本报记者 刘敬元
近日,我国第一个民营大型炼化一体化项目——大连恒力2000万吨/年炼化一体化项目投产。该项目中的5万立方米低温乙烯储罐所使用的9Ni钢,由鞍钢独家供货。尤其值得一提的是,为该项目供应的5毫米厚9Ni钢,为国内首次采用双层叠轧工艺生产。
该钢种对冶炼和轧制技术水平要求极高,是曾经长期困扰我国钢企的难题。那么,鞍钢是如何突破9Ni钢宽薄钢板生产技术瓶颈的呢?
又薄又宽带来新挑战
国家天然气发展“十三五”规划提出,2020年我国天然气综合保供能力将达到3600亿立方米以上。为实施这一战略,国家正大力推进LNG(液化天然气)接收站,即LNG储罐的建设,这为LNG储罐用9Ni钢带来了发展机遇。同时,LNG接收站设计研发单位提出,在保证LNG储罐运行安全的前提下,将罐底板厚度由6毫米减薄至5毫米,其最小宽度不小于2100毫米,并要求大幅提高钢板低温韧性等力学性能指标。
然而,在当时用4000毫米以上大型宽厚板轧机轧制5毫米宽薄钢板,轧制成功率很低,属于挑战轧机的极限轧制能力。一方面是因为随着轧制过程中钢板越来越薄、越来越长,钢板降温加快,同板温差大,钢板易瓢曲、翘头,出现中间浪等问题;另一方面是因为随着钢板温度降低、厚度变薄,轧制变形抗力增大,同板厚度差增大且钢板不平整,不易控制,操作难度大。
用现场工人师傅的话来讲,这根本不是在轧“钢”,而是在轧“辊”!
生产5毫米厚9Ni钢成为钢企面临的新挑战。大家心里都清楚,市场只承认强者。谁能突破9Ni钢宽薄板生产的技术瓶颈,谁就能率先占领这一市场制高点。
火车卧铺上想出叠轧妙招
经过多年不懈努力,鞍钢9Ni钢产销研团队解决了9Ni钢的纯净化冶炼、剩磁控制、屈强比高、预制加工等一系列理论和生产技术难题,但5毫米钢板轧制成功率极低,成材率更低,仅为30%左右,鞍钢的研发团队也面临着这道“坎”。
“想出采用双层叠轧工艺轧制5毫米厚9Ni钢是2015年末在我出差去中海油山东院谈技术条件的火车卧铺上。”鞍钢集团钢铁研究院镍系低温用钢课题组负责人侯家平指着前方两张正在焊接的钢坯说,“我们鞍钢原来的一薄板厂、二薄板厂采用叠轧的方法生产薄板,我就想,为什么我们不能用叠轧的方法生产5毫米厚9Ni钢板呢?”
“如果采用叠轧,把两块钢坯焊在一起,轧制目标厚度翻倍,加上钢板公差,轧制目标厚度就是11毫米的钢板,这样不就大大降低了轧制难度吗?”侯家平一边跟徒弟讲解,一边把两个手掌合在一起,又分开。“然后我们再想办法把轧在一起的钢板分开,不就是两张5毫米的钢板了吗?”
于是,经过3年的不懈努力,历经2轮实验室试验研究,4轮工业试制,3次失败,6次走访交流讨论,鞍钢人终于解决了“叠轧钢坯表面和接触面应如何保护、叠轧钢坯的焊接工艺如何制订、叠轧钢坯加工与焊接工艺如何实施”等一系列难题。
又经过15轮工业化生产轧制,双层叠轧钢坯轧制5毫米厚9Ni钢成功率实现98.4%,分板成功率达到100%。
艰苦环境下破解分离技术
100%的分板成功率又是如何做到的呢?
9Ni钢被称为钢铁产品“皇冠上的明珠”,5毫米宽薄钢板的生产又是这颗明珠能否闪耀的关键,可以说5毫米厚9Ni钢的工业化生产让鞍钢9Ni钢产销研团队倾注了太多的心血。
侯家平经常出差,对外地的饮食不适应,再加上经常连续加班,饮食不规律,患上了萎缩性胃炎。然而,为了尽快解决叠轧钢坯表面和接触面的保护与分离问题,在侯家平了解到河南皇甫新材料公司在高温保护材料方面有独到的技术和配方后,他联系了时任9Ni钢项目经理敖列哥,冒着零下20℃的严寒火速赶到了河南焦作。终于,在一个老式铁匠铺完成了钢坯保护及轧后钢板分离保护材料的试验研究,成功研发了保护分离剂,解决了保护与分离的难题。
当时的试验环境十分艰苦、简陋,所有试验都是在室外进行。侯家平回忆当时的情景:为了取暖,工作人员生了一堆火,就这样一边烤火,一边讨论试验方案、开展实验工作。面向火的那一面是热腾腾的,背着火的那一面是却是凉飕飕的。
在双层叠轧钢坯保护分离剂研究成功后,侯家平和敖列哥却双双感冒了。据侯家平的徒弟回忆,当时侯家平整个人看着昏昏沉沉、说话也没有力气,但一跟他讨论轧制工艺和试验方案,顿时就能从侯家平眼睛里看到光芒。“我觉得我们的焊接工艺还可以再优化一下,冬天气温低,无论用什么方法,必须保证焊接前钢坯的预热温度。”侯家平说。
3年的付出与努力没有白费,从2015年12月18日到2019年1月26日,应用双层叠轧工艺技术,鞍钢9Ni钢产销研团队先后成功完成中海油福建莆田两座16万立方米LNG储罐项目、盘锦宝来10万立方米低温乙烯罐项目、大连恒力我国首台套5万立方米、采用双壁设计的低温乙烯储罐项目、中海油漳州16万立方米LNG储罐首批焊评板预埋件项目用5毫米、6毫米厚9Ni钢板的生产供货,颠覆了原有生产工艺技术,创新了大型中厚板轧机轧制生产宽薄板的工艺技术,为鞍钢未来中厚板品种宽薄板的生产奠定了技术基础。鞍钢也成为国内首家采用双层叠轧工艺生产5毫米厚9Ni钢并实现工程应用的钢铁企业。
《中国冶金报》(2019年07月03日 03版三版)