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东大RAL助力大厚度止裂钢实现100%国产化

发布时间:2022/07/06

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近日,全球最大24000TEU(标准集装箱)超大型集装箱船在上海交付,国内多艘同级别集装箱船同时在建,实现了中国创造的新跨越。在中国船舶工业具有里程碑意义的突破中,东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(下称RAL)用实力在超大型集装箱船用大厚度、高止裂韧性钢板(下称大厚度止裂钢)全面国产化道路上贡献着力量。

据了解,大厚度止裂钢主要应用在船体中部、顶部的舱口围顶板及上甲板边板等关键部位,能够保障船体结构安全,抵抗大型脆性裂纹的传播,防止灾难性事故发生。但是,大厚度、高强度、止裂韧性优异的船舶用止裂钢生产难度极大,主要体现在3个方面:一是采用连铸坯生产特厚钢板存在轧制压缩比不足的制约,二是轧制变形渗透和轧后冷却在钢板厚度方向存在不均匀现象,三是较低终轧温度极大考验着厚板轧机的轧制力和扭矩极限。

2013年,国际船级社提出零下10摄氏度止裂韧性大于等于6000N/mm3/2的止裂性能指标,即要求新建的集装箱船采用50mm~75mm(厚,下同)止裂钢板在温度为零下10摄氏度条件下,止裂韧性必须大于等于6000N/mm3/2;2021年,又将80mm~100mm钢板零下10摄氏度止裂韧性大于等于8000N/mm3/2纳入到国际标准中,极大提高了特厚止裂钢板的生产技术门槛。2020年以前,只有日本JFE公司能够生产零下10摄氏度止裂韧性大于等于8000N/mm3/2的100mm EH47止裂钢,生产技术对外严格保密;国内只能生产最大厚度为92mm的同级别产品,且零下10摄氏度止裂韧性均小于8000N/mm3/2,国内止裂钢产品生产水平和国际先进水平存在明显差距。

在这种背景下,东北大学“不等、不要、不靠”,与南钢合作,于2018年先后开发出50mm~92mm系列规格的EH40、EH47止裂钢板。2020年,在对大厚度止裂钢本质深度理解的基础上,RAL提出以全厚度显微组织细化、均匀化和织构控制为核心的NEU-Rolling新型轧制工艺及裂纹尖端“多峰”分布的断裂模式,指导南钢在国内率先研发出100mm EH47、EH40止裂钢板,零下10摄氏度止裂韧性分别为9041N/mm3/2和9951N/mm3/2,厚度规格和止裂韧性均达到全球领先水平,彻底打破国外高止裂韧性钢板的技术壁垒。

目前,南钢50mm~95mm EH40、EH47止裂钢已整单应用于多条全球最大的24000TEU集装箱船,并实现100mm止裂钢全球唯一供货。2021年,中国钢铁工业协会组织进行南钢“厚船用高止裂韧度特厚钢板”成果评价,由中国工程院翁宇庆院士担任主任、毛新平院士担任副主任的评价委员会认为,100mm钢板止裂韧性达到国际领先水平。

持续蔓延的新冠肺炎疫情导致全球海运效率降低,致使运力紧张、运费飙升,带动全球“买船热”。2021年,我国造船完工量、新接订单量和手持订单量以载重吨计分别占世界总量的47.2%、53.8%和47.6%,继续保持世界领先,国际竞争力进一步增强。据统计,国内造船行业高速增长的态势或将一直持续。船舶工业的高速发展将对90mm以上高技术止裂钢板有大量的需求。与此同时,全球范围内持续不断的新冠肺炎疫情打断了全球供应链,进口物资运输受阻。在此背景下,依靠自主创新加快核心关键技术攻关,成为逐步完善国内产业链、支撑中国船舶工业可持续发展的契机。我国超大型集装箱船用止裂钢在危机中实现100%国产化,标志着我国特厚止裂钢技术实现了从“跟跑、到并跑、再到领跑”的角色转变,跻身国际先进行列。

据悉,RAL创造性开发出的NEU-Rolling新型轧制工艺,细化特厚钢板全厚度有效晶粒,突破连铸坯与钢板厚度压缩比过低的约束。相关技术可推广应用至水电、容器等对止裂性能有要求的其他产品,解决制约我国钢铁行业高强韧性特厚钢板发展的关键共性难题。

近年来,针对冶金工业发展进程的关键共性技术问题,RAL开展高质量、低成本绿色轧制技术和高品质钢铁材料方面的研究,为轧制领域的技术创新提供了众多原创性理论和关键技术储备,成为中国在轧制领域实现从“跟跑”到“领跑”的核心力量之一。 (中国冶金报社 王洪涛)


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