日前,2019年度國家科學技術獎初評結果公布,由東北大學、寶武特種冶金有限公司、舞陽鋼鐵有限責任公司合作研發的《高品質特殊鋼綠色高效電渣重熔關鍵技術的開發和應用》項目,獲評金屬材料組一等獎。

電渣冶金貢獻巨大 技術落後有待提升

       電渣重熔是制備高端特殊鋼和特種合金的重要生産方法之一。由于電渣産品潔淨度高、成分均勻、組織緻密,性能優異,長期以來為我國的國民經濟建設,尤其為國家重大裝備、重大工程、國防國防和航天航空的發展和建設做出了重要貢獻。

       但傳統電渣重熔技術耗能高、氟污染重、生産效率低、産品質量差,大單重厚闆和百噸級電渣錠無法滿足高端裝備的材料需求。 2003年前我國電渣重熔技術全面落後,高端特殊鋼嚴重依賴進口。如何提升技術水準,全面提升産品質量,創新理論成果,成為行業研究的重點。

技術創新裝備集成 突破實現行業标準

       針對這些問題,項目組曆經十餘年産學研合作研究,創新開發了綠色高效電渣重熔成套裝備、工藝和系列高端産品,生産出高端模具鋼、冷軋輥坯、軸承鋼、特種不鏽鋼、耐熱鋼、耐蝕鋼、超大型水電機組用特厚闆、AP1000核電主管道鍛坯等高品質特殊鋼和特種合金,可滿足我國第三代核電、超超臨界火電、超大型水電、大型風電和大飛機工程等對高端材料的急需。

       項目取得如下創新性成果:

       1、深化了對夾雜物去除和渣系作用的理論認識,開發了低氟節能環保型預熔渣及除氟技術、電渣鋼成分均勻度和潔淨度控制新技術,使我國高端特殊鋼産品質量與國際接軌。

       2、自主創新了爐内氣氛監測及控制,電流擺動電極插入深度控制技術,系統集成了電極稱量和熔速控制、電流/渣阻擺動、同軸導電以及基于專家系統的自動化控制系統,開發了可控氣氛電渣重熔工藝及裝備,填補了國内空白,顯著提升了高端特殊鋼産品的冶金質量和穩定性。

       3、集成創新了雙極串聯、氣氛保護、電極稱重、低頻供電、結晶器提升法、氣霧二次冷卻、鋼錠在線保溫等關鍵技術,開發了世界上最厚和最大單重的特厚闆坯電渣重熔技術以及特大型電渣重熔技術。

       4、創新研發出單電源雙回路導電結晶器、曲面錐度強化冷卻、高精度抗幹擾電磁渦流和電流信号協同液面檢測與控制技術,并集成了雙極串聯和同軸滑動導電、淺平金屬熔池控制和防漏(渣、鋼)控制等多項技術的半連續電渣重熔實心和空心鋼錠技術及裝備,引領了國際電渣冶金技術的發展方向。

       5、電渣裝備技術的研發規範形成試驗和安全兩項國際标準,提高了我國在國際标準制訂的國際地位和影響力,首次為我國赢得了國際電工委員會(IEC)授予國際标準最高獎—“IEC1906”獎。

技術水平領先國際 兼顧經濟社會效益

       項目主要技術經濟指标國際領先,獲發明專利31項,發表論文202篇(SCI/EI收錄66篇次),專著1部,制訂國家标準3項,國際标準2項。與此同時,項目背殷瑞钰院士等評價為國際領先水平,獲評冶金科學技術一等獎,獲得我國首個“IEC1906”國際标準獎,中國機械工業科技進步一等獎和其它3個省部級科技獎。

       項目組自2003年起共建造新型電渣爐180多台,成果推廣到60多家企業中,節能減排效果顯著,噸鋼節電200kWh/t以上,除氟後廢氣中氟化物<1mg/Nm3,電渣鋼質量及成材率顯著提升。特厚闆産品成功應用于三峽總公司的烏東德水電站以及C919大飛機制造起落架的8萬噸模鍛壓機支座;耐蝕合金應用于AP1000和CAP1400核電示範項目;高端油田閥體替代進口;制備出世界首套AP1000核電主管道用70t-100t316LN大型鋼錠。

       産品滿足能源、石化、冶金、國防、航空航天等領域的重大需求,取得了巨大的經濟效益和社會效益,有力支持了我國高端裝備制造業發展并保證了國家安全。