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耐候钢原理
沙钢耐候板钢研发再创佳绩,新开发的5个耐候板钢产品已累计销售8196吨,实现销售收入2800余万元,销量及新产品开发个数均创新高。
钢中加入磷、铜、铬、镍等微量元素后,使钢材表面形成致密和附着性很强的保护膜,阻碍锈蚀往里扩散和发展,保护锈层下面的基体,以减缓其腐蚀速度。在锈层和基体之间形成的约50μm~100μm厚的非晶态尖晶石型氧化物层致密且与基体金属黏附性好,由于这层致密氧化物膜的存在,阻止了大气中氧和水向钢铁基体渗入,减缓了锈蚀向钢铁材料纵深发展,大大提高了钢铁材料的耐大气腐蚀能力。耐候钢是可减薄使用、裸 使用或简化涂装,而使制品抗蚀延寿、省工降耗、升级换代的钢系,也是一个可融入现代冶金新机制、新技术、新工艺而使其持续发展和创新的钢系。
此次沙钢新开发的5个耐候板钢产品(SWRY11-Cr、SJA2D、H10Mn2E等)的终端用户涵盖桥梁、工程机械及石化等 重点领域,且均为开发难度较大的合金耐候板钢。其中,越南客户订购的SWRY11-Cr焊条用钢,对盘条的强度和延伸率都提出了更为严格的要求,如要求延伸率大于33%,而同类耐候板钢的延伸率一般为30%。又如,SJA2D为高钛合金耐候板钢,因钛含量较高极易造成水口结瘤而中断生产,且坯料表面质量不佳时可能导致热轧盘条整炉返废。此外,客户还要求该盘条能实现免退火拉拔,故对盘条强度及通条性要求较高。
通过对技术难点一一排查,该棒线研究室制订了炼轧工艺,SWRY11-Cr焊条用钢先后进行了7次轧制工艺优化,终使得该钢种的组织得到明显细化,抗拉强度和延伸率指标均得到大幅提高。通过SJA2D合金耐候板钢的研发,他们形成了一套较为成熟的高钛合金耐候板钢的生产工艺路线,使得盘条强度<850兆帕,通条强度差<60兆帕,产品各项指标均达到客户要求。
作为国内领先的棒线材生产研发基地,沙钢具备耐候板钢生产的各类先进装备和技术优势,目前已能生产耐候板钢50余种,其中高附加值的合金耐候板钢多达29种。
耐磨板用途广泛,多功能使用。山西忻州景博钢材有限公司多年老厂,自产自销。减少中间商差价,价格实惠,货源充足。
低温多效耐候板技术在国内外的发展现状
世界范围内的热法耐候板项目大多采用单一工况运行,汽源多来自与其毗邻的电厂汽轮机抽汽或专门的锅炉供应。尤其在水资源短缺的中东地区,热法耐候板都与大型发电厂同步建设,发电容量均在1000MW以上,耐候板产量在20-80万t/天不等,汽源全部取用汽轮机抽汽。例如沙特阿拉伯Marafiq耐候板项目、阿联酋塔维基(Taweelah A1)耐候板项目及印度荣誉炼油厂(Reliance Refinery)耐候板项目等。国内的国华黄骅发电厂一期建设安装2×600MW国产亚临界燃煤发电机组,配套建设2×10000m3/d低温多效耐候板装备(MED-TVC),蒸汽均由汽轮机抽汽提供。天津北疆发电厂建设2座百万千万发电机组,并同步建设4台MED耐候板装置,除满足自用外,计划向市政供水。耐候板单台产水量为25000m3/d,蒸汽由汽轮机5段或6段抽汽供给,随汽轮机负荷变化当蒸汽压力低于0.1MPa时经减温减压直供耐候板 效,当蒸汽压力高于0.1MPa时,蒸汽经由热压缩器。
综上,行业内低温多效耐候板装置绝大部分在T模式下运行,多使用压力0.4-0.9MPa的蒸汽作为淡化汽源。少部分在E模式下运行的装置也是使用将正压蒸汽减压成0.035MPa(a)的负压蒸汽后使用。这些采用汽轮机抽汽方式解决汽源供应的低温多效耐候板装置,没有实现真正意义的低温下运行,造成上述制水成本偏高。
由于低温多效耐候板可以利用0.035MPa(a)的负压蒸汽,因此研究低温多效耐候板与汽轮发电机组的组合是实现纯E模式运行的关键。目前电力、冶金及石化等行业内的汽轮发电机组只有两种形式,凝汽式和背压式。背压式机组无凝汽器,汽轮机末端排汽压力高于大气压,一般用作采暖、制冷用汽或工厂内其他工艺用汽。凝汽式汽轮机应用较广,按凝汽方法的不同分水冷和空冷两种,而水冷式应用为普遍。凝汽式汽轮机的末端排汽,通过间接式换热凝结成水回至锅炉,而排汽中大量的潜热被冷却水或冷却空气带走,进而释放至大气中。散失的热量经测算,占整个发电机组投入热量的60%左右。
至今国内外还没有对耐候板联合发电技术进行深入的理论研究及大型工业化的应用。该技术独创性的将耐候板装置替代了发电机组的凝汽器,使其不但承担凝汽器功能,同时还肩负了除盐水生产任务,并且使用的蒸汽参数极低(0.035±0.001MPa,74±2℃),从而大幅度的降低热法耐候板的制水成本。
3 首钢国际工程公司三工况低温多效耐候板技术的研究及应用
首钢国际工程公司三工况低温多效耐候板技术将低温多效耐候板的主体设备与发汽轮机直接组合,取消发电凝汽器,使MED装置利用真正的低温、低压蒸汽进行耐候板,同时也可以补充部分高参数蒸汽运行,或全部使用高参数蒸汽运行,根据蒸汽条件调整运行模式,可以大幅度降低制水成本,该技术为发明 。耐候板联合发电生产示意见图1。该技术研究后结合首钢京唐钢铁厂实际项目进行实际应用。
耐候钢制造工艺
耐候板第三冷轧厂为北汽新能源汽车公司生产的又一批抗拉强度达到2000兆帕的超高强韧性热冲压成型钢顺利下线。本钢2000兆帕级超高强钢实现。
耐候钢一般采用精料入炉-冶炼(转炉、电炉-微合金化处理-吹氩-LF精炼-低过热度连铸(喂入稀土丝)-控轧控冷等工艺路线。在冶炼时,废钢随炉料一起加入炉内,按常规工艺冶炼,出钢后加入脱氧剂及合金,钢水经吹氩处理后,随即进行浇铸,吹氩调温后的钢水经连铸机铸成板坯。由于钢中加入稀土元素,耐候钢得到净化,夹杂物含量大为减少。
耐侯钢焊接性
如果使用无抗大气腐蚀的填充金属则应该确保焊缝本身是耐候的。在焊接之前,应该将已形成的表面层至接头边缘10mm到20mm的距离。焊接钢材级别S355J0WP和S355J2WP采用的磷含量很高时,应该采用特殊的措施
据了解,该钢种由本钢和东北大学共同研发而成。今年3月份,2000兆帕热冲压成型钢成功下线;6月份,该产品批量应用于北汽新能源汽车新车型上;9月份,该产品成功实现批量工业化生产,创造了当年研发、当年应用、当年量产的新纪录。该钢种经美国通用汽车中国科学研究院和用户现场检测,抗拉强度达到2000兆帕,延伸率达到7%以上,三点弯曲角度达到60度,是目前全球 等级强度的热冲压成型钢。
2000兆帕热冲压成型钢与目前普遍使用的1500兆帕级别的钢种相比,可实现零件减重10%~15%。这可使汽车企业大幅降低生产成本,为其带来十分可观的经济效益。
本钢通过对自身设备能力的挖掘以及合金成分的二次优化,解决了因钢材强度、合金成分等指标的要求超出设备能力而出现的一系列生产和流程问题,设计出独特的工艺技术参数,为2000兆帕级热成型钢的研发和生产提供了有力保障。此外,本钢参与并完成了热成型钢 标准的起草和发布工作,并且积极参与客户实际生产,与客户密切合作,完成了热冲压工艺窗口的确定,为客户根据实际量身定做热冲压材料提供了平台。目前,本钢热成型钢已通过多家厂商认证,广受好评。
近年来,本钢积极建立以企业为主体、市场为导向、“产学研”深度融合的技术创新体系,依托本钢自身的 级技术中心、 级检测中心、院士专家工作站、博士后工作站和产品研究院等研发平台,联手国内外科研院校共同搭建“产学研用”产业链式科技创新平台。
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