PDF《科技进步奖提名号： 101-420》

科技进步奖提名号: 101-420 项目名称 一种铸造用超高纯生铁先进制备系统及制备方法 提名单位 邯郸市科技局 项目简介 河北龙凤山铸业有限公司是全球规模最大最专业的研制生产铸造用超高纯生铁、高纯生铁和亚共晶生铁的 国家高新技术企业.

铸造生铁是铸铁件主要原材料.生铁中有害元素及微量杂质元素直接影响铸铁件的基体组织和石墨的数量、 形状、大小、分布状况.铸造用超高纯生铁新材料纯净度高、反球化元素含量极低,能显著提高球墨铸铁的球 化率及石墨球数量;

促进珠光体的元素含量很低,对于要求低温冲击韧性的球墨铸铁件,在-40℃~-60℃超低 温下冲击韧性≥12J.其高纯净度,高稳定性、高一致性有利于大大减少铸件内部晶界碳化物和晶界夹杂,显著 提高高端铸件的力学性能、疲劳强度、耐候性和使用寿命. 为贯彻落实 中国制造

2025 和 中国铸造行业十三・五发展规划 中提出研制生产 百砘级核乏燃料储 运容器、7 兆瓦及以上风电机组铸件、高铁铸件、低温高韧性球铁件、固溶强化铁素体球铁件、等温淬火球铁件、 高精度及高精度保持性机床铸件 等高端铸件.为适应我国高端装备和高端铸件的需求,2016 年我公司立项研 制我国 铸造用超高纯生铁新材料 . 公司自主创新研发出 三精法+精炼深度提纯 生产超高纯生铁新材料的成套技术工艺.整个装备系统包括 铁水运输系统、喷吹系统、脱磷单元和脱硫单元.脱磷单元和脱硫单元分别用于去除铁水中的磷、硫、锰等有 害元素,通过喷吹系统向铁水罐中加入反应物料,使反应物料与铁水均匀接触,将铁水中的微量元素去除的更 彻底.创新了一次孕育和二次随流孕育工艺,细化晶粒,减少碳化物及晶界夹杂,增设了集渣扒渣装置,大大 提高了铁水纯净度、稳定性和一致性,使铁水中有害元素和微量杂质元素非金属夹杂大幅度降低.同时,解决 了精炼提纯过程中在去除了有害杂质元素的同时,还保留铸件所需的一定碳含量这一关键技术难关.中国铸造 协会专家组鉴定结论为:铸造用超高纯生铁新材料主要技术指标优于国外水平,整体技术达到了国际领先水平. 随着我国由铸造大国向铸造强国前进步伐的加速,国内铸造行业对铸造用铁基新材料的需求日益迫切. LFS 牌铸造用超高纯生铁新材料研制成功和大批量标准化生产并投放市场,结束了我国高端铸件所需新材料 依赖进口的历史,填补了国家项空白,已申报国家发明专利(国家专利局已受理). 铸造用超高纯生铁是高端铸造亟需的铁基新材料,目前已经应用于核电( 百吨级核乏燃料储运容器 及 核电转子等)、复兴号高铁(-60℃转向架轴箱及齿轮箱等)、军工(主战坦克、装甲车及导弹驱逐舰 052D 发 动机缸体、缸盖)、海洋工程(大型货轮用超大型发动机缸体、缸盖)等大国重器、国防科技工业、国家重大 项目建设等领域. LFS 牌高纯生铁国内市场占有率近 80%,超高纯生铁和亚共晶生铁独家占有市场,已出口 到日本、德国、法国等亚欧发达国家,成为全球铸造铁基新材料领域的引领者和领先世界的民族品牌,为我国 由制造大国加速迈向制造强国提供新材料支撑. 主要完成单位及创 新推广贡献 主要完成单位:河北龙凤山铸业有限公司 创新点内容:

1、在原有 三精法 (精选原燃料、高炉低温精炼、炉外精处理)的基础上,进一步创新,研发出 精炼 深度提纯 成套工艺路线,成功研制并生产出有害元素和杂质元素含量极低的高纯净度、高稳定性、高一致性的 超高纯生铁.

2、发明了一种用于铸铁机的孕育剂添加装置,解决了铁水浇铸后,凝固过程中组织均匀.

3、发明了一种能够提高铸造生铁质量的冷却装置,延缓了超高纯生铁冷却时间,降低了生铁组织中碳化物 含量. 推广应用及经济社 会效益情况 目前,铸造用超高纯生铁已在中船重工、江苏吉鑫、中国一重、常州华德、宁夏共享、中国重汽、广西玉柴、 山东潍柴、山推工程等一大批著名铸造企业的高端铸件生产中得到应用,为我国重大技术突破,国家重点战略项 目等发挥了巨大社会效益. 1.中船重工陕西柴油机重工有限公司 (SXD) 采用 LFS 牌铸造用超高纯生铁、 高纯生铁成功研制生产了 052D 柴油机 2*MTU-20 V956 TB92,结束了我军舰船用大型柴油机依赖进口的局面,实现了国产化.在贯彻落实《中 国制造 2025》快速健康持续发展中, LFS 牌铸造用超高纯生铁新材料为我国重大技术装备革新,实现大型军 民用船业发动机国产化做出应有贡献. 2.2016 年初,工信部国防科工局为了安全可靠研发核能战略,打破德国 百吨级核乏燃料储运容器 垄断 地位,向中国核工业下达项目研究计划,由中国核工业、中国机械研究总院生产力促进中心、江苏风能科技股份 有限公司(下称吉鑫科技)、郑州机械研究所

4 家单位共同合作研发 百吨级核乏燃料储运容器 项目正式启动. 该项目启动后,吉鑫科技历经近两年的研制,论证多种不同材料、模拟仿真百余次试验,最终确定采用河北龙凤 山铸业有限公司铸造用超高纯生铁新材料,是生产超大断面球墨铸铁件最适用材料.此产品成分含量 Ti≤ 0.005%,Mn≤0.020%,P≤0.008%,S≤0.010%,影响球墨铸铁件质量的

11 种微量元素含量总和≤0.020%. 百吨级核乏燃料储运容器其壁厚大于 500mm,凝固时间长达 5~6 小时.采用 100%超高纯生铁,未添加废钢及增 碳剂,保证了铁水的冶金质量及高纯净度.其中试结果为:未出现碎块状石墨及晶界偏析夹杂,没有发现任何铸 造缺陷,性能完全满足百吨级核乏燃料储运容器性能要求. 3.高铁转向架轴箱是高铁动车核心零部件,受力状态十分复杂,不但有很高的技术要求,对其安全要求更 高, 绝对不容许有一件不合格. 常州华德率先使用铸造用超高纯生铁新材料进行了超低温、 高韧性球墨铸铁 (-60~ -80℃)QT400-18AL 的研究和在高速列车转向架轴箱的使用,取得了突破性进展.高铁转向架轴箱研制生产的难 点是在低温、 超低温使用条件下力学性能达到: 抗拉强度≥400 MPa, 屈服强度≥240 MPa, 伸长率≥18%, 在-20℃~ -60℃冲击吸收功均≥12J. 高速列车是高速铁路技术体系的核心,是国家相关高技术发展水平、相关制造能力、自主创新能力以及国 家核心竞争力的综合体现.龙凤山铸造用超高纯生铁新材料为提升我国高速列车重大技术装备做出了应有的贡 献,在我国关键基础材料中发挥了重要的作用,提高基础新材料自给保障能力,解决了一批重大技术装备发展密 切相关的关键材料. 近三年新增利润分别为:

2016 年, 842.79 万元;

2017 年, 2880.86 万元;

2018 年, 5130.21 万元;

累计 8853.86 万元.近三年新增销售额分别为:2016 年,5140.28 万元;

2017 年,16201.39 万元;

2018 年,25086.49 万元;

累计 46428.16 万元. 1.项目技术成果的产业化, 淘汰了低档次、 附加值不高的产品, 提高了超高纯生铁的产量, 使龙凤山铸业有限公司成功实现了产品结构的转型升级.2.新增销售是根据该项目技术产品销售量、单位成本、 计算出毛利率,根据比率计算出此类产品应负担的费用,销售毛利扣除费用后计算出新增利润.新增税收是根据 产品收入和成本分别计算出对应的销项税和进项税,然后计算出新增增值税,根据营业利润及当年的对应所得税 率计算出新增企业所得税.近三年该项目产品销 46428.16 万元.3.以上数据依据的是第一完成单位

2016 年至

2018 年财务部核准出具的经济效益证明. 近三年新增税收分别为:2016 年, 351.26 万元;

2017 年, 16201.39 万元;

2018 年, 1780.19 万元. 累计 3240.1 万元.以上数据依据的是第一完成单位

2016 年至

2018 年财务部核准出具的经济效益证明. 我国是铸造大国,铸件产量连续十年居世界首位.但铸件质量与工业发达国家仍然存在较大差距.其主要原 因之一在于铸造生铁的质量.特别是我国过去一直没有自己生产的高纯生铁,更没有超高纯生铁.铸造用超高纯 生铁的开发和研制成功,结束了我国生产高端铸件依赖国外进口高纯生铁的历史,填补了我国高端铸造生铁领域 的空白.铸造用超高纯生铁新材料具有高质量、用途广等特点,满足和引领了核电、高铁、军工、风电、海洋工 程等领域特殊需求.必将为我国铸造业和装备制造业质量技术水平的提高奠定可靠的原材料基础.对我国装备制 造业的发展具有开创性的引领,为我国重大技术突破,国家重点战略项目等发挥了巨大社会效益. 代表性论文专著目录 1. 铸造用高纯生铁的研制生产与应用 2. 高纯生铁在高速列车转向架上的应用 主要知识产权证明目录 1. 一种超低硫低砷低钛灰口球铁用生铁的冶炼方法 2.一种亚共晶铸造生铁的生产方法 3.一种用于铸铁机的孕育剂添加装置 4.一种能够提高铸造生铁质量的冷却处理装置 主要完成人情况表(排名、姓名、技术职称、工作单位、对本项目技术创造性贡献、曾获奖励情况) 排名 姓名 技术职称 工作单位 完成单位 贡献 曾获奖情况

1 白居秉 工程师 河北龙凤 山铸业有 限公司 河北龙凤 山铸业有 限公司 一种铸造用超高纯生铁先进制备系统及制备方法 项目的初步构想的提出者,负责项目整体规划. 对项目整体方案、重大核心关键设备进行把关、最 终审核确定,对项目主要科技创新所列创新点做出创 造性贡献.使该项目发挥了应有的经济效益和社会效 益,对项目的成功运行起到了最关键的作用. 对应创新点第

1、

2、3 项.

2011 年 铸造用高纯 生铁研制及规模化生产 获邯郸市科学技术进步 奖;

2012 年获河北省科学 技术进步奖.

2 白佳鑫 高级工程 师 河北龙凤 山铸业有 限公司 河北龙凤 山铸业有 限公司 该项目技术工艺及总体设计方案的总负责人. 作为项目的主要技术工艺方案的制定者及总负责人, 全面负责该项目新技术、新工艺、关键设备以及核心 技术的调研、论证、实施及推广服务,研制过程优化 工艺,调整技术参数,完善设计方案等,全程参与该 项目,对项目的成功实施起到关键作用. 对应创新点第

1、

2、3 项. 荣获

2017 年河北省 质量标兵

3 刘武成 工程师 河北龙凤 山铸业有 限公司 河北龙凤 山铸业有 限公司 该项目产品设计及标准制定者,负责该项目新产 品、新技术的推广应用. 对国内外铸造用高纯生铁和技术现状与发展情况 进行全面调研,同时广泛搜集相关标准和国内外技术 资料,进行了大量的研究分析、资料查证工作,结合 实际应用经验,进行全面总结和归纳,在此基础上, 根据该项目新技术、新工艺的特点,起草《铸造用超 高纯生铁》企业标准. 对应创新点第

1、

2、3 项.

2011 年 铸造用高纯 生铁研制及规模化生产 获邯郸市科技进步奖;

2012 年获河北省科技进 步奖

4 白树良 工程师 河北龙凤 山铸业有 限公司 河北龙凤 山铸业有 限公司 负责产品技术指标的设计、论证,产品的应用及 市场推广等工作. 根据铸造行业高端铸件所需新材料设计铸造用超 ........