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
2026-04-16 04:36:24
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餘人參加了此次評審答辯。
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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於屈服強度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後,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,嚴重限製下遊用戶的普遍應用。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,並實現工業化應用。
通過兩年多的工作,項目組先後開展了包括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麵特征分析技術、抑製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製技術、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,並完成了配套焊材的國產化。開發的係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,並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+氮化物複合控製技術冶煉,450mm特厚連鑄板坯熱軋後正火,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,采用氮化物控製技術,475mm特厚連鑄板坯,控軋後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+氮氧化物複合控製技術,250mm連鑄板坯,控軋後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+氮氧化物複合控製技術,250mm連鑄板坯,控軋後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+氮氧化物複合控製技術,250mm連鑄板坯,熱軋後以在線超快冷設備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+氮氧化物複合控製技術,250mm連鑄板坯,熱軋後調質處理,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合金匹配微渣量控製設計,其中配套345-500MPa級鋼板實際製造的單絲和雙絲EGW焊絲,在最大焊接線能量不低於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於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級鋼板實際製造的焊絲,在最大焊接線能量不低於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;撰寫並發表論文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。在科技成果方麵,完成鋼板製程新工藝開發3項,累計開發新產品9項,其中重點技術突破包括如下5方麵:
1)在電磁攪拌和重壓下適配技術基礎上,實現了328~475mm特厚鑄坯斷麵均質化,采用Ti-Mg-Ca分步脫氧控製的氮-氧化物冶金控製技術,以VN沉澱強化補充強度,有效控製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)在控製N含量及Ti/N目標值的基礎上,采用超低碳、添加Cu\Ni、限製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,並以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)在控製以Si-Ti-Mg脫氧前提下,精準控製B、N含量,采用超低碳-Mn-Ni-Cu-V成分體係,以0.5~5微米尺度的有序結構的複合夾雜物作為焊接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,精準控製B含量,並采用超低碳-Mn-Ni-Cu-Mo-Cr-V成分體係,提高Ni、Cu含量,以ε-Cu沉澱彌補強度,以0.5~5微米尺度的有序結構的複合夾雜物作為焊接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,控製熔覆金屬中Si-Al含量,並根據強韌性級別調控Ni、Mo、Cr、Cu含量,以TiOx和B元素控製熔覆金屬相變組織類型和形態,控製渣比例3%~5%,合理控製渣組成,成功製備了匹配目標鋼種的高效焊接用EGW藥芯焊絲係列產品,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(zhan)略(lve)成(cheng)果(guo)的(de)集(ji)中(zhong)體(ti)現(xian)。標(biao)誌(zhi)著(zhe)營(ying)口(kou)中(zhong)板(ban)在(zai)相(xiang)關(guan)技(ji)術(shu)領(ling)域(yu)實(shi)現(xian)了(le)重(zhong)大(da)突(tu)破(po),不(bu)僅(jin)提(ti)升(sheng)了(le)高(gao)端(duan)產(chan)品(pin)的(de)研(yan)發(fa)水(shui)平(ping)和(he)創(chuang)新(xin)能(neng)力(li)建(jian)設(she),改(gai)變(bian)了(le)大(da)線(xian)能(neng)量(liang)焊(han)接(jie)用(yong)鋼(gang)技(ji)術(shu)落(luo)後(hou)局(ju)麵(mian),有(you)助(zhu)於(yu)企(qi)業(ye)拓(tuo)寬(kuan)現(xian)有(you)品(pin)種(zhong)與(yu)規(gui)格(ge),促(cu)進(jin)產(chan)品(pin)升(sheng)級(ji)換(huan)代(dai),而(er)且(qie)也(ye)大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)了(le)特(te)厚(hou)鋼(gang)板(ban)的(de)焊(han)接(jie)工(gong)時(shi),將(jiang)在(zai)船(chuan)舶(bo)、高層建築、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,促進製造企業高質量發展。(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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