中国钢铁工业协会国内场开拓奖奖励条例冶金科学技术奖.docx
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中国钢铁工业协会国内场开拓奖奖励条例冶金科学技术奖
中国钢铁工业产品开发市场开拓奖申报书
一、项目基本情况
编号：
项目名称
青岛特殊钢铁有限公司1960MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用离线盐浴处理（QWTP）盘条
完成单位
青岛特殊钢铁有限公司
项目起止时间
2015年7月 ～2018年3月
用于生产时间
2016年10月
项目基本情况
1.项目背景
根据桥梁行业技术发展现状，目前千米以上的特大跨度桥梁，全部为悬索桥或斜拉索桥。
大跨度悬索桥和斜拉桥是现代桥梁代表结构，由高强度钢丝为主体组成的桥梁缆索系统是悬索桥、斜拉桥主要承重传力结构。
这些缆索结构的主要材料就是桥梁缆索钢丝。
大跨度桥梁缆索既长期承受动载和静载，又长期暴露在风雨、潮湿和受污染空气的环境中。
既承受“荷载应力”和“应力疲劳”，又有“金属腐蚀”、“应力腐蚀”、“疲劳腐蚀”等，缆索结构容易遭受应力和腐蚀破坏失效，对盘条质量提出非常高的要求。
中国大桥设计水平和建设能力虽然处于世界前列，但因桥梁缆索钢丝用盘条生产技术要求很高，生产难度大，所需盘条原料却主要依靠从日本进口，国内只有极个别钢厂生产的低级别桥梁缆索钢丝用盘条得到用户认可，制约了桥梁行业的发展。
青岛特殊钢铁有限公司从2012年开始进入桥梁缆索钢丝用盘条研发领域，通过斯太尔摩风冷工艺生产的热轧盘条满足了1670MPa、1770MPa级等低级别桥梁缆索用镀锌钢丝的要求。
但当进行1960MPa及更高级别桥梁缆索钢丝的开发时，传统风冷工艺盘条无法满足其对原料盘条的要求，为此青岛特钢自主设计建造了QWTP（QingdaoWireToughnessPatenting，线材韧化处理）生产线，通过离线盐浴索氏体处理工艺保证盘条原料的组织性能，实现1960MPa及更高级别缆索用盘条原料的国产化。
2.项目目标
开发出1960MPa及更高级别缆索用盘条，实现国产化。
3.主要技术管理路线
（1）冶炼和连铸
在青岛特钢热轧盘条QS82Mn和与科研院所的合作开发基础上，结合青岛特钢QWTP工艺特点，制定了5mm1960MPa级（盘条原料牌号PQS87Mn）和6.2mm1960MPa级（盘条原料牌号PQS87MnSi-YSG）镀锌钢丝用盘条的成分体系。
与钢铁研究总院联合承担国家科技支撑计划课题《特殊钢高洁净冶炼、均质化凝固技术与棒线材生产线应用示范》中子课题《转炉“双联法”特殊钢生产新工艺开发与棒线材高精度轧制和组织性能控制技术》的研发。
连铸机配备中间包等离子加热、凸辊轻压下、动态配水、结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌等先进设备，控制桥梁缆索用钢连铸坯内在组织；并采用全程保护浇铸、大包下渣检测、中间包冶金等技术控制钢水洁净度。
（2）盘条轧制
为了保证离线盐浴索氏体化处理对盘条原料的组织性能要求，对高线坯料加热和控轧控冷参数进行精细化控制。
在1960MPa级镀锌钢丝用钢盘条轧制过程中，考虑不同环境温度、盘条规格以及化学成分最终确定了缆索系列盘条加热和控轧控冷工艺。
（3）QWTP工艺
热轧盘条由于风冷工艺特点，盘条通条的组织性能均匀程度和强度均无法满足1960MPa强度级别镀锌钢丝对原料的要求。
为此，青岛特钢投资2000余万自主设计建造了QWTP生产线，是国内钢铁企业中第一条线材离线盐浴索氏体化处理专业生产线，也是具有独立知识产权世界上唯一的“线材离线盐浴处理”环保型生产线。
QWTP生产线可生产以1960级及以上桥梁缆索镀锌钢丝用盘条为代表的优质高碳钢热处理盘条。
青岛特钢QWTP生产线工艺流程为：
盘条表面除鳞处理、盘条放线、盘条加热奥氏体化、盘条等温盐浴处理、盘条表面清洗、盘条收线。
4.实施过程中的主要创新
在项目研发过程中，总结出关键性控制工艺及创新点如下：
①设计建造以盐浴为冷却介质、适用于超高强度钢盘条等温索氏体化处理的环保型热处理生产线QWTP，实现了盘条离线盐浴索氏体化处理的工业化生产。
通过QWTP处理，消除风冷盘条冷速偏低和不均而带来的不良组织和通条性能差异过大问题，实现盘条快速冷却和等温相变，大大提高盘条强度和组织性能的均匀性。
以盐浴为冷却介质进行离线索氏体化处理，又避免了传统铅浴处理线存在的环保问题。
②QWTP产线盘条的等温索氏体化转变。
QWTP产线的盐浴槽长容积较大，可容纳近百吨熔盐，其长度能保证盘条心部成分偏析区域有足够的时间转变为索氏体组织。
盐浴槽体设置导流槽和搅拌器，盐液顺着导流槽方向流动，形成涌泉式的流场能保证槽内盐浴的温度均匀性，从而保证了盘条组织和性能的均匀性。
③QWTP产线对盘条阻力和张力的平衡控制。
QWTP产线处理的盘条主要为直径φ12mm以上的大规格桥梁缆索用盘条，盘条的超高强度导致其矫直和卷取均较为困难。
通过理论计算和机械结构的优化改造，使盘条收到的阻力与自身张力达到平衡，既保证了尺寸精度又能顺利生产。
④QWTP产线对盘条表面质量的控制
通过对QWTP产线从放线机组后各级导辊、分线梳，加热炉内导槽，盐浴槽内导辊及收线机组前各级导线及矫直辊等辅助机械设备的改造，实现对盘条热处理过程中表面质量的控制。
⑤QWTP产品成分体系设计
根据前期生产试验以及充分发挥青岛特钢QWTP处理线的优势，确定了以C、Si、Mn为主，控制P、S、Ni、Cu等残余元素含量的纯净钢成分体系。
5.主要实施效果和贡献
以青岛特钢QWTP处理PQS87Mn盘条为原料桥梁缆索钢丝已经通过用户验收，盘条成分性能稳定、偏析控制良好，满足用户要求，已完成向虎门二桥项目10000吨供货；PQS87MnSi-YSG盘条试验经过监理单位和第三方检测单位见证、检测，并经国家建筑材料质量监督检验中心和国家钢丝绳产品质量监督检测中心检测，技术指标符合杨泗港大桥主缆钢丝的要求，已完成向杨泗港大桥项目13000吨供货。
青钢QWTP产品替代了进口盘条，大大降低大桥建设成本，填补了国内1960Mpa级桥梁缆索镀锌钢丝用盘条原料的空白，同时QWTP处理线避免了传统铅浴处理线存在的环保问题，具有重要的经济意义和社会意义。
6.与国内外先进指标的对比
化学成分是决定盘条显微组织的基础条件，它不仅关系到线材的加工性能，而且对盘条各项性能指标起到关键作用。
针对国外在线盐浴（S87BM、S92AM）和国内离线铅浴盘条（B87SiQL）的化学成分和力学性能检验结果如表1、2。
通过对比可以看出，不同企业进行1960MPa强度级别桥梁缆索镀锌钢丝用盘条研制过程中，采用了不同成分设计理念。
力学性能方面，外国在线盐浴S87BM、国内离线铅浴B87SiQL抗拉强度高于青岛特钢PQS87Mn，断面收缩率相近。
强度级别相近的S92AM和PQS87MnSi-YSG盘条，QWTP盘条塑性指标优于DLP盘条。
表1不同厂家盘条的化学成分对比（wt％）
钢种
C
Si
Mn
P
S
Al（S）
N/ppm
O/ppm
S87BM
0.88
0.90
0.74
0.009
0.0032
0.023
31
9
0.86
0.82
0.71
0.010
0.0026
0.028
29
11
S92AM
0.88
1.00
0.33
0.013
0.005
0.031
65
17
B87SiQL
0.84-0.92
0.8-1.2
0.55-0.85
≤0.015
≤0.015
0.01-0.04
≤30
≤60
PQS87Mn
0.87
0.53
0.71
0.01
0.002
0.037
40
14
PQS87MnSi-YSG
0.88
1.00
0.59
0.008
0.002
0.046
47
12
表2不同厂家盘条的力学性能对比
工艺
钢种
规格/mm
抗拉强度/MPa
面缩率/%
在线盐浴
S87BM
12.5
1360
39
S87BM
13
1369
39
S92AM
14
1407
30
离线铅浴
B87SiQL
12.5
1360
38
青岛特钢QWTP
PQS87Mn
13
1320
40
PQS87MnSi-YSG
14
1423
36
7.体现的社会作用和经济效益
前期桥梁缆索镀锌钢丝用盘条主要依靠进口，随着该类产品的开发成功，大大增加了桥梁建设行业中国产盘条的使用量，减少了镀锌钢丝生产企业的生产成本，填补了国内1960MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用盘条原料的空白；随着桥梁缆索镀锌钢丝强度级别的提高，减少了钢材的使用量，并且在盘条的处理上由盐浴代替了铅浴，达到节能降耗和环保的目的，带来了较大的经济意义和社会意义。
青钢1960MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用盘条从2016年10月开始批量生产，到2018年3月共创造经济效益1750.52万元。
（不超过3000个汉字）
二、创造性贡献要点
一、生产工艺技术装备创造性贡献要点
1.本生产线首次实现了采用离线盐浴进行线材索氏体化处理的工业化生产。
2.剥壳机组适用于12-16mm的超高强度盘条，最大速度为60m/min，剥壳轮配合钢刷使用，除锈率达90%以上。
3.可控气氛燃气加热炉用于线材奥氏体化加热，采用天然气燃气辐射管加热。
4.盐浴槽长容积较大，可容纳近百吨熔盐，其长度能保证盘条心部成分偏析区域有足够的时间转变为索氏体组织。
5.盐清洗机具有盐水分离装置，清洗盘条后形成的盐溶液达到一定浓度后，可将收集的盐介质加入盐槽重复利用，无任何固体或液体废弃物排放。
6.通过对放线机阻尼及热处理主线上所有分线、导线辊、矫直辊和收线机各组矫直辊的合理设计，减小热处理过程中盘条的张力，从而减轻或避免盘条被拉细。
7.所有与盘条直接接触的设备均进行防护，防止造成盘条擦划伤等表面缺陷。
二、管理创造性贡献要点
1.建立成熟高效的技术管理体系；
2.生产厂全部实行标准化作业和精益化管理。
三、节约社会资源与保护环境的创造性要点
1.青钢QWTP产品替代了进口盘条，大大降低大桥建设成本，填补了国内1960Mpa级桥梁缆索镀锌钢丝用盘条原料的空白。
2.1960Mpa及以上级桥梁缆索镀锌钢丝用盘条的应用，代替低级别钢丝用盘条，节省了盘条的使用量，节约了资源。
3.以盐浴代替传统的铅浴，且所使用的盐浴介质无任何有害于环境或人体的废气、废液等排放，是环保型热处理生产线，大大减少了铅对环境的污染。
四、主要专有技术和专利介绍
1.设计建造以盐浴为冷却介质、适用于超高强度钢盘条等温索氏体化处理的环保型热处理生产线QWTP，实现了盘条离线盐浴索氏体化处理的工业化生产。
2.QWTP产线盘条的等温索氏体化转变。
3.QWTP产线对盘条阻力和张力的平衡控制。
4.QWTP产线对盘条表面质量的控制
5.QWTP产品成分体系设计
6.1960MPa及以上级桥梁缆索镀锌钢丝用盘条盐浴处理方法及设备,专利1申请号：
201611080447.X
7.一种盘条盐浴处理设备，专利2申请号：
201621300892.8。
（分条目表达，要点简洁清晰，不够可加页）
三、数 据 对 比
1.产品指标对比（性能、成分、精度、表面质量、包装、批量稳定性……）
指标科目
本企业产品数据
先进产品A数据
先进产品B数据
钢种
PQS87Mn
S87BM
B87SiQL
生产方式
离线盐浴
在线盐浴
离线铅浴
C
0.87
0.88
0.86
0.84-0.92
Si
0.53
0.9
0.82
0.8-1.2
Mn
0.71
0.74
0.71
0.55-0.85
P
0.01
0.009
0.01
≤0.015
S
0.002
0.0032
0.0026
≤0.015
N/ppm
40
31
29
≤30
O/ppm
14
9
11
≤60
规格/mm
13
12.5
13
12.5
抗拉强度/MPa
1320
1360
1369
1360
面缩率/%
40
39
39
38
指标科目
本企业产品数据
先进产品A数据
钢种
PQS87MnSi-YSG
S92AM
生产方式
离线盐浴
在线盐浴
C
0.88
0.88
Si
1
1
Mn
0.59
0.33
P
0.008
0.013
S
0.002
0.005
N/ppm
47
65
O/ppm
12
17
规格/mm
14
14
抗拉强度/MPa
1423
1407
面缩率/%
36
30
关于对比指标含义和对比进口产品指标说明
化学成分是决定盘条显微组织的基础条件，它不仅关系到线材的加工性能，而且对盘条各项性能指标起到关键作用。
不同企业进行桥梁缆索镀锌钢丝用盘条研制过程中，根据各大桥指标要求和镀锌钢丝企业要求，采用了不同成分设计理念，所用盘条规格也会有差异。
力学性能方面，外国在线盐浴S87BM、国内离线铅浴B87SiQL抗拉强度高于青岛特钢PQS87Mn，断面收缩率相近。
强度级别相近的S92AM和PQS87MnSi-YSG盘条，QWTP盘条塑性指标优于DLP盘条。
2.生产工艺技术指标对比（成材率，生产周期，交货期，
指标科目
本企业指标
国外企业A生产指标
国外企业B生产指标
成材率
90%
89%
关于对比指标含义和对比企业指标的说明
3.环境资源指标对比（能耗、排污、
监测点位置
监测项目
排放浓度（mg/m3）
山东省排放浓度限值（mg/m3）
焦炉尾气烟囱
二氧化硫
41
50（国标）
氮氧化物
203
500（国标）
颗粒物
6.4
30（国标）
烧结机脱硫设施出口
二氧化硫
49
100
氮氧化物
160
300
颗粒物
27.3
30
烧结机机尾及配料除尘器
颗粒物
7.4
20
推焦除尘地面站
颗粒物
2.4
20
高炉矿焦槽除尘
颗粒物
3.8
20
高炉喷煤主厂房除尘器
颗粒物
3.5
25
炼钢C－1除尘系统
颗粒物
4.0
15
炼钢C－2除尘系统
颗粒物
3.3
15
高炉出铁场及炉顶除尘系统
颗粒物
5.0
20
原料场L1～L3转运站低压脉冲布袋除尘器
颗粒物
3.2
20
关于对比指标含义和先进企业的说明
4.市场占有情况指标（占国内消费量的比例）
中国市场占有率
本产品占有率
进口产品合计
先进企业A数据
先进企业B数据
去年
36.5%
0
15.9%
前年
大前年
5.本产品国外市场占有率（占全国出口本产品量的比例）
国外市场占有率
本产品占有率
出口产品合计
先进企业A数据
先进企业B数据
去年
前年
大前年
（简明写明要点，不够可加页）
四、效 益 计 算
效益计算（近3年数据计算）
1.经济效益
自2016年10月开始批量投产后，到2018年3月共生产桥梁缆索镀锌钢丝用盘条22616.553.吨，按每吨钢创效774元计算，可创造经济效益1750.52万元。
2.社会效益
前期桥梁缆索镀锌钢丝用盘条主要依靠进口，随着该类产品的开发成功，大大增加了桥梁建设行业中国产盘条的使用量，减少了镀锌钢丝生产企业的生产成本，填补了国内1960MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用盘条原料的空白；随着桥梁缆索镀锌钢丝强度级别的提高，减少了钢材的使用量，并且在盘条的处理上由盐浴代替了铅浴，达到节能降耗和环保的目的。
（以列表表示为主，简述计算依据。
叙述放在基本情况介绍中）
尚存在问题和进一步发展的目标
由于青岛特钢QWTP处理线投产时间较短，短期内需要大幅度提高产能来保证桥梁工期，因此如何在现有基础上，进一步增加产能是目前青岛特钢QWTP项目面临的问题。
后续青岛特钢将高线轧制和QWTP处理相结合，开发在线盐浴处理线。
（限800个汉字）
五、主要完成单位情况
单位名称
青岛特殊钢铁有限公司
第1单位
单位性质
A研究院所；B学校；C社会团体；D事业单位；
√E国有企业；F民营企业；G其他
法定代表人
钱刚
职 务
董事长
联系人
联系部门
联系人手机
联系人座机
联系人传真
联系人email
通讯地址及邮政编码
青岛市西海岸新区泊里镇集成路1886号邮编266409
单
位
主
要
贡
献
青岛特钢自主设计建造了QWTP线材韧化处理生产线，通过离线盐浴索氏体处理工艺保证盘条原料的组织性能，实现1960MPa及更高级别缆索用盘条原料的国产化，替代了进口盘条，大大降低大桥建设成本，填补了国内1960Mpa级桥梁缆索镀锌钢丝用盘条原料的空白，同时QWTP处理线避免了传统铅浴处理线存在的环保问题。
声
明
申报书所填写内容完全真实、有效，并已经经过保密审查，允许向社会公开；同意中国钢铁工业协会及其委托单位就申报书内容进行编辑、修改、发布和出版，无须再次获得本单位认可或授权。
特此声明
单位法人代表签字
单位盖章
六、附件目录
1.技术、质量、环境检测、监测及认证文件
缆索检测报告、科学技术成果评价报告
2.创造性证明
专利证书受理通知书
3.市场开拓证明
用户证明
升级会员 