2023年申报省科学技术进步奖项目公示材料
一、项目名称:
国产高速棒材生产品种钢关键装备及工艺技术集成
二、提名单位:
**省金属学会
三、提名单位意见:
该项目针对传统棒材生产小规格品种钢存在轧制精度低、生产效率低及生产成本高的痛点问题,立足**产高速棒材产线,开展了高精度轧制技术、高表面质量控制、直线度控制及低成本高效率生产等关键装备及工艺技术研究,形成自主核心技术,解决了高速棒材产线生产品种钢的关键限值环节,实现了表面要求最苛刻“拉拔 冷镦”变形紧固件钢的高效、低耗生产,填补了国内外行业空白。该项目产品广泛应用于国家电网、工程机械、桥梁和风电等领域,受到用户的好评,具有很好的行业引领示范效应和极大的推广应用价值。
该项目技术内容真实、可靠,经济效益和社会效益显著,在工艺开发和装备集成上有较大创新,生产技术和产品质量处于国际先进水平。核心技术的推广应用促进了高速棒材产线的技术进步和升级换代。
该项目符合提名要求,同意提名参加**省科学技术进步奖二等奖的评审。
四、主要完成人:
周剑波、罗志俊、吴明安、侯栋、李舒笳、李罗扣、徐士新、胡洪
五、主要完成单位:
****
****公司
六、完成人**关系说明:
产学研**,共同知识产权,共同成果验收、共同专利及论文。
七、项目简介:
在国家“双碳”大背景下,材料高品质与高效、低碳生产的矛盾必将成为关键制约问题,是今后长时期的攻克难题。传统进口棒材生产小规格品种钢存在轧制速度低(φ16规格,轧制速度16-18m/s)、生产效率低及生产成本高的痛点;国产轧机存在精度差、效率低及轧制成本高的痛点。随着高速棒材技术世界范围推广应用,用于生产小规格钢筋替代切分轧制,轧制速度最高达到40m/s以上,但国外、国内高速棒材产线都用于生产建筑钢筋,在高速棒材轧制品种钢属于行业空白。本项基于行业痛点和长钢自身发展需求,针对高速棒材生产品种钢的多种瓶颈问题,开展了高精度轧制技术、高表面质量控制、直线度控制及低成本高效率生产等关键装备及工艺技术研究,成功在高速棒材产线上实现品种钢批量生产,满足高端用户的使用要求。在项目开发过程形成了如下技术创新:
(1)率先提出了两道特殊孔型定径轧制半成品的高精度轧制技术,配套设计了变态圆-圆特殊定径孔型、进口导卫辊轮等系列核心装备技术,实现了**产装备轧制成品±0.1mm的高精度水平。首次开发了张力在线监测系统,并计算机编程实现了实时反馈 动态调整功能,热轧圆钢头尾±0.1mm高精度超差部分均小于1米,成材率提高1.2%,达到98.6%(含通尺);构筑了具有自主知识产权的高速棒材高精度高成材率轧制系统;装备工艺技术属国际首创或技术水平达到国际领先;
(2)系统开展了高速轧制高表面、高直线度控制的全流程工艺装备技术研究。开发了25Mpa高压力除鳞系统,首次提出了倾斜8° 扭转5°高压水除鳞喷嘴,解决了动态除鳞喷射盲区的行业难题;突破传统椭圆-圆-椭圆孔型设计,建立了局部道次椭圆-变态椭圆-椭圆孔型系统,并全流程匹配;形成了全流程红钢输送技术、高速上钢直线度控制技术等系列创新技术;实现了“拉拔 冷镦”变形紧固件钢(表面要求最苛刻的钢种)生产;
(3)首次系统研究了**产高速棒材低成本、高效率轧制材料的全流程工艺装备及产品技术集成,形成了中轧机组应用多材料匹配的组合式轧辊及设计的配套冷却系统、头顶尾快速出钢 高速轧制等一系列核心技术;突破了高速棒材成本、效率和品质矛盾的瓶颈环节;解决了传统进口棒材效率低、能耗高及国产轧机兼并精度低的行业痛点;成功开发出以适应多种特殊功能的紧固件钢产品为代表的具有自主知识产权的高性能材料,应用于国家重大工程。
该项目共形成专利16项,其中授权12项,受理4项。发表核心期刊及国际会议论文11篇,其中SCI 1篇;在行业顶级学术会议主旨宣讲6篇。制定标准6项,已发布实施4项,其中国家标准1项。项目实现了紧固件钢、Cr系和CrMo系合金结构钢等系列品种钢产品开发,产品广泛应用于国家电网、工程机械、桥梁和风电等领域,受到用户的好评。2020-2022期间共生产品种钢63.97万吨,增加经济效益11194万元。
八、客观评价:
该项目针对行业内品种钢生产效率低、成本高的痛点,结合高速棒材的快速发展,通过自主创新,国内外首次打通了国产高速棒材生产品种钢的关键装备及工艺限制性环节,解决了制约国产高速棒材生产品种钢的轧制精度、表面质量、高效高速轧制问题,实现了“拉拔 冷镦”变形紧固件钢的批量生产。通过该项目的实施,降低了品种钢生产能源消耗,提高了材料性能稳定性,具有显著的经济效益和生态环境效益。
经**省金属学会组织专家评价,项目技术水平达到国际先进水平。
九、推广应用情况:
该项目实现了紧固件钢、Cr系、CrMo系合金结构钢等系列品种钢产品开发,支撑紧固件用钢由**中低端地区向**中高端市场供货,中碳钢圆钢规格组距内达到**市场占有率60%,输电铁塔地脚螺栓钢**市场占有率50%,中碳合金钢**市场占有率40%。从用户应用的情况分析,项目开发的含P、Ni、Cr等合金元素的系列国内首发产品实现加工制造螺栓、螺母、地脚及防盗系列螺栓,热轧材料可实现免退火镦锻成型且性能稳定,材料开裂发生率稳定小于1%,制造的紧固件系列产品用于国家电网**7条免涂装耐候钢输电线路工程;首钢长钢螺栓钢加工制造10.9级螺栓、螺母,热轧材料可实现冷镦成型,稳定实现材料开裂发生率小于1%,制造的螺栓产品出口国外桥梁;首钢长钢生产的45、40Cr热轧圆钢产品,尺寸精度达到±0.1mm,加工磨具损耗小,能较好满足不同终端用户螺栓、螺母镦锻冷成型及销轴车削等生产加工需求。
该项目两道次定径高精度轧制技术、张力在线监测与动态调整技术、表面质量综合控制技术已在长钢其它产线上进行推广应用,同时****集团棒线材产线。
目前,我国钢筋产量占比在18-20%水平约3亿吨,随着基础建设的完成,钢筋需求将大幅度缩减,国内近500家钢筋企业面临着产品结构转型或淘汰退出市场;而目前国内高速棒材产线有近百条,国内大量的高速棒材将会转型升级生产品种钢,该项目在行业内具有引领示范效应,将促进高速棒材产线的进一步转型升级,具有广阔的推广前景和极大的推广价值。
十、主要知识产权:
(一)授权发明专利八项:
1、一种轧机组轧制张力调整方法及相关设备(ZL202****11708.9)
2、免涂装桥梁结构用耐工业大气腐蚀高强螺栓钢及其制造方法(ZL2017 1 ****670.5)
3、免涂装钢结构用耐工业大气腐蚀高强螺栓钢及制造方法(ZL2017 1 ****650.8)
4、一种1000MPa级耐特殊海洋大气环境腐蚀螺栓钢及其制备方法(ZL 2020 1 ****776.2)
5、一种1000Mpa级耐硫酸露点腐蚀螺栓钢及其制备方法(ZL 2019 1 ****071.5)
6、一种免涂装高磷高性能耐候钢及其制备方法和应用(ZL202****23918.0)
7、800MPa级耐候钢及其制备方法、紧固件及其制备方法(ZL202****86832.3)
8、一种含锑耐候钢及其冶炼方法、应用(ZL202****16231.3)
(二)授权实用新型专利四项:
1、一种用于不同高度S形轧钢的导卫装置(ZL.2018 2 ****213.5)
2、一种高速棒材用滚动摆杆跑槽(ZL2020 2 ****428.6)
3、高速棒材倍尺剪后摆杆电缸控制系统(ZL 2019 2 ****230.8
4、一种复合翼子板(ZL2020 2 ****156.9)
(三)实质审查阶段发明专利四项
1、一种中碳合金冷镦钢冷变形能力控制方法(202****75911.9)
2、一种棒线材成品通常尺寸均匀性的控制方法 (202****87605.3)
3、一种高温紧固件钢制备方法(202****23168.6)
4、一种钢材顶锻开裂因素的判定方法(202****89560.X)
(四)核心期刊发表论文七篇。
1、《苛刻氢环境下耐火耐候螺栓钢的延迟断裂行为》材料热处理学报,2020.41(08)
2、《Constitutive model of high-performance bolts at elevated temperatures》Engineering Structures/2021.VOL 233;(SCI)
3、《Study on Corrosion Behavior of Weathering Bolts under Simulated Accelerated Corrosion》欧洲腐蚀年会(EUROCORR),2020
4、《模拟加速腐蚀条件下耐候螺栓的腐蚀行为研究》第十二届中国钢铁年会,2019
5、《减免涂装钢结构用1000Mpa级耐火耐候螺栓钢高温行为研究》第十三届中国钢铁年会,2021
6、《双碳背景下,首钢绿色化紧固件钢开发及低碳、高效生产技术》,棒线材“低成本、高效能、精益化”技术发展研讨会,2022
7、《减免涂装绿色钢结构用耐火耐候螺栓钢匹配行为研究》,2022年全球低碳冶金创新论坛暨第八届宝钢学术年会,2022
8、《绿色钢结构节点连接关键技术及多领域耐候紧固件产品开发应用》,2023 钢结构与结构钢创新发展论坛,2023
9、《****高速棒/线材复合型生产线介绍》轧钢,2018.增刊1
10、《高速棒材倍尺飞剪工艺技术改进》**冶金,2019.5
11、《高速棒材生产线夹送辊工艺改进》**冶金,2019.5
十一、创新推广贡献:
两道次定径高精度轧制技术、张力在线监测与动态调整技术、表面质量综合控制技术及高速上钢系统的优化控制,为高速棒材生产品种钢提供了技术保障,核心技术已在长钢其它产线上进行推广应用,同时****集团棒线材产线,实现了小规格品种钢的高速、高效生产,具有行业示范引领效应。
公示时间:2023年10月10日--10月16日,如有意见或问题,可自公示期间向****生产技术处反映。反映问题应实事求是,可当面反映、书面反映、电话反映,也可以通过电子邮箱反映电话:0355-****117,电子邮箱:****@qq.com 。
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2023年10月10日