力容器用正火型高强度钢的制造与应用(武钢为主研发)

随着石油天然气等储存及运输车辆需求快速增加,我国现行压力容器钢不能完全满足大型罐车轻自重、大装载量的发展要求,制造单位采用国外进口材料,武钢创新研发了WH590PWH590E,解决了590MPa级正火型压力容器钢低温韧性和焊接性能技术难点,通过成分热处理控制残余贝氏体含量,保持钢板强韧匹配,同步研制了焊接材料和焊接工艺,实现了移动罐车设备用材料、制造、安装的国产化。

项目申请12项专利,授权发明专利5项,产品质量达国际先进水平,在国内大型液化石油气罐车罐体设备市场占有率达80%以上。


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