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攀钢钛合金化耐磨钢诞生记

2022-07-20 08:32:00金博宝188吧

  本报通讯员 熊雪刚 记者 孟祥林
  四川攀西地区有着储量丰富的钒钛磁铁矿资源,其中钒钛资源储量分别排名全球第一和第二,通过提高钒钛战略资源的综合利用率促进钒钛产业高质量发展,一直是攀西地区科研人员的战略使命。
  近年来,鞍钢集团攀钢持续贯彻国家对于科技创新和制造业发展的重要规划,始终聚焦钒钛资源综合利用,推动关键核心技术攻关,加强钒钛新材料全产业链建设。
  攀钢通过与钢铁研究总院、重庆大学、东北大学等知名科研院校协同开发,掌握了钛合金化耐磨钢的绿色低成本制备技术,打通了高钛钢“转炉—连铸—轧制”的制备流程,实现了对现有“电炉—模铸—锻造”制备流程的替代升级,同时创新性地采用铁素体/贝氏体基体加微米含钛析出相的设计思路,实现了对现有马氏体基调质耐磨钢的替代升级,拓展了钒钛资源高附加值应用的新领域。带着探寻背后成功密钥的初衷,近日,《中国冶金报》记者来到了攀钢钒炼钢厂。
  厂区外,天空刚微微泛白。攀钢钒炼钢厂内,攀钢研究院一级专家曾建华和炼钢团队成员在生产线旁忙碌了整个通宵。他轻轻地擦拭下额头的汗水,目不转睛地盯着刚从连铸机辊道上依次传送出的钢坯,火红的光芒映照在他的笑脸上。
  为了生产出这款钛合金化耐磨钢,他们不知奋战了多少个日日夜夜,经过了不知多少轮的“设计—中试—优化”,最终才打通了连铸工艺流程。
  在此期间,炼钢团队先后攻克了高钛钢中包水口易堵塞从而引起连铸断浇,保护渣性能恶化易导致连铸漏钢或断浇,高过热度浇铸难度大导致铸坯质量不稳定等技术难题。
  在国外高钛钢连铸技术保密的条件下,他们打破了技术垄断,开发了高钛钢连铸关键技术,在国内首家成功开发了用“转炉—板坯连铸—热轧”工艺生产含钛量为0.20%~0.40%耐磨钢(连浇3炉)的浇铸技术,填补了国内板坯连铸生产高钛钢的技术空白。与传统模铸高钛钢生产流程相比,该技术具有成分控制精度高、成材率高、生产成本低、效率高的优势。
  在攀钢研究院电镜室内,攀钢研究院二级专家张开华带领热轧团队成员,正在观测钛合金化耐磨钢的显微组织和析出相,他向团队成员讲解道:“一般来说,钛微合金化钢在控轧控冷工艺条件下可形成纳米级的含钛析出相,起到强烈的沉淀强化作用,提高材料的强度,故而钛元素在高强钢的开发中应用广泛。不过,我们开发的新型钛合金化耐磨钢,主要是利用微米级的含钛析出相弥散分布在铁素体或贝氏体基体组织中,通过颗粒强化作用提高钢的耐磨性能。因此,我们做科研的时候要开拓思维,不能拘泥于常规认知。”
  其实,这个道理何尝不是自己切身体会后总结出来的呢?张开华想起了项目开发初期遇到的技术难题。在钛合金化钢开发初期,为了保证形成足够的微米级含钛析出相,即微米碳化钛颗粒,他们设计了较高的碳元素含量,没想到试验钢在进行性能检测时冲击性能偏低,经过分析后发现是由于试验钢在冷却相变时优先形成了晶界渗碳体,且由于碳化钛颗粒与铁素体基体硬度相差较大,易从基体剥落,降低耐磨性能。
  这个问题困扰了张开华很久,后来团队成员在进行技术讨论时,大家出谋划策,提出可不可以降低碳含量以改善冲击性能。经过讨论,他们最后确定了降低碳含量,显微组织控制为针状铁素体或贝氏体,析出相控制为两尺度,即“微米级-纳米级”双尺度TiC析出相的技术思路。经过团队的创新设计和技术攻关,结合理论实验、中试验证等方法,最终成功实现工业试制。
  在这个过程中,热轧团队创造性地设计了钛合金耐磨钢“微米级-纳米级”双尺度TiC析出相控制思路,解决了钛合金化钢中含钛析出相稳定控制的技术难题;创造性地设计了针状铁素体或贝氏体的显微组织控制思路,在保证耐磨性的前提下提高了钢的低温冲击性能,韧脆转变温度低于零下40摄氏度,耐磨性能与商业化耐磨钢板NM450相当。同时,该项技术未采用传统的“微合金化+热处理”工艺路线,降低了能耗,减少了工艺成本,具有绿色环保的特点。
  该项目负责人向《中国冶金报》记者介绍,攀钢钛合金化耐磨钢可以用于制造自卸车车斗、搅拌罐等,具有良好的应用前景。相关技术还可在各类高钛钢或特钢生产中推广应用,为进一步开发高性能、低成本含钛新材料,实现低成本、高效率、规模化制备与应用提供了重要的工艺、技术平台,为促进攀西钒钛产业链高价值深度延伸和可持续发展,提升我国高钛钢生产整体水平及高端产品自给率提供了有力的技术支撑。

  《中国冶金报》(2022年07月20日 03版三版) 

来源:中国冶金报-中国钢铁新闻网

编辑:宋玉铮

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