“如何在不銹鋼中，將氮元素含量提高到2000ppm以上？”“這項技術(shù)的難點在于怎樣通過合金成分優(yōu)化和工藝管控等措施，保證氮元素能夠固溶穩(wěn)定在不銹鋼中……”走進青拓集團研究院會議室，大家正熱火朝天地圍繞不銹鋼新材料領(lǐng)域的高端技術(shù)課題展開“頭腦風(fēng)暴”。

青拓集團營運中心黃昏全景圖

這樣的場景，在青拓集團研究院幾乎每天都會上演。從這里碰撞出的創(chuàng)新成果，被廣泛應(yīng)用于福安灣塢不銹鋼新材料產(chǎn)業(yè)園內(nèi)的各企業(yè)生產(chǎn)線上，助力福安不銹鋼新材料產(chǎn)業(yè)向高端、綠色方向發(fā)展。今年1—7月份，福安市不銹鋼制造業(yè)總產(chǎn)值達1259.49億元，同比增長11.2%。

樹立冶煉新標(biāo)桿

樹起全球不銹鋼冶煉成本新標(biāo)桿的生產(chǎn)線，到底長啥樣？

生產(chǎn)車間

步入青拓鎳業(yè)煉鋼車間，生產(chǎn)線上，機器轟鳴、熱浪升騰，一爐爐鎳鐵水經(jīng)過AOD爐與LF爐冶煉后，經(jīng)由連鑄機軋制，變成一條條火紅透亮的不銹鋼板坯。

該條產(chǎn)線運用的，便是青拓集團首創(chuàng)的“鉻鎳系不銹鋼RKEF-AOD雙聯(lián)法冶煉工藝”，該工藝于上月獲中國鋼鐵行業(yè)科學(xué)技術(shù)獎——冶金科學(xué)技術(shù)獎一等獎。

圖源：寧德廣播電視

“過去，鎳鐵和不銹鋼生產(chǎn)兩大工藝流程各自獨立，紅土鎳礦經(jīng)礦熱爐冶煉的鎳鐵水需先澆鑄成鎳鐵塊，再在電弧爐進行二次熔化，導(dǎo)致冶煉工序能耗高、成本高。”青拓集團研究院主任工程師孔慶毛介紹。

為何不將兩道工序合為一體？“雖然只是把兩道工序串聯(lián)起來，但實踐中還是有很多技術(shù)難點需要攻克。”孔慶毛舉例說，紅土鎳礦品位復(fù)雜，難以精準(zhǔn)控制AOD所需鎳含量；礦熱爐爐襯易受侵蝕，壽命只有1~3年……

自2008年落戶灣塢半島開始，青拓集團便著手“撮合”這兩道不銹鋼冶煉工序。但彼時，國內(nèi)外不銹鋼冶煉工序并沒有成熟的經(jīng)驗可供借鑒。針對技術(shù)難點，青拓集團下大力氣開展技術(shù)攻關(guān)，研究配碳與礦熱爐冶煉鎳含量的對應(yīng)關(guān)系，開發(fā)動態(tài)柔性配碳技術(shù)及相應(yīng)模型管理系統(tǒng)，實現(xiàn)鎳含量的動態(tài)精準(zhǔn)控制；研發(fā)渣熔點動態(tài)調(diào)控工藝，通過精準(zhǔn)掛渣，將礦熱爐壽命提升到10年以上……

隨著一系列技術(shù)成果落地，兩道工序成功“牽手”。2010年，RKEF-AOD不銹鋼生產(chǎn)線在青拓集團誕生，實現(xiàn)了鎳鐵水100%熱送。2014年，《一種采用RKEF與AOD爐雙聯(lián)法冶煉不銹鋼的工藝》獲國家專利授權(quán)。

“這里顯示的是車間的兩條產(chǎn)線，一條是方坯連鑄機，一條是板坯連鑄機，應(yīng)用RKEF-AOD雙聯(lián)法冶煉工藝后，生產(chǎn)的板坯、方坯直接熱送到加熱爐，熱量得到充分利用，能耗也有效降低。”在青拓鎳業(yè)有限公司煉鋼車間控制室，指著控制屏幕，煉鋼部副部長周小明向記者介紹。

據(jù)了解，鉻鎳系不銹鋼RKEF-AOD雙聯(lián)法冶煉工藝流程，每噸可節(jié)電580千瓦時，工序成本降低330元以上，綜合煉鋼成本降幅超30%。“近三年，該工藝為集團節(jié)約超上億千瓦時的用電量，節(jié)能減排量達30多萬噸。”孔慶毛介紹。

工藝上新，讓青拓集團一躍成為不銹鋼行業(yè)翹楚。RKEF-AOD雙聯(lián)法新工藝不僅在國內(nèi)開花，還被推廣至印尼，年產(chǎn)量超過400萬噸。

拓寬市場新空間

一片不銹鋼的應(yīng)用有多廣泛？

家電、廚衛(wèi)制品、電梯面板、軌道交通……不銹鋼的身影出現(xiàn)在生活的方方面面。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2023年我國不銹鋼產(chǎn)量3600多萬噸，占全球產(chǎn)量62%左右，其中以304為代表的鉻鎳不銹鋼占比超過50%。

“鉻鎳不銹鋼的特點是鎳含量高。長期以來，我國鎳資源依賴進口，這成為不銹鋼生產(chǎn)‘卡脖子’問題，導(dǎo)致不銹鋼生產(chǎn)成本居高不下。”孔慶毛介紹。

生產(chǎn)圖

2018年以前，市場上304不銹鋼價格高，但屈服強度低，如用于承載結(jié)構(gòu)件就需要增厚，成本和碳排放均較高。美標(biāo)201和國內(nèi)201不銹鋼屈服強度較高，但耐蝕性差，使用壽命短。

成本低、強度高、耐蝕性好的不銹鋼既是市場空白，也是發(fā)展機遇。“可以說，誰先將新產(chǎn)品投入市場，誰就掌握了‘印鈔機’。”青拓研究院質(zhì)量管理部部長石顯云說。

抓住機遇、填補空白。一場圍繞不銹鋼生產(chǎn)技術(shù)革新的攻關(guān)，在青拓集團展開了。

“不銹鋼性能由各合金比例決定，要降低不銹鋼的生產(chǎn)成本，就得降低鎳的含量，我們嘗試用氮來代替鎳的部分功能。”孔慶毛介紹，由于氮含量難于精準(zhǔn)控制，鑄坯表面易出現(xiàn)氮氣孔、表面凹陷、帶鋼邊裂等問題，隨著氮含量增加，下游客戶加工不銹鋼也遇到難題。

第一爐試制失敗，100多萬元打了水漂。但技術(shù)攀高的決心，并未動搖。

派駐技術(shù)人員到一線緊盯生產(chǎn)、安排技術(shù)人員到終端跟蹤使用效果，瞄準(zhǔn)生產(chǎn)問題與用戶反饋，研究人員靶向發(fā)力，最終開發(fā)出AOD精準(zhǔn)吹氬控氮模型，精準(zhǔn)控制鋼液氮含量；研發(fā)含氮高強不銹鋼專用保護渣等，形成冶煉—連鑄—熱軋—退火—酸洗的全流程一貫制制造技術(shù)集成，攻克鑄坯表面氣孔和凹陷、熱軋帶鋼邊裂、表面脫皮缺陷等技術(shù)難題。

2018年，青拓集團全球首發(fā)資源節(jié)約型高耐蝕不銹鋼QN1803。“該產(chǎn)品的面世改寫了全球幾十年來節(jié)鎳奧氏體不銹鋼耐蝕性無法達到鉻鎳不銹鋼水平的歷史，鎳含量下降60%，材料強度提高30%，成本降低20%。”孔慶毛說。

“從0到1、從弱到強，只因為我們專注創(chuàng)新。”青拓集團行政部副總經(jīng)理劉永清說。

“雙碳”背景下，不銹鋼領(lǐng)域迎來了新的發(fā)展機遇。談到不銹鋼產(chǎn)品發(fā)展前景，劉永清充滿信心：“不銹鋼產(chǎn)品具有低碳屬性，它的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。相信隨著越來越多企業(yè)進行低碳轉(zhuǎn)型，公司的各種新型不銹鋼產(chǎn)品會迎來更廣闊的市場空間。”

來源：福建日報

編輯：陳娥

審核：藍青 周邦在