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1、低成本、高强度新型不锈钢低成本、高强度新型不锈钢关键技术开发关键技术开发20112011年年9 9月月7 7日，哈尔滨日，哈尔滨1低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件前言前言太钢高强度、低成本不锈钢的关键技术开发及应用太钢高强度、低成本不锈钢的关键技术开发及应用 双相不锈钢（双相不锈钢（22052205、21012101等）等） 高高N N奥氏体不锈钢（护环、钢筋）奥氏体不锈钢（护环、钢筋） 超级马氏体不锈钢（超级马氏体不锈钢（S-135S-135、S-165S-165） 沉淀硬化不锈钢（沉淀硬化不锈钢（15-5PH15-5PH）结束语结束语主要内容主要内容2低成本高强度新型不锈钢关键技术开
2、发课件一、前一、前 言言 不不锈锈钢钢是是具具有有耐耐蚀蚀、耐耐热热、美美观观、可可百百分分之之百百回回收收的的高高品品质质特特殊殊钢钢和和绿色环保材料，可广泛应用于航空航天、能源、建筑等众多领域。绿色环保材料，可广泛应用于航空航天、能源、建筑等众多领域。 20102010年年国国内内不不锈锈钢钢产产量量11251125万万吨吨，而而比比例例最最高高的的是是NiNi含含量量较较高高的的奥奥氏氏体系列不锈钢，占总量的体系列不锈钢，占总量的60%60%左右。左右。 我我国国是是贫贫NiNi国国，而而NiNi是是不不可可再再生生资资源源，国国际际市市场场NiNi价价不不断断攀攀升升及及剧剧烈烈波动，
3、导致不锈钢行业成本增加的同时，市场风险加剧。波动，导致不锈钢行业成本增加的同时，市场风险加剧。 材材料料的的强强度度是是使使用用设设计计的的重重要要依依据据，它它对对设设备备的的安安全全性性至至关关重重要要；而而单单靠靠厚厚度度增增加加来来达达到到设设计计要要求求，不不仅仅增增加加了了设设备备的的重重量量，而而且且也也大大幅幅提提高了制造、使用过程的成本（如焊接、运输等）。高了制造、使用过程的成本（如焊接、运输等）。3低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件 高强度、低成本不锈钢已成为不锈钢发展趋势和研究热点高强度、低成本不锈钢已成为不锈钢发展趋势和研究热点 低成本：低成本：主要是提升不锈钢耐蚀
4、性能的同时，降低不锈钢中主要是提升不锈钢耐蚀性能的同时，降低不锈钢中NiNi的含量。的含量。在成分设计中引入在成分设计中引入“以以N N、MnMn代代Ni”Ni”的思路，大幅度降低的思路，大幅度降低NiNi的消耗。的消耗。 高高强强度度：主主要要是是相相对对同同样样耐耐蚀蚀性性级级别别的的材材料料，其其强强度度大大幅幅度度提提升升。实实现现的方式的方式: :一是一是N N的固溶强化作用；二是细晶强化；三是析出强化；的固溶强化作用；二是细晶强化；三是析出强化； 两两者者的的结结合合，可可以以实实现现不不锈锈钢钢材材料料的的寿寿命命延延长长、功功能能性性增增强强和和设设备备轻轻量量化、经济型的完美
5、统一。化、经济型的完美统一。 代表钢种：双相不锈钢、高代表钢种：双相不锈钢、高N N奥氏体不锈钢、超级马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、超级马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢沉淀硬化不锈钢一、前一、前 言言4低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件双相不锈钢是指不锈钢的固溶组织中铁素体与奥氏体两相约各占一半。双相不锈钢是指不锈钢的固溶组织中铁素体与奥氏体两相约各占一半。 与与同同级级别别的的单单相相奥奥氏氏体体不不锈锈钢钢相相比比，大大幅幅度度降降低低NiNi含含量量的的同同时时，材材料料本本身身还还具具有有高高强强度度、良良好好的的耐耐应应力力腐腐蚀蚀、耐耐点点腐腐蚀蚀及及焊焊接接性性能能，在在石石油油化
6、化工工、造船、造纸、海水淡化、核电等多行业具有广泛的使用前景。造船、造纸、海水淡化、核电等多行业具有广泛的使用前景。双相不锈钢双相不锈钢二、高强度、低成本不锈钢二、高强度、低成本不锈钢- -双相不锈钢双相不锈钢 太钢已经形成了不同合金含量、不同性能级别太钢已经形成了不同合金含量、不同性能级别的系列双相不锈钢（包括的系列双相不锈钢（包括S32101S32101、S32304S32304、S31803S31803、S32205S32205、S32750S32750、S32906S32906、SUS329J4LSUS329J4L等）等），实物性能达到国际同类产品的水平。，实物性能达到国际同类产品的水
7、平。r双相不锈钢特点双相不锈钢特点5低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件r 成分设计中，降低成分设计中，降低NiNi的含量，具有突出的经济性的含量，具有突出的经济性 现代双相不锈钢普遍采取以现代双相不锈钢普遍采取以N N代替代替NiNi的方式，实现组织中铁素体与奥氏的方式，实现组织中铁素体与奥氏体的共存。与奥氏体相比，体的共存。与奥氏体相比，NiNi、MoMo的含量大幅降低的含量大幅降低, ,经济性更为明显。经济性更为明显。 代表牌号代表牌号主要元素的化学成分（主要元素的化学成分（% %）C CCrCrNiNiMoMoN NPREN*PREN*低合金型低合金型S32304S323040.03
8、0.0323234 4- -0.120.122424S32101S321010.030.0321211.51.5- -0.220.222525304L304L0.030.0319191010- -0.050.051919中合金型中合金型S31803/S32205S31803/S322050.030.0322225 53 30.180.183434316L316L0.030.03171712122.52.50.050.052626超级型超级型S32750S327500.030.0325257 74.54.50.280.284343S32906S329060.030.0329296.56.52.5
9、2.50.350.354343254SMO254SMO0.020.02202018186 60.200.204343* *注：点蚀指数注：点蚀指数PREN=Cr+3.3Mo+16NPREN=Cr+3.3Mo+16N二、高强度、低成本不锈钢二、高强度、低成本不锈钢- -双相不锈钢双相不锈钢6低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件r高的强度高的强度 屈服强度是普通奥氏体的两倍，可屈服强度是普通奥氏体的两倍，可以在材料强度设计时减薄壁厚。以在材料强度设计时减薄壁厚。双相不锈钢与奥氏体不锈钢的强度比较双相不锈钢与奥氏体不锈钢的强度比较Rp0.2(MPa)Rp0.2(MPa)高屈服强度高屈服强度含铁素体
10、含铁素体晶粒细晶粒细含含N N二、高强度、低成本不锈钢二、高强度、低成本不锈钢- -双相不锈钢双相不锈钢7低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件双双相相不不锈锈钢钢在在AODAOD炉炉氮氮气气合合金金化化技技术术：实实现现N N含含量量在在500-4000ppm500-4000ppm的的精精确确控制控制。热热塑塑性性的的控控制制技技术术：解解决决了了热热加加工工过过程程出出现现的的因因塑塑性性不不良良导导致致的的边边裂裂和和表面裂纹，并实现了连续大变形条件下的热连轧卷板的顺利生产。表面裂纹，并实现了连续大变形条件下的热连轧卷板的顺利生产。热热处处理理工工艺艺控控制制技技术术：包包括括不不同同合
11、合金金成成分分下下相相的的析析出出规规律律及及防防止止措措施施，保证热处理后性能合格率达到保证热处理后性能合格率达到100%100%。二、高强度、低成本不锈钢二、高强度、低成本不锈钢- -双相不锈钢双相不锈钢r双相不锈钢关键工艺技术及应用开发双相不锈钢关键工艺技术及应用开发8低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件双双相相不不锈锈钢钢焊焊接接工工艺艺技技术术：研研究究了了不不同同热热输输入入、层层间间温温度度等等对对焊焊接接性性能的影响，并为用户提供了有力的技术支持。能的影响，并为用户提供了有力的技术支持。双双相相不不锈锈钢钢高高效效酸酸洗洗技技术术：研研究究不不同同成成分分的的条条件件下下，氧
12、氧化化膜膜的的结结构构以以及温度、酸液配比对酸洗效率的影响规律，实现了带钢的高效酸洗。及温度、酸液配比对酸洗效率的影响规律，实现了带钢的高效酸洗。双双相相不不锈锈钢钢复复合合板板的的制制备备技技术术：包包括括爆爆炸炸焊焊接接工工艺艺、异异种种钢钢的的焊焊接接工工艺、复合板的热处理工艺等。艺、复合板的热处理工艺等。二、高强度、低成本不锈钢二、高强度、低成本不锈钢- -双相不锈钢双相不锈钢r双相不锈钢关键工艺技术及应用开发双相不锈钢关键工艺技术及应用开发9低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件美国美国ABS船级社船级社英国劳氏船级社英国劳氏船级社中国中国CCS船级社船级社r 通过了包括中国通过了包
13、括中国CCSCCS、英国劳氏、德国劳氏、美国英国劳氏、德国劳氏、美国ABSABS、法国法国BVBV、挪威挪威DNVDNV等多国船级社的认证，并签订了多艘化学品船用等多国船级社的认证，并签订了多艘化学品船用S31803S31803双相不锈钢供双相不锈钢供货合同近万吨，同时具备了货合同近万吨，同时具备了“波形板波形板”的配套供应。的配套供应。DNV船级社证书船级社证书二、高强度、低成本不锈钢二、高强度、低成本不锈钢- -双相不锈钢双相不锈钢10低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件r 爆炸复合板生产，向三峡工程及向家坝水利工程提供爆炸复合板生产，向三峡工程及向家坝水利工程提供1000010000余
14、吨复合钢余吨复合钢板，用于排沙孔钢衬的制作；向国内百万吨真空制盐工程提供了上千吨复板，用于排沙孔钢衬的制作；向国内百万吨真空制盐工程提供了上千吨复合钢板，用于蒸发罐体的制造。双相不锈钢复合钢板被评为合钢板，用于蒸发罐体的制造。双相不锈钢复合钢板被评为“国家重点新国家重点新产品产品”实实 物物 结结合区形貌合区形貌二、高强度、低成本不锈钢二、高强度、低成本不锈钢- -双相不锈钢双相不锈钢11低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件焦化工程煤调湿干燥机焦化工程煤调湿干燥机r 石化行业石化行业双相不锈钢双相不锈钢（主流品种是（主流品种是22052205、25072507、21012101） 针对国内石
15、油、化工、压力容器制造企业各种反应器、塔器、热交换器、针对国内石油、化工、压力容器制造企业各种反应器、塔器、热交换器、管板、封头的制作。管板、封头的制作。板式换热器板式换热器 r 海水淡化行业海水淡化行业双相不锈钢双相不锈钢（22052205、23042304、21012101） 海水淡化蒸发室海水淡化蒸发室二、高强度、低成本不锈钢二、高强度、低成本不锈钢- -双相不锈钢双相不锈钢12低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件r 纸浆、造纸业：纸浆、造纸业：22052205、23042304、21012101过氧化氢反应器过氧化氢反应器过去使用过去使用2205，最近，最近2101r 桥梁及水处理行
16、业桥梁及水处理行业 太钢的太钢的22052205首次用于大桥与水接触的部件首次用于大桥与水接触的部件制造，解决了因长时间江水飞溅引起的腐蚀更制造，解决了因长时间江水飞溅引起的腐蚀更换问题。目前已经开发成功换问题。目前已经开发成功22052205螺纹钢。螺纹钢。二、高强度、低成本不锈钢二、高强度、低成本不锈钢- -双相不锈钢双相不锈钢13低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件r 核电行业（核电行业（主流品种是主流品种是2101 2101 ） 目前国内大量在建、拟建的核电工程，采用了美国西屋目前国内大量在建、拟建的核电工程，采用了美国西屋AP1000AP1000的核的核电技术，其乏燃料水池覆面板材
17、质为电技术，其乏燃料水池覆面板材质为S32101S32101双相不锈钢中板双相不锈钢中板。太钢产太钢产S32101宽幅中板用于宽幅中板用于AP1000核电乏燃料水池核电乏燃料水池二、高强度、低成本不锈钢二、高强度、低成本不锈钢- -双相不锈钢双相不锈钢14低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件r 建筑领域建筑领域 迪拜地标之一迪拜地标之一ADICADIC项目的幕墙装饰装项目的幕墙装饰装饰工程，用于遮阳伞系统的支撑件。饰工程，用于遮阳伞系统的支撑件。 二、高强度、低成本不锈钢二、高强度、低成本不锈钢- -双相不锈钢双相不锈钢15低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件 高高N N奥氏体不锈钢奥氏体
18、不锈钢N N一般是一般是3000ppm3000ppm以上，具有高强度、无磁和良好的以上，具有高强度、无磁和良好的塑性。在耐磨筛网、桥梁建筑用高强钢筋、护环用钢等具有很好的应用塑性。在耐磨筛网、桥梁建筑用高强钢筋、护环用钢等具有很好的应用前景。前景。r 主要的技术工作主要的技术工作 常压下高常压下高N N含量的氮气合金化技术含量的氮气合金化技术：首次在：首次在AODAOD炉常压下实现炉常压下实现N N含量大含量大于于6000ppm6000ppm的冶炼。的冶炼。 热加工控制技术热加工控制技术：成功轧制了厚度从：成功轧制了厚度从10-40mm10-40mm的热轧中厚板。的热轧中厚板。 焊接技术焊接技
19、术：包括熔池中含氮量的控制、防止形成气孔等技术。：包括熔池中含氮量的控制、防止形成气孔等技术。典型钢种典型钢种10Cr21Mn16NiN10Cr21Mn16NiN、1Cr18Mn18N1Cr18Mn18N（% %）钢钢 种种CSiMnCrNiN10Cr21Mn16NiN0.08-0.13 0.3-0.6 15.0-17.0 21.0-22.0 1.5-2.0 0.60-0.70 1Cr18Mn18N0.120.0817.5-20.017.5-20.0-0.47二、高强度、低成本不锈钢二、高强度、低成本不锈钢- -高高N N奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢16低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件低成本
20、高强度不锈钢钢丝特点：低成本高强度不锈钢钢丝特点： 高氮含量：高氮含量：N0.5%N0.5%； 高强度：钢丝抗拉强度高强度：钢丝抗拉强度1570MPa1570MPa； 高塑性：可满足弯曲、扭转要求；高塑性：可满足弯曲、扭转要求； 低松弛：适应桥梁高应力状态；低松弛：适应桥梁高应力状态； 耐腐蚀性能；耐点指数耐腐蚀性能；耐点指数PRENPREN达到达到2828。项项 目目 规范要求规范要求 实际值实际值 抗拉强度（抗拉强度（MPaMPa） 1570 1570 17921792非比例延伸应力非比例延伸应力 1180 1180 13121312伸长率（伸长率（% %） 4 4 6 6弯曲次数弯曲次数
21、4 41919应力松弛（应力松弛（1000h1000h外推）外推）8 8 4.54.5疲劳（万次）疲劳（万次）200 200 375375 太钢开发的太钢开发的低成本低成本高强度不锈钢线材、高强度不锈钢线材、钢丝代替镀锌钢丝制造斜拉索，拉索耐腐钢丝代替镀锌钢丝制造斜拉索，拉索耐腐蚀性提高，不仅可以节省拉索防护成本、蚀性提高，不仅可以节省拉索防护成本、换索成本，而且延长了桥梁寿命。换索成本，而且延长了桥梁寿命。 此外，太钢还开发成功高此外，太钢还开发成功高N N护环用钢，护环用钢，各项性能指标均达到进口产品水平。各项性能指标均达到进口产品水平。二、高强度、低成本不锈钢二、高强度、低成本不锈钢-
22、-高高N N奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢17低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件r 以以S-135S-135（0Cr13Ni5Mo)0Cr13Ni5Mo)、S-165(00Cr16Ni5Mo) S-165(00Cr16Ni5Mo) 为代表的超级马氏体不为代表的超级马氏体不锈钢，锈钢，具有强度硬度高、塑韧性好等优点，具有强度硬度高、塑韧性好等优点，主要用于制造水电行业中需主要用于制造水电行业中需要高强度和耐腐蚀的部件及用于机械制造行业的鼓风机、离心机、造纸要高强度和耐腐蚀的部件及用于机械制造行业的鼓风机、离心机、造纸和纺织机械的制造。和纺织机械的制造。 解决的关键技术：解决的关键技术：r高质量板坯
23、连铸工艺技术：高质量板坯连铸工艺技术：解决了此类钢连铸易开裂问题。解决了此类钢连铸易开裂问题。r特厚板高强韧化工艺技术：特厚板高强韧化工艺技术：厚板的综合性能达到国际先进水平。厚板的综合性能达到国际先进水平。r改善中厚板热塑性工艺技术：改善中厚板热塑性工艺技术：解决了热加工易开裂的难题。解决了热加工易开裂的难题。r热轧厚板板型控制技术：热轧厚板板型控制技术：板型不良问题得到大幅度改善。板型不良问题得到大幅度改善。 二、高强度、低成本不锈钢二、高强度、低成本不锈钢- -超级马氏体不锈钢超级马氏体不锈钢18低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件S-135中厚板的外观照片中厚板的外观照片 太钢生产的
24、超级马氏体热轧中厚板广太钢生产的超级马氏体热轧中厚板广泛应用于三峡、向家坝、凤仪、深溪沟、泛应用于三峡、向家坝、凤仪、深溪沟、银盘、龙开口等国家重点水电工程。银盘、龙开口等国家重点水电工程。 二、高强度、低成本不锈钢二、高强度、低成本不锈钢- -超级马氏体不锈钢超级马氏体不锈钢19低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件 15155PH5PH沉淀硬化不锈钢是通过时效处理析出富沉淀硬化不锈钢是通过时效处理析出富CuCu相，获得高强度的相，获得高强度的同时，还具有高的横向韧性、高硬度，良好耐蚀性、抗氧化性、焊接性同时，还具有高的横向韧性、高硬度，良好耐蚀性、抗氧化性、焊接性和良好的可锻造性能。和良好
25、的可锻造性能。 解决的关键技术：解决的关键技术： 高纯净度熔炼技术：高纯净度熔炼技术：实现超低夹杂物含量控制。实现超低夹杂物含量控制。 纳米级析出相控制技术：纳米级析出相控制技术：合理的固溶时效热处理工艺获得弥散分布合理的固溶时效热处理工艺获得弥散分布的富的富NbNb碳氮化物和富碳氮化物和富CuCu强化相。强化相。 高致密性、高均匀性组织锻造技术高致密性、高均匀性组织锻造技术: :保证横纵性能均匀性。保证横纵性能均匀性。钢钢 种种CSiMnCrNiCuNb15-5PH0.071.001.0014.0-15.53.5-5.52.5-4.50.15-0.45二、高强度、低成本不锈钢二、高强度、低成
26、本不锈钢- -沉淀硬化不锈钢沉淀硬化不锈钢20低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件 应用领域：应用领域：主要应用于既要求高强度、主要应用于既要求高强度、良好韧性，又要求具有优良耐蚀性能的良好韧性，又要求具有优良耐蚀性能的使用环境。使用环境。飞机起落架飞机起落架飞机主要负荷轴承以及大锻件飞机主要负荷轴承以及大锻件运输机发动机装备零件和货舱材料运输机发动机装备零件和货舱材料155PH钢中的钢中的Nb（C，N）析出相及能谱分析）析出相及能谱分析 155PH钢中的富铜相及能谱分析钢中的富铜相及能谱分析 起落架起落架二、高强度、低成本不锈钢二、高强度、低成本不锈钢- -沉淀硬化不锈钢沉淀硬化不锈钢21
27、低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件三、结束语三、结束语r低成本、高强度不锈钢材料的开发符合国家节约资源、低碳、循环低成本、高强度不锈钢材料的开发符合国家节约资源、低碳、循环可持续的政策，近年来在许多关键技术方面取得了重大突破，应用领可持续的政策，近年来在许多关键技术方面取得了重大突破，应用领域得到快速拓展。域得到快速拓展。r截止目前，太钢已经形成包括截止目前，太钢已经形成包括双相不锈钢双相不锈钢、高高N N奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢、超级超级马氏体不锈钢马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢沉淀硬化不锈钢等系列低成本、高强度不锈钢品种，等系列低成本、高强度不锈钢品种，大部分已在石化、海水淡化、造船、核电等领域得到广泛应用，少部大部分已在石化、海水淡化、造船、核电等领域得到广泛应用，少部分在关键技术取得突破，具有很好的市场推广前景。分在关键技术取得突破，具有很好的市场推广前景。r下一步我们将在有关部委和行业协会，联合上下游企业和科研院所，下一步我们将在有关部委和行业协会，联合上下游企业和科研院所，共同推动低成本、高强度不锈钢的技术进步和应用推广。共同推动低成本、高强度不锈钢的技术进步和应用推广。22低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件23低成本高强度新型不锈钢关键技术开发课件
