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    攀鋼鈦合金化耐磨鋼誕生記

    2022-07-20 08:32:00

      本報通訊員 熊雪剛 記者 孟祥林
      四川攀西地區有著儲量豐富的釩鈦磁鐵礦資源,其中釩鈦資源儲量分別排名全球第一和第二,通過提高釩鈦戰略資源的綜合利用率促進釩鈦產業高質量發展,一直是攀西地區科研人員的戰略使命。
      近年來,鞍鋼集團攀鋼持續貫徹國家對于科技創新和制造業發展的重要規劃,始終聚焦釩鈦資源綜合利用,推動關鍵核心技術攻關,加強釩鈦新材料全產業鏈建設。
      攀鋼通過與鋼鐵研究總院、重慶大學、東北大學等知名科研院校協同開發,掌握了鈦合金化耐磨鋼的綠色低成本制備技術,打通了高鈦鋼“轉爐—連鑄—軋制”的制備流程,實現了對現有“電爐—模鑄—鍛造”制備流程的替代升級,同時創新性地采用鐵素體/貝氏體基體加微米含鈦析出相的設計思路,實現了對現有馬氏體基調質耐磨鋼的替代升級,拓展了釩鈦資源高附加值應用的新領域。帶著探尋背后成功密鑰的初衷,近日,《中國冶金報》記者來到了攀鋼釩煉鋼廠。
      廠區外,天空剛微微泛白。攀鋼釩煉鋼廠內,攀鋼研究院一級專家曾建華和煉鋼團隊成員在生產線旁忙碌了整個通宵。他輕輕地擦拭下額頭的汗水,目不轉睛地盯著剛從連鑄機輥道上依次傳送出的鋼坯,火紅的光芒映照在他的笑臉上。
      為了生產出這款鈦合金化耐磨鋼,他們不知奮戰了多少個日日夜夜,經過了不知多少輪的“設計—中試—優化”,最終才打通了連鑄工藝流程。
      在此期間,煉鋼團隊先后攻克了高鈦鋼中包水口易堵塞從而引起連鑄斷澆,保護渣性能惡化易導致連鑄漏鋼或斷澆,高過熱度澆鑄難度大導致鑄坯質量不穩定等技術難題。
      在國外高鈦鋼連鑄技術保密的條件下,他們打破了技術壟斷,開發了高鈦鋼連鑄關鍵技術,在國內首家成功開發了用“轉爐—板坯連鑄—熱軋”工藝生產含鈦量為0.20%~0.40%耐磨鋼(連澆3爐)的澆鑄技術,填補了國內板坯連鑄生產高鈦鋼的技術空白。與傳統模鑄高鈦鋼生產流程相比,該技術具有成分控制精度高、成材率高、生產成本低、效率高的優勢。
      在攀鋼研究院電鏡室內,攀鋼研究院二級專家張開華帶領熱軋團隊成員,正在觀測鈦合金化耐磨鋼的顯微組織和析出相,他向團隊成員講解道:“一般來說,鈦微合金化鋼在控軋控冷工藝條件下可形成納米級的含鈦析出相,起到強烈的沉淀強化作用,提高材料的強度,故而鈦元素在高強鋼的開發中應用廣泛。不過,我們開發的新型鈦合金化耐磨鋼,主要是利用微米級的含鈦析出相彌散分布在鐵素體或貝氏體基體組織中,通過顆粒強化作用提高鋼的耐磨性能。因此,我們做科研的時候要開拓思維,不能拘泥于常規認知?!?/div>
      其實,這個道理何嘗不是自己切身體會后總結出來的呢?張開華想起了項目開發初期遇到的技術難題。在鈦合金化鋼開發初期,為了保證形成足夠的微米級含鈦析出相,即微米碳化鈦顆粒,他們設計了較高的碳元素含量,沒想到試驗鋼在進行性能檢測時沖擊性能偏低,經過分析后發現是由于試驗鋼在冷卻相變時優先形成了晶界滲碳體,且由于碳化鈦顆粒與鐵素體基體硬度相差較大,易從基體剝落,降低耐磨性能。
      這個問題困擾了張開華很久,后來團隊成員在進行技術討論時,大家出謀劃策,提出可不可以降低碳含量以改善沖擊性能。經過討論,他們最后確定了降低碳含量,顯微組織控制為針狀鐵素體或貝氏體,析出相控制為兩尺度,即“微米級-納米級”雙尺度TiC析出相的技術思路。經過團隊的創新設計和技術攻關,結合理論實驗、中試驗證等方法,最終成功實現工業試制。
      在這個過程中,熱軋團隊創造性地設計了鈦合金耐磨鋼“微米級-納米級”雙尺度TiC析出相控制思路,解決了鈦合金化鋼中含鈦析出相穩定控制的技術難題;創造性地設計了針狀鐵素體或貝氏體的顯微組織控制思路,在保證耐磨性的前提下提高了鋼的低溫沖擊性能,韌脆轉變溫度低于零下40攝氏度,耐磨性能與商業化耐磨鋼板NM450相當。同時,該項技術未采用傳統的“微合金化+熱處理”工藝路線,降低了能耗,減少了工藝成本,具有綠色環保的特點。
      該項目負責人向《中國冶金報》記者介紹,攀鋼鈦合金化耐磨鋼可以用于制造自卸車車斗、攪拌罐等,具有良好的應用前景。相關技術還可在各類高鈦鋼或特鋼生產中推廣應用,為進一步開發高性能、低成本含鈦新材料,實現低成本、高效率、規?;苽渑c應用提供了重要的工藝、技術平臺,為促進攀西釩鈦產業鏈高價值深度延伸和可持續發展,提升我國高鈦鋼生產整體水平及高端產品自給率提供了有力的技術支撐。

      《中國冶金報》(2022年07月20日 03版三版) 

    來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

    編輯:宋玉錚

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