PDF《2019 年度湖南省科技进步奖拟提名公示项目》

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2019 年度湖南省科技进步奖拟提名公示项目

一、项目名称:大规格高韧性高焊接性船舶与海洋工程用钢关键技术开发 及应用

二、申报单位:湖南华菱湘潭钢铁有限公司

三、提名意见: 该项目针对我国高技术船舶及海洋工程装备建造对特厚超宽大规格、355 -690 MPa 强度级别、最低-60℃冲击韧性、100 kJ/cm 焊接线能量用钢的急迫需 求,在湖南省战略性新兴产业科级攻关与重大科技成果转化类项目 高焊接性 能深海采油平台用钢关键制造技术开发及产业化 的支持下,华菱湘钢与东北 大学合作研发了大规格高韧性高焊接性船舶与海洋工程用钢的关键技术,通过 校企合作,开发了大规格钢板系列模块化生产关键技术,完善了全流程工艺质 量控制体系,建立了柔性化组织生产体系.

本项目开发的系列新技术已被广泛 应用于船舶与海洋工程装备用钢板的生产,使S355 等系列高端品种综合性能大 幅度提高,得到了市场用户的充分认可,并在用户中产生了良好的市场声誉, 形成了自己的优势品牌;

同时企业经济效益明显增加,目前已有

40 万多吨以上 产品投入市场,销售收入达到

20 多亿元,企业利税超过

4 亿元.产品可广泛应 用于各种类型船舶和深海海洋石油平台的建造,推动我国船舶与海工产业链制 造业产品的更新换代,提供的钢板产品质量优良,使用性能好,得到用户的认 可,成功推动大规格高韧性易焊接船舶及海洋工程用钢的国际化,提高了产品 和企业的国际知名度. 同意提名该项目为湖南科技进步奖二等奖.

四、项目简介:

1、主要研究内容 本项目总体研发思路是充分发挥湘钢宽厚板全流程装备与技术优势,以关 键流程超快冷促进相变强化和组织调控为核心,模块化开发低碳当量成分设计 与窄波动控制、超低磷硫及氧化物夹杂微米析出控制、低偏析 300mm 大断面连 铸坯生产 100mm 以下特厚超宽钢板、中间坯和道次间 温控-变形 耦合高渗透 控制轧制、高温/低温大压下、超快冷 TMCP、均匀化热处理等关键技术.

2、关键技术指标 (1)开发了 温控-变形 耦合梯温轧制和超快冷 TMCP 工艺,突破连铸坯与 钢板 3:1 极限低压缩比条件下心部高韧性织构与组织调控的轧钢领域国际性难 题;

(2)开发智能化模型板形与高精度板厚公差控制轧制模型,钢板公差≤± 0.3mm、不平度≤4mm/m、全板长不平度<

8 mm、表面缺陷深度≤0.1 mm;

(3)采用 300mm 厚连铸坯 TMCP 工艺生产 100mm 厚度 S355 系列钢板和 80mm 的EH47 钢板,碳当量≤0.38%、钢板心部织构{332}和{111}织构强 度大于 2.

0、心部母材-40℃冲击功>

300 J;

(4)采用连铸坯生产 LPG 低温船舶用钢 FH36 钢板,Ceq≤0.35%、晶粒度≥

10 级、热脆转变温度100 J,实现焊前无需预热、焊后无需热处理.

3、创新点 创新点 1: 极限低压缩比约束条件下的特厚钢板心部高韧性织构与微观组织 调控技术.针对国内外重大海洋工程项目对 100mm 及以上海洋工程用心部高韧 性特厚钢板的急迫需求,率先开发 温控-变形 耦合高渗透性控制轧制与超快 冷TMCP 两大关键技术,掌握了连铸坯 3:1 极限低压缩比约束条件下的特厚钢板 心部高韧性织构与组织调控核心技术,达到国际船级社标准规定的钢板轧制压 缩比最低极限,创造性解决了特厚钢板心部韧性恶化的轧钢领域国际性难题, 实现300mm 连铸坯生产100mm 特厚钢板心部高韧性织构{332} 和{111}强度大于 2.

0、-40 ℃低温冲击韧性

300 J 以上,为重大海洋工程装 备建设提供了批量高品质特厚钢板产品. 创新点 2: 为满足新型高技术船舶与海洋工程装备对高效焊接大规格钢板的 迫切需求,在国内率先开发出基于低碳当量成分设计的超低磷硫高洁净度、窄 成分波动控制精炼与氧化物夹杂协同调控技术,稳定生产出低偏析、成分均质 化铸坯,形成高密度弥散分布的亚微米级氧化物夹杂,并建立起低碳当量成分 精确控制的质量技术体系,保证 TMCP 供货状态 100mm 特厚 S355 系列海洋工程 用钢碳当量 Ceq≤0.38%、正火供货状态 150mm 特厚 EH36 海洋工程用钢碳当量 Ceq≤0.43%、批量供货产品 P、S 含量实际可分别达 0.006%和0.002%的超低行 业领先水平,同时钢中弥散分布高密度亚微米级 Ti-Mg 复合氧化物夹杂,调控 钢板

100 kJ/cm 大线能量焊接热影响区(HAZ)微观组织为高韧性针状铁素体,使HAZ -40 ℃冲击韧性≥100 J、-10℃裂纹尖端张开位移≥0.40 mm,实现大线能 量焊接无须预热和焊后热处理. 创新点 3:掌握大规格船舶与海洋工程用钢同板性能、尺寸一致性与批量稳 定性调控技术.开发基于大数据的深度信念网络 DBN 轧制自学习模型,实现钢 板性能智能化预测与自适应控制、钢板厚度公差与板形稳定化控制,屈服强度 均匀性≤30MPa、钢板公差≤±0.3 mm、不平度≤4mm /m,达到国际先进水平.

五、客观评价:

1、生产许可认证 本项目产品自

2014 年应用以来,船舶结构用钢先后通过了中国(CCS)/美国 (ABS)/挪威德国(DNV-GL)/俄罗斯(PC)/法国(BV) /日本(NK)/英国(LR)/韩国 (KR)/意大利(RINA),共十国船级社认证,海洋工程用钢通过欧盟 CE 和美国 API 认证,并相继颁发了各国的材料认证生产许可证书.

2、项目验收

2014 年11 月,由湖南省科技厅会同省经信委、省财政厅组织专家对湘钢承 担的湖南省战略性新兴产业科级攻关与重大科技成果转化类项目 高焊接性能 深海采油平台用钢关键制造技术开发及产业化 进行综合验收,评价如下:应 用相关技术开发了 355~690MPa 级别系列海洋工程用钢,钢板最大厚度达到 100mm;

Pcm 值控制在 0.20~0.22%以下,钢中实际氧、氮、氢之和在 58PPM 以下,焊接热输入 50KJ 以上,CTOD 最高 0.504mm;

钢板二分之一处冲击功≥50J. 最终专家形成如下验收结论:专家组一致同意本项目验收,验收结论为优秀. 报告编号:2012GK4081.

3、 成果评价

2019 年5月通过了湖南省金属学会的技术开发类项目科技成果评价,评价 该项目技术经济指标:TMCP 钢板最大厚度达 100mm、正火产品最大厚度 350mm、 钢板厚度公差≤±0.3 mm、TMCP 钢板 Ceq≤0.38%、正火钢板 Ceq≤0.43%,心部 具有-40℃至-60℃低温韧性达到 300J;

产品性能稳定,尺寸精度、板形控制水 平优异,通过

10 国船级社认证,国内率先通过美国石油标准组织 API 和欧洲 EN 标准机构权威认证. 综合评价结论:该成果实现了船舶与海洋工程领域的重大技术突破和创新, 整体技术达到国际先进水平.评价报告号:201943JS0001.

4、科技查新

2019 年4月通过冶金工业信息标准研究院科技成果查新,查新结论 在所 查的国内外文献中,未见其它与所述 大规格、高强高韧、易焊接船舶与海洋 工程 用钢 关键 技术 开发 及产业 化应 用 内容 相同 的报 道. 报告 编号: 2019YJZX-165.

5、产品检验 (1)2014 年10 月和

2015 年10 月经 DNV(挪威)验船师见证并签字的海 洋工程用 100mm 欧标 S355G10+M 和美国 API 2W-60 级钢板预生产性能报告,性 能如下:碳当量≤0.38%、钢板心部织构{332}和{111}织构强度大于 2.

0、心部母材-40℃冲击功>

200 J、5%应变时效-40℃冲击功≥200J、50 kJ/cm 大线能量焊接热影响区-40℃冲击功≥130J、 热影响区 HAZ-40℃的CTOD≥0.4mm. (2)

2015 年12 月和

2016 年9月经船舶材料验证中心出具的 150mm 的正火 船舶钢 E36 和低温船舶钢 CL-III-4Z35 的试验报告,报告显示湘钢生产的船舶 用钢 E36 的Ceq≤0.43%, Pcm≤0.23,-40℃ 的CTOD≥0.80 mm;

低温钢 CL........