攀鋼鈦合金化耐磨鋼誕生記

2022-07-20 08:32:00

　　本報(bào)通訊員熊雪剛記者孟祥林

　　四川攀西地區(qū)有著儲(chǔ)量豐富的釩鈦磁鐵礦資源，其中釩鈦資源儲(chǔ)量分別排名全球第一和第二，通過(guò)提高釩鈦戰(zhàn)略資源的綜合利用率促進(jìn)釩鈦產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，一直是攀西地區(qū)科研人員的戰(zhàn)略使命。

　　近年來(lái)，鞍鋼集團(tuán)攀鋼持續(xù)貫徹國(guó)家對(duì)于科技創(chuàng)新和制造業(yè)發(fā)展的重要規(guī)劃，始終聚焦釩鈦資源綜合利用，推動(dòng)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，加強(qiáng)釩鈦新材料全產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)。

　　攀鋼通過(guò)與鋼鐵研究總院、重慶大學(xué)、東北大學(xué)等知名科研院校協(xié)同開(kāi)發(fā)，掌握了鈦合金化耐磨鋼的綠色低成本制備技術(shù)，打通了高鈦鋼“轉(zhuǎn)爐—連鑄—軋制”的制備流程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)有“電爐—模鑄—鍛造”制備流程的替代升級(jí)，同時(shí)創(chuàng)新性地采用鐵素體/貝氏體基體加微米含鈦析出相的設(shè)計(jì)思路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)有馬氏體基調(diào)質(zhì)耐磨鋼的替代升級(jí)，拓展了釩鈦資源高附加值應(yīng)用的新領(lǐng)域。帶著探尋背后成功密鑰的初衷，近日，《中國(guó)冶金報(bào)》記者來(lái)到了攀鋼釩煉鋼廠。

　　廠區(qū)外，天空剛微微泛白。攀鋼釩煉鋼廠內(nèi)，攀鋼研究院一級(jí)專(zhuān)家曾建華和煉鋼團(tuán)隊(duì)成員在生產(chǎn)線(xiàn)旁忙碌了整個(gè)通宵。他輕輕地擦拭下額頭的汗水，目不轉(zhuǎn)睛地盯著剛從連鑄機(jī)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(chǎn)出這款鈦合金化耐磨鋼，他們不知奮戰(zhàn)了多少個(gè)日日夜夜，經(jīng)過(guò)了不知多少輪的“設(shè)計(jì)—中試—優(yōu)化”，最終才打通了連鑄工藝流程。

　　在此期間，煉鋼團(tuán)隊(duì)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(hù)渣性能惡化易導(dǎo)致連鑄漏鋼或斷澆，高過(guò)熱度澆鑄難度大導(dǎo)致鑄坯質(zhì)量不穩(wěn)定等技術(shù)難題。

　　在國(guó)外高鈦鋼連鑄技術(shù)保密的條件下，他們打破了技術(shù)壟斷，開(kāi)發(fā)了高鈦鋼連鑄關(guān)鍵技術(shù)，在國(guó)內(nèi)首家成功開(kāi)發(fā)了用“轉(zhuǎn)爐—板坯連鑄—熱軋”工藝生產(chǎn)含鈦量為0.20%~0.40%耐磨鋼（連澆3爐）的澆鑄技術(shù)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)板坯連鑄生產(chǎn)高鈦鋼的技術(shù)空白。與傳統(tǒng)模鑄高鈦鋼生產(chǎn)流程相比，該技術(shù)具有成分控制精度高、成材率高、生產(chǎn)成本低、效率高的優(yōu)勢(shì)。

　　在攀鋼研究院電鏡室內(nèi)，攀鋼研究院二級(jí)專(zhuān)家張開(kāi)華帶領(lǐng)熱軋團(tuán)隊(duì)成員，正在觀測(cè)鈦合金化耐磨鋼的顯微組織和析出相，他向團(tuán)隊(duì)成員講解道：“一般來(lái)說(shuō)，鈦微合金化鋼在控軋控冷工藝條件下可形成納米級(jí)的含鈦析出相，起到強(qiáng)烈的沉淀強(qiáng)化作用，提高材料的強(qiáng)度，故而鈦元素在高強(qiáng)鋼的開(kāi)發(fā)中應(yīng)用廣泛。不過(guò)，我們開(kāi)發(fā)的新型鈦合金化耐磨鋼，主要是利用微米級(jí)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(guò)顆粒強(qiáng)化作用提高鋼的耐磨性能。因此，我們做科研的時(shí)候要開(kāi)拓思維，不能拘泥于常規(guī)認(rèn)知?！?/div>

　　其實(shí)，這個(gè)道理何嘗不是自己切身體會(huì)后總結(jié)出來(lái)的呢？張開(kāi)華想起了項(xiàng)目開(kāi)發(fā)初期遇到的技術(shù)難題。在鈦合金化鋼開(kāi)發(fā)初期，為了保證形成足夠的微米級(jí)含鈦析出相，即微米碳化鈦顆粒，他們?cè)O(shè)計(jì)了較高的碳元素含量，沒(méi)想到試驗(yàn)鋼在進(jìn)行性能檢測(cè)時(shí)沖擊性能偏低，經(jīng)過(guò)分析后發(fā)現(xiàn)是由于試驗(yàn)鋼在冷卻相變時(shí)優(yōu)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(gè)問(wèn)題困擾了張開(kāi)華很久，后來(lái)團(tuán)隊(duì)成員在進(jìn)行技術(shù)討論時(shí)，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(jīng)過(guò)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(jí)-納米級(jí)”雙尺度TiC析出相的技術(shù)思路。經(jīng)過(guò)團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和技術(shù)攻關(guān)，結(jié)合理論實(shí)驗(yàn)、中試驗(yàn)證等方法，最終成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)試制。

　　在這個(gè)過(guò)程中，熱軋團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)了鈦合金耐磨鋼“微米級(jí)-納米級(jí)”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(wěn)定控制的技術(shù)難題；創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)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(zhuǎn)變溫度低于零下40攝氏度，耐磨性能與商業(yè)化耐磨鋼板NM450相當(dāng)。同時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)未采用傳統(tǒng)的“微合金化+熱處理”工藝路線(xiàn)，降低了能耗，減少了工藝成本，具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)。

　　該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人向《中國(guó)冶金報(bào)》記者介紹，攀鋼鈦合金化耐磨鋼可以用于制造自卸車(chē)車(chē)斗、攪拌罐等，具有良好的應(yīng)用前景。相關(guān)技術(shù)還可在各類(lèi)高鈦鋼或特鋼生產(chǎn)中推廣應(yīng)用，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)高性能、低成本含鈦新材料，實(shí)現(xiàn)低成本、高效率、規(guī)?；苽渑c應(yīng)用提供了重要的工藝、技術(shù)平臺(tái)，為促進(jìn)攀西釩鈦產(chǎn)業(yè)鏈高價(jià)值深度延伸和可持續(xù)發(fā)展，提升我國(guó)高鈦鋼生產(chǎn)整體水平及高端產(chǎn)品自給率提供了有力的技術(shù)支撐。

　　《中國(guó)冶金報(bào)》（2022年07月20日 03版三版）

來(lái)源：中國(guó)冶金報(bào)-中國(guó)鋼鐵新聞網(wǎng)

編輯：宋玉錚

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