中國鋼鐵工業產品開發市場開拓獎申報書一、項目基本情況編號：項目名稱武鋼大型原油儲罐用調質高強度鋼完成單位武漢鋼鐵（集團）公司項目起止時間1998年1月2007年6月用于生產時間1999年1月項目基本情況項目背景：隨著低合金高強度（HSLA）鋼的普遍工程應用，工程結構越來越朝著大型化、輕量化方向發展，如大型原油儲罐、大型球罐、海洋采油平臺、大跨度橋梁、大型管線等，這一發展趨勢一方面促進了對鋼鐵材料高強度、高韌性的開發，另一方面也帶動了高效率焊接工藝方法（如大線能量氣電立焊、電渣焊等）的工程應用，此兩方面的同步發展已成為近現代冶金科學工作者共同關注的焦點。1997年，燕山石化公司首次提出了建造10萬立方米原油儲罐的國產化需求，但是經過近一年的國產化選材試驗，發現當時的高強度鋼板（如07MnCrMoV系列鋼）盡管可以滿足對母材的強度、韌性設計要求，而其大線能量焊接接頭的強韌性急劇劣化，無法進行工程應用。為此，武鋼聯合中國通用機械工程總公司、合肥通用機械研究所、燕山石化等單位成立課題組，自主開展了大型原油儲罐專用的抗拉強度610MPa級大線能量焊接用鋼開發及其工程應用研究工作。通過課題組各成員單位的共同努力，歷時一年，以武鋼企業牌號WH610D2命名的大型儲罐專用鋼研制成功，并通過了全國壓力容器標準化技術委員會的新材料技術評審。19992000年，WH610D2鋼板成功應用于燕山石化4臺10萬立方米原油儲罐建造工程，累計生產供貨3200噸。1999年，WH610D2鋼通過了原國家冶金局主持的技術鑒定；2000年獲得湖北省科技進步一等獎；2003年，該鋼納入了武鋼負責制定的強制性國家標準GB19189-2003壓力容器用調質高強度鋼板，納標鋼號為12MnNiVR。2004年，國家石油戰略儲備庫建設一期工程正式啟動，共需建造10萬立方米原油儲罐164臺，調質高強度鋼板需求量達13萬余噸。為此，國家發改委能源局組織成立了以中國鋼鐵工業協會、中石油、中石化等行業單位為主的聯合攻關組，并由武鋼擔綱12MnNiVR（WH610D2）鋼推廣應用工作。承擔攻關任務后，武鋼除了繼續加大WH610D2鋼板在民用大型原油儲罐建造工程的應用力度、及時向儲備基地工程免費提供焊接工藝評定用試驗鋼板外，還果斷決策，自籌資金4億多元對原有調質高強度鋼板生產線進行改造，使武鋼調質鋼年產能由不足5萬噸擴大到12萬噸，適時地滿足了國家儲備基地等工程需要。截至2007年6月，武鋼已承接10萬立方米原油儲罐合同近150臺，累計生產供貨12MnNiVR(WH610D2)鋼板約12萬余噸，創造了巨大的企業效益和社會效益。項目目標：1. 12MnNiVR(WH610D2)鋼的化學成分符合表1的規定。表1 化學成分（熔煉分析，%）CSiMnPSCrMoVNiCeqPcm51.201.600.0180.0100.300.300.060.500.450.25 注：(1)允許添加其他微量元素。 (2) Ceq =C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 (%) Pcm =C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B (%)2. 12MnNiVR(WH610D2)鋼板的力學性能和冷彎性能符合表2的規定。表2 力學性能和冷彎性能取向板厚ReLRmAAKV /J冷彎(表層取樣)及部位/mm/MPa/MPa/%平均值最小值b=2a,180橫向 t/4126049061073017-158056d=3a3. 12MnNiVR(WH610D2)鋼板經線能量100kJ/cm的氣電立焊焊接后，焊接接頭熱影響區-15平均AKV47J，單個AKV33J；抗拉強度Rm610730MPa。4. 取得國內10萬m3大型原油儲罐工程用鋼60%以上的市場份額。主要技術管理路線生產工藝流程：高爐鐵水鐵水脫硫轉爐冶煉RH真空處理連鑄鑄坯清理鑄坯加熱軋制調質熱處理檢查、檢驗、探傷入庫發貨。在技術管理過程中，武鋼成立了“國家石油儲備庫建設用鋼生產、技術推進組”（集技術、生產、質檢、銷售、儲運、售后服務于一體，全面負責協調生產供貨過程中的相關事宜，并對公司戰線主管領導負責），并制定下發“生產質量計劃”（全面承接訂貨技術條件內容，A標準），要求各相關單位遵照執行。各相關單位又制定相應的內控標準（B標準）進行生產，同時，按“鋼板工廠監造大綱”要求，全面接受監造方監造。在生產組織方面，銷售中心負責組織訂單，生產技術部負責安排生產計劃，各生產廠按質量計劃要求生產，技術質量部負責工藝監督及產品質量檢驗驗收，監造方確認，儲運公司負責發貨，用戶服務辦公室負責售后質量跟蹤。每月月底，推進組召開推進例會，總結當月生產、供貨情況，協調解決過程問題，承接用戶新的技術要求，布置下月重點工作計劃。實施過程中的主要創新1. 技術創新國內首次克服了大線能量焊接帶來的焊接接頭脆化的問題，12MnNiVR鋼完全能承受大線能量（50100kJ/cm）焊接，大大提高了焊接效率。同時打破了國外企業對我國的技術壟斷，提高了我國鋼鐵材料的研發技術水平。2. 標準創新制定壓力容器用調質高強度鋼板國家標準，并成為我國第一個向WTO成員國通報的強制性國家標準。該標準填補了國內空白，也推動我國壓力容器用調質高強度鋼品種開發及工程應用步伐，大幅度提高我國大型壓力容器設備用鋼國產化率及整體技術水平。主要實施效果和貢獻1. 打破了國外的技術壟斷，實現了大線能量焊接用鋼的國產化。2. 帶動國內相關鋼廠研發成功大型原油儲罐用鋼，全面實現大型原油儲罐用大線能量焊接鋼國產化。國家戰略石油儲備基地一期工程總計有164臺10萬m3原油儲罐，其中武鋼生產了76臺，帶動國內鋼廠生產了104臺，國產化率高達63.4%。而在2004年前，除武鋼在燕山石化應用4臺10萬m3原油儲罐外，國內全部依賴進口。與國內外先進指標的對比國外JIS G3115標準、GB19189-2003及武鋼實際供貨技術條件見下表，其中武鋼與進口鋼板具體成分和實物性能對比見附件。廠 家標 準化學成分（%）性能CPSPcmAKV /J日本JFEJIS G31150.180.0300.0300.28縱向-1047中 國GB19189-20030.150.0250.0100.26橫向-2047武 鋼鎮海基地等供貨技術條件0.150.0200.0100.24橫向-1580注：Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B武鋼的P、S等雜質元素要求更低，C含量和Pcm更低，鋼板的焊接性更好；鋼板力學性能試驗取樣方法為橫向，比日本更加嚴格；沖擊韌性指標比日本高，實物性能更好。體現的社會作用和經濟效益1. 打破了日本長期以來的技術壟斷，提高了我國鋼鐵產品的研發能力。一直以來日本壟斷著該項技術，對我國的技術研發工作進行打壓。1997年武鋼首先將大線能量焊接用鋼國產化，1999年首次進行國產化應用，加速了2004年后寶鋼、舞陽鋼廠、鞍鋼、濟鋼等國內鋼廠開展的大線能量焊接用鋼國產化工作。2. 打破了日本企業的長期價格壟斷，為我國節約了大量外匯。一直以來日本是我國大線能量焊接用鋼的惟一供貨商，價格壟斷十分明顯，且不保證供貨期，給我國的原油儲備工程帶來了極大的制約。在國家一期戰略石油儲備基地建設過程中，總計有164臺10萬m3原油儲罐，其中進口60臺儲罐，而武鋼一家就提供了76臺，占戰略石油儲備工程一期項目的46.3%，占國產化的73.1%。按國家石油儲備基地實際到貨的鋼板平均價格9300元/噸計算，對照進口鋼板平均12400元/噸，一期工程采用武鋼12MnNiVR鋼后，節約投資約1.69億元，節約外匯約6695萬美元。二、創造性貢獻要點一、生產工藝技術裝備創造性貢獻要點1、氧化物冶金技術的創造性應用近年來，日本學者將鋼中有害夾雜物變性為有益的細小、彌散分布的孕育劑，作為相變核心，從而改變夾雜物對鋼材性能的影響，提高鋼材強度和韌性的方法稱為“氧化物冶金”。武鋼研發人員采用最佳優化的微合金成分設計和氧化物冶金原理，提出了鋼中的氮、氧有害夾雜變質為有利夾雜的微量元素平衡公式：0.0020N-Ti/3.4-B/0.770，解決了在冶煉過程中氮、氧化物易于偏聚長大的難題，在鋼中形成彌散分布的高熔點氮、氧化物第二相質點TiN、Ti2O3等。它們不僅釘扎原奧氏體晶界，阻止晶粒粗化，而且在大線能量焊接條件下，作為針狀鐵素體（AF）的相變核心，在原奧氏體晶粒內形成位向各異的細小針狀鐵素體，細化組織，使粗晶熱影響區（CGHAZ）組織轉變為以AF為主。這種AF本身較穩定，不易長大，具有優良的韌性、較大的應變抗力和位錯密度，且交錯排列，從而達到了抑制焊接CGHAZ晶粒粗化的目的，保證了鋼板可以承受大線能量焊接。二、管理創造性貢獻要點1、成立大罐鋼推進組成立包括研發、煉鋼、軋鋼、熱處理、探傷、檢驗檢查、銷售、用戶服務、運輸等密切相關人員組成一個團隊，各組員及時相互聯系進行信息反饋、分析問題，及時的解決問題，有力的推動了大型原油儲罐用鋼的生產和合同執行。2、開展每月例會制度推進組每月月底召開生產推進會，匯報各生產環節的情況，提出存在的問題，推進組內部相互協商并進行解決，有力的保證了大型原油儲罐用鋼的生產質量，大大提高了該鋼的性能合格率。三、節約社會資源與保護環境的創造性要點1、大大節約了鋼材，減少了鋼材生產能耗由于該鋼板強度高，韌性好，相對16MnR來說，所需鋼板的厚度大大減少，從而大大節約了鋼材，減少了鋼材的生產能耗。2、焊前不預熱，焊后不需熱處理，大大減少了熱處理能耗當該鋼厚度50mm時，具有焊前不預熱、焊后不用熱處理消除焊接應力等特點，大大減少了熱處理能耗，節約了能源，減少了對環境的污染。四、主要專有技術和專利介紹1、專利技術1.1、大線能量低焊接裂紋敏感性鋼的生產方法項目名稱：大線能量低焊接裂紋敏感性鋼的生產方法專利號：ZL 02 1 15877.0專利介紹：該發明涉及一種60kg及70kg級大線能量低焊接裂紋敏感性系列高強鋼及其生產方法，屬低合金鋼制造領域。該發明鋼在成分設計上采用低碳、Ti-Al-B復合加入及Ni-Nb-V-Cu-Mo-Zr-RE中的兩種或兩種以上復合加入。利用調質熱處理得到回火索氏體組織，同時利用Ti、Nb或V、Cu等復合沉淀析出作用獲取高強度。經軋制及調質熱處理后，具有極優綜合機械性能、冷熱加工性能、抗大線能量（50kJ/cm150kJ/cm）焊接性能。利用該發明鋼可進行手弧焊、埋弧焊、氣體保護焊、電渣焊或氣電焊等方法的焊接，能有效減低焊接施工強度，提高焊接效率，可廣泛用于原油、石化、化工、工程機械、水電及船舶等行業。1.2、大線能量焊接高韌性抗鋅液腐蝕用鋼及其生產方法項目名稱：大線能量焊接高韌性抗鋅液腐蝕用鋼及其生產方法專利號：ZL 01 1 28476.5專利介紹：本發明涉及一種大線能量焊接高韌性抗鋅液腐蝕用鋼及其生產方法，屬低合金鋼制造領域。本發明采用Ti的復合氧化物獲得抗大線能量(50kJ/cm)焊接性能，以Nb、V等微合金元素提高鋼的強度，用Cu、Ni、B、RE提高抗鋅液腐蝕性能。本發明鋼經轉爐吹煉，真空處理，控制軋制，在12501320燒鋼，軋制溫度11801000或950以下，累計壓下率50。本發明鋼生產方法簡便、高效，生產和制造成本低，具有極優良的高溫強度、冷熱加工性能、焊接性能和抗鋅液腐蝕性能，最適合用于制作鋅鍋、熔融鋅液中用的大型象鼻子、沉沒輥和防震輥及其掛臂等鋅液腐蝕環境下工作的設備及備件。1.3、大線能量焊接非調質高韌性低溫鋼及其生產方法項目名稱：大線能量焊接非調質高韌性低溫鋼及其生產方法專利號：ZL 01 1 28316.5專利介紹：本發明涉及一種大線能量焊接非調質高韌性低溫鋼及其生產方法，屬低合金鋼制造領域。本發明鋼主要含有C、Si、Mn、P、S、Al、Ti、N、B，此外還含有Cu、Ni、Nb、V、Mo、RE中的一種或一種以上，余量為Fe，采用Ti-B的復合氧化物獲得抗大線能量(50kJ/cm)焊接性能，通過降低碳及夾雜物含量，提高鋼的低溫韌性。本發明鋼以非調質狀態交貨，生產工藝簡單，鋼材成本低廉，在各冶金企業均可實施，并可大大提高工程結構的焊接效率，降低制造成本。本發明鋼最適合作為低溫球罐、儲罐、其他大型低溫容器及高寒地區使用的工程機械用鋼。三、數據對比1、產品指標對比(性能、成分、精度、表面質量、包裝、批量穩定性)指標科目本企業產品數據先進產品A數據先進產品B數據性能ReL平均值585MPa600MPa/Rm平均值665MPa670MPa/成分碳含量平均值0.10%0.085%/磷含量平均值0.014%0.012%/硫含量平均值0.005%0.002%/精度0.10mm1.10mm0mm1.00mm/表面質量良好，無缺陷良好，無缺陷/包裝完好完好/批量穩定性逐塊組批按爐組批/關于對比指標含義和對比進口產品指標說明：1.1. 性能指標為鋼板證明書的性能平均值，成分指標為鋼板證明書中C、P、S等元素含量平均值。1.2. 精度指標為鋼板厚度偏差控制，表面質量指表面有無缺陷、麻坑、裂紋等。1.3. 批量穩定性中武鋼采用逐塊組批，更能確保每塊鋼板的質量穩定性；而日本采用按爐組批，一旦出現代表樣不合格，該爐鋼中幾十塊鋼板都將判定不合格，風險較大。2、生產工藝技術指標對比(成材率，生產周期，交貨期)指標科目本企業指標國外企業A生產指標國外企業B生產指標成材率86%86.5%/生產周期50天50天/交貨期60天75天/3、環境資源指標對比(能耗、排污)指標科目本產品數據國家強制指標先進企業A數據先進企業B數據能耗3.04GJ/t/2.96 GJ/t/排污煙塵排放量107mg/m3200mg/m3（二級）/SO2（標態）排放242mg/m3500mg/m3（二級）/廢水中化學需氧量98mg/t100150mg/t(一級)/4、市場占有情況指標(占國內消費量的比例)中國市場占有率本產品占有率進口產品合計先進企業A數據先進企業B數據去年69.8%0 臺10萬m3儲罐0%/前年19.5%66臺10萬m3儲罐80.5%/大前年8.3%12臺10萬m3儲罐91.7%/5、本產品國外市場占有率(占全國出口本產品量的比例)國外市場占有率本產品占有率出口產品合計先進企業A數據先進企業B數據去年/前年/大前年/說明：因國內大型原油儲罐用調質高強度鋼主要替代進口產品，未曾出口，故本節無數據。 四、效益計算效益計算(近3年數據計算)1、 企業直接經濟收益計算 如：單位成本構成，產量，資金周轉周期變化，總產值、銷售額、利稅變化和計算依據時間牌號銷售數量（噸）銷售單價（元/噸）銷售收入（元）單位成本（元）成本總額（元）單位毛利（元）毛利總額（元）2004年WH610D2825850070125005088.574198070.253411.432814429.7512MnNiVR0850005088.5703411.4302005年WH610D20920005406.2403793.76012MnNiVR1272092001170240005406.2468767372.83793.7648256627.22006年WH610D249509000445500005798.2328701238.53201.7715848761.512MnNiVR4293090003863700005798.23248918013.93201.77137451986.12007年WH610D266608950596070006041.0840233592.82908.9219373407.212MnNiVR5221589504673242506041.08315434992.22908.92151889257.8累 計1203008893.210818877505870.76706253280.453122.48375634469.55注：單位毛利 銷售單價 單位成本；毛利總額 （銷售單價 單位成本）銷售數量。2、 替代進口的社會收益計算如：拉低市場價格的社會收益、節約外匯收益、拉動國內原材料市場收益1997年武鋼首先將大線能量焊接用鋼國產化，1999年首次進行國產化應用，加速了2004年后寶鋼、舞陽鋼廠、鞍鋼、濟鋼等國內鋼廠開展的大線能量焊接用鋼國產化工作。按國家石油儲備基地實際到貨的鋼板平均價格9300元/噸計算，對照進口鋼板平均12400元/噸，一期工程采用武鋼12MnNiVR鋼后，節約投資約1.69億元，節約外匯約6695萬美元。3、 行業發展與國民經濟、國家安全等戰略方面貢獻武鋼WH610D2鋼板的突出特點是攻克了大線能量焊接技術難關，實物質量完全能滿足大型原油儲罐用高強度鋼板設計技術要求、還可以替代同類進口鋼板外，填補了我國壓力容器在該領域的空白。2004年，WH610D2鋼板在國家石油儲備庫建設工程上的成功應用，也成功帶動了國內鋼鐵企業開發同類高技術含量鋼鐵產品的進程，為我國重大工程建設用鋼國產化提供了寶貴經驗。武鋼聯合其他單位制定的國家標準GB19189-2003壓力容器用調質高強度鋼板的頒布實施，不僅填補了國內同類鋼鐵產品標準空白，而且打破了在該領域中一直困擾我國的知識產權貿易壁壘，為提升我國高附加值鋼鐵產品國際市場競爭能力奠定了基礎。尚存在問題和進一步發展的目標尚存在的問題： 由于受武鋼軋板廠2800mm軋機等設備限制，使得每塊鋼板重量不超過7噸，影響了厚度30mm鋼板的實際供貨長度，增加了儲罐焊縫。發展目標：1、為解決每塊鋼板單重問題，武鋼正在鄂州鋼廠建造4300mm中板廠，將使鋼板的尺寸完全滿足要求，可達到減少焊縫的目的。2、開發和應用控軋控冷+回火型60Kg級大線能量焊接用鋼，簡化生產工藝，降低生產成本。3、開發及應用70Kg級大線能量焊接用鋼，這樣可降低15萬立方米原油儲罐的鋼材用量，節省投資和節約資源。11五、主要完成單位情況單位名稱武漢鋼鐵（集團）公司第一單位單位性質E國有企業法定代表人鄧崎琳職務總經理聯 系 人李書瑞聯系部門武鋼研究院聯系人手系人座系人傳系人通訊地址及郵政編碼湖北省武漢市青山區冶金大道28號，430080單位主要貢獻武鋼作為新中國成立后興建的第一個特大型鋼鐵聯合企業，通過近50年的建設與發展，為國民經濟和現代化建設做出了重要貢獻。到2006年底，武鋼累計產鋼1.77億噸，累計實現利稅854億元，其中上繳國家598.92億元，是國家對武鋼投資64.2億元的9.3倍。“十一五”時期，武鋼將以科學發展觀統領改革與發展全局，堅持以科技為先導，走質量效益型發展道路；堅持外向型發展思路，實施中西南發展戰略，在重組和挖潛改造的基礎上，到2010年集團公司總體規模達到3000萬噸以上，年銷售收入達到1000億元以上，力爭進入世界500強行列，努力把武鋼建成為我國冷軋硅鋼片、汽車板和高性能工程用鋼為主的重要板材基地。在產品開發及市場開拓方面，武鋼依托國家級企業技術中心的強大技術優勢，在國