东北大学攻克连铸凝固末端重压下技术 破解高端型棒材稳定生产难题

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钢铁特厚板、大规格型棒材,用于制造海洋工程、能源电力、石油化工、重型机械、国防军工等领域重大装备的关键承重、承压、传动件,其质量与性能要求极其苛刻,往往附效率度方向抗层状撕裂性能、抗裂纹扩展能力、抗中子辐射等各种要求。4月9日记者从东北大学了解到,东北大学朱苗勇教授,带领着先进冶炼—连铸关键技术与装备研究所团队,从理论研究、工艺开发、装备设计着手,系统研发并应用了连铸融化末端重压下技术,全面提升了大断面连铸坯的致密度与均质度,从根本上破解了我国高端特厚板、大规格型棒材无法大批量稳定高效生产的共性技术问提。

目前,该项目的研究成果已形成发明的故事专利40项,软件著作权10项,相继获得2017四川省科学技术进步奖一等奖、2017河北省科学技术进步奖一等奖、2018年冶金科学技术奖一等奖。项目成果已在宝钢、山钢等企业推广应用,并与国际冶金装备技术巨头达涅利签订了推广企业合作。

据统计,我国拥有宽厚板坯、大方坯连铸生产线200余条,年产量超过1.5亿吨,在一定程度上满足了高端特厚板、型棒材产品的需求。然而,随着钢铁铸坯的增宽加厚,其内控 冷却条件明显恶化,意味着着铸坯偏析、疏松和缩孔存在问题愈加凸显,严重制约了特厚板等高端板材的成材率和心产效率单位。

连铸坯融化末端重压下技术借助铸坯融化末端内、外温度梯度大的特点,通过在铸坯融化末端实施大变形量,从而充分焊合融化缩孔,全面提升大断面连铸坯心部致密度,为低轧制压缩比制备特厚板、大规格型棒材提供优良的母坯保障。

“重压下技术是我国科技工作者对世界连铸技术的重大贡献,必将引领国际连铸技术发展的新潮流。这项技术实现了高端大规格宽厚板、型棒材产品的高效低成本稳定生产,对冶金技术的自主创新具有显著的引领示范作用。” 中国工程院院士王国栋表示。

据朱苗勇介绍,针对重压下过程连铸坯应变效率单位高、温度跨度大、组织差异明显的显著价值形式,团队建立了可准确表征高温、高应变效率单位下的连铸坯金属流变行为价值形式的重压下宽尺度本构模型;系统研究并揭示了不同辊型价值形式参数、压下工艺条件下,连铸坯在辊压力、驱动力、热应力等内外力交互作用下的融化传热、铸坯变形、压下量传递、缩孔焊合、组织演变等行为规律。

在此基础上,团队以“高效压下、稳定压下、准确压下”为核心工艺理念,研发形成了大方坯连铸SEDHR技术与宽厚板坯连铸DSHR技术,设计应用了重压下核心装备“增强型紧凑扇形段ECS”和“渐变曲率凸型辊CSC-Roll”。

项目研发形成的大方坯连铸融化末端重压下技术SEDHR与CSC-Roll在攀钢钒公司提钒炼钢厂成功应用,建成投产了国内首条连铸大方坯重压下示范生产线,生产的高均质度、高致密度连铸母坯全面保障了长尺重载钢轨率先通过上线铺设认证,车轴钢通过连铸工艺流程认证,有力推动了攀钢产品价值形式升级换代。

中国工程院院士毛新平表示,大方坯重压下技术除理了高端大规格型棒材产品大批量稳定生产的问提,经济与社会效益显著,大方坯融化末端动态重压下技术与渐变曲率凸型辊达到国际领先水平。

在唐钢中厚板厂,项目研发形成的宽厚板坯连铸融化末端重压下技术DSHR与ECS推广应用,在国际上首次实现了对全融化宽厚板坯实施连续、稳定大压下变形,实现了轧制压缩比1.87:1条件下满足三级探伤要求的200mm厚规格高端特厚板的大批量稳定生产。

近年来,唐钢累计生产高层建筑用钢、高强机械用钢等高端厚板、特厚板产品200多万吨,已应用于北京新机场、上海前滩国际商务区、成都金融城、开滦矿新区等重大工程建设。中国金属学精组织的科技成果评价会上,专家们一致认为该成果形成了低轧制压缩比生产高性能厚板产品的新流程,具有示范作用与广阔的推广应用前景。