高耐蚀性能不锈钢板制备技术及其关键设备的研发与应用

1. 项目背景： 一方面，电力、轨道交通、建筑和军工等领域对高强度、高抗氧化、高耐蚀性不锈钢需求旺盛；另一方面，装饰、食品机械、家电、厨房用具等行业对低成本不锈钢有巨大需求。项目以社会实际需求为导向，在江苏省产学研联合创新资金等的资助下，多年攻关，研发出了高耐蚀、高强度、低磁不锈钢热轧钢板和高耐蚀、低成本的高锰奥氏体钢板，完成了高硼低合金基高速钢轧辊的研制及其摩擦学行为研究，完善了不锈钢轧制理论。上述研究成果在发电机护环轧制上获得成功应用，获得多项突破性成果。

2. 主要技术内容： (1) 发明了强度高、耐蚀性好、低磁性能稳定优良的低磁不锈钢，攻克了保证良好的腐蚀性能条件下，极大稳定奥氏体组织，以及在强烈的冷变形后低磁性能依然稳定的难题，获得了稳定的制造工艺。发明了含Cr、N元素且成本较低具有耐蚀性能的高锰奥氏体钢板，突破了无镍低铬低成本不锈钢设计制造技术，轧制工艺和热处理工艺实现了稳定化生产，有效地拓宽了高锰奥氏体钢的应用范围。 (2) 针对中国硼资源丰富，发明了一种不含铌、钴等昂贵合金元素的高硼低合金基高速钢复合轧辊，攻克了高速钢轧辊离心复合成形技术，使高硼高速钢辊身与球墨铸铁辊芯实现无缺陷冶金结合，解决了高硼低合金高速钢轧辊熔体变质处理技术难题，优化了复合轧辊的热处理工艺。以接触力学为理论基础，建立了轧辊周向应力分布及随时间变化的函数关系，明确了塑性变形机制与残余应力的产生机理，提出实用的滚动摩擦力计算方法，实现了轧辊的规模化制备和工业化应用，有力推动了高速钢轧辊的高质化与规模化生产。 (3) 揭示了复合剧烈塑性变形工艺成形机理，系统提出了超细晶材料晶粒细化及强韧化机制。该项目揭示了复合剧烈塑性变形条件下坯料变形机理，阐明了静水压力、累积应变量和变形温度等关键因素对超细晶材料微观组织和力学性能的影响规律，从根本上揭示了“变形工艺-微观组织-力学性能”三者之间的内在联系，成功实现坯料连续、复合、高效变形，无损伤地制备出组织完全致密、晶粒尺寸细小，且具有高强度、良好塑韧性及超耐磨特性的大尺寸块体高性能材料。 (4) 研制了汽轮机发电机组中承受应力最高的转子护环，开发了生产效率高，且表面质量好、晶粒组织均匀的发电机护环制造方法，解决了传统的发电机护环需多个锻造步骤，加热火次较多，制造工艺流程冗长，而且护环锻件的表面纹理严重，晶粒粗大且不均匀，生产效率较低的问题，产品具有较高的强度、塑性和良好的磁导率、热膨胀率等优点。

3. 应用推广及取得的经济社会效益： 该项目技术成果已应用于电力、轨道交通、建筑和军工及装饰、食品机械等领域的100多家企业。近二年新增销售额6533万元，新增利润817.8万元，新增税收547万元。

4. 授权知识产权情况： 该项目授权发明专利19项、实用新型专利25项，研究成果产生了重要的学术和社会影响。

1、项目背景：一方面电力、轨道交通、建筑和军工等领域对高强度、高抗氧化、高耐蚀性不锈钢需求旺盛，另一方面，装饰、食品机械、家电、厨房用具等行业对低成本不锈钢有巨大需求。项目以社会实际需求为导向、在江苏省产学研联合创新资金等的资助下，多年攻关，研发出了高耐蚀、高强度、低礠不锈钢热轧钢板和高耐蚀、低成本的高锰奥氏体钢板，完成了高硼低合金基高速钢轧辊的研制及其摩擦学行为研究，完善了不锈钢轧制理论，上述研究成果在发电机护环轧制上获得成功应用，获得多项突破性成果。 2、主要技术内容：(1)发明了强度高、耐蚀性好、低磁性能稳定优良的低磁不锈钢，攻克了保证良好的腐蚀性能条件下，极大稳定奥氏体组织，以及在强烈的冷变形后低磁性能依然稳定的难题，获得了稳定的制造工艺；发明了含Cr、N元素且成本较低具有耐蚀性能的高锰奥氏体钢板，突破了无镍低铬低成本不锈钢设计制造技术，轧制工艺和热处理工艺实现了稳定化生产，有效地拓宽了高锰奥氏体钢的应用范围。(2)针对中国硼资源丰富，发明了一种不含铌、钴等昂贵合金元素的高硼低合金基高速钢复合轧辊，攻克了高速钢轧辊离心复合成形技术，使高硼高速钢辊身与球墨铸铁辊芯实现无缺陷冶金结合，解决了高硼低合金高速钢轧辊熔体变质处理技术难题，优化了复合轧辊的热处理工艺。以接触力学为理论基础，建立了轧辊周向应力分布及随时间变化的函数关系，明确了塑性变形机制与残余应力的产生机理，提出实用的滚动摩擦力计算方法，实现了轧辊的规模化制备和工业化应用，有力推动了高速钢轧辊的高质化与规模化生产。(3)揭示了复合剧烈塑性变形工艺成形机理，系统提出了超细晶材料晶粒细化及强韧化机制。该项目揭示了复合剧烈塑性变形条件下坯料变形机理，阐明了静水压力、累积应变量和变形温度等关键因素对超细晶材料微观组织和力学性能的影响规律，从根本上揭示了“变形工艺-微观组织-力学性能”三者之间的内在联系，成功实现坯料连续、复合、高效变形，无损伤地制备出组织完全致密、晶粒尺寸细小，且具有高强度、良好塑韧性及超耐磨特性的大尺寸块体高性能材料。(4)研制了汽轮机发电机组中承受应力最高的转子护环，开发了生产效率高，且表面质量好、晶粒组织均匀的发电机护环制造方法，解决了传统的发电机护环需多个锻造步骤，加热火次较多，制造工艺流程冗长，而且护环锻件的表面纹理严重，晶粒粗大且不均匀，生产效率较低的问题，产品具有较高的强度、塑性和良好的磁导率、热膨胀率等优点。 3、应用推广及取得的经济社会效益：该项目技术成果已应用于电力、轨道交通、建筑和军工及装饰、食品机械等领域的100多家企业。近二年新增销售额6533万元，新增利润817.8万元，新增税收547万元。 4、授权知识产权情况：该项目授权发明专利19项、实用新型专利25项，研究成果产生了重要的学术和社会影响。