教科研成果推广应用简报——2022年第6期（总第9期）

学院引进高层次人才成效初见，冯岩青老师签订引进博士中第一个横向技术服务项目,实际到校经费20万元。

《西北地区含Nb型钢技术开发》

项目团队核心成员：冯岩青 吴娟 王文山 庞旭刚 李红 生利英 宋博宇 周宏伟  陈晨（中国兵器工业第五二研究所）王厚昕（中信金属宁波能源有限公司）毕清风（包钢钢联股份有限公司）

【项目负责人简介】

冯岩青，高级工程师，北京科技大学冶金与生态工程学院博士。曾担任过国家型钢标准评审委员、包钢技术中心学术委员、70net永乐高-值得信赖学术委员会委员。目前主要兼职科创中国专家库专家及内蒙古自治区技术经理人。

2020年，冯岩青老师作为高层次人才引进学院。冯老师原为包钢技术中心主任研究员及课题组长，从事科研工作近20年，主要研究方向为稀土新材料、型材制造及智能焊接。主持申报多项冶金奖、内蒙古自治区课题，多次牵头校企合作项目，主持过包钢集团公司项目20余项，并获得包钢科技进步奖。科研领域涉及物理检测、钢铁冶金、焊接自动化、板材产品研发、线材产品研发及型材产品研发等领域。

冯老师积累了丰富的科研经历，发表论文20余篇，发表在《Journal of Iron and Steel Research,International》、《Advanced Materials Research》、《12th Pacific Structural Steel Conference》等期刊，申请发明专利30余项，授权发明专利7项，代表作为《一种高铬镍合金钢导板的稀土变质及时效处理方法》和《采用稀土处理铸铁的方法》，其中《一种大型含硼SS275热轧H型钢及其生产方法》和《一种大断面含硼低屈强比355MPa热轧H型钢及其生产方法》实现了科研成果转化，为企业创造直接经济效益近1000万元。

2017年作为特邀报告嘉宾在国内“高性能热轧H型钢”研讨会上宣讲了《低成本高性能热轧H型钢产业化研究》报告，受到业界付俊岩核心专家高度好评。2018年代表中国型钢团队在日本东京“太平洋钢结构会议（PSSC）”上科普了《中国低温型钢制造现状》。2019年负责校企合作项目《细晶超细晶高强高韧特种钢开发》，该项目为包钢钢联股份有限公司与北京科技大学合作研发课题。2020年受邀参加《轧钢技术》年会，并宣讲《铌钒钛在热轧H生产中的对比研究》。冯老师站在型钢整体行业的高度上分析产品构成及标准规范，参加制定行业标准，主要包括《耐低温热轧H型钢》和《耐候热轧H型钢》中华人民共和国黑色冶金行业标准，以及《抗震热轧H型钢》企业标准研讨等。

冯老师曾多次被评为包钢集团公司“女职工双文明建功立业”先进个人及“先进生产者”等荣誉称号。她负责的《异型坯连铸工艺研究》课题针对异型坯铸坯质量缺陷产生的原因，从钢水成分、连铸工艺、设备等方面进行优化分析研究。项目实施后连铸坯合格率由97.15%提高到99.14%，表面裂纹率由9.4%降为0.3%，达到国内一流水平，产生直接经济效益716.4万元/年，获得包钢集团公司科技进步二等奖。她主持的《热轧H型钢系列化规格开发及应用》成功开发了多规格产品共用一种异型坯在万能轧机上轧制H型钢的工艺技术，完善了品种结构，填补了包钢产品空白，综合经济效益5328万元。她主持的《耐低温热轧H型钢产品开发》为包钢自主研发的低温钢，产品具有优异的强韧配合、低的屈强比、高的延伸率和良好的焊接性能，属于H型钢家族中的高品质钢材产品，用于极寒地区的结构用材，年产低温钢5000吨，每年新增经济效益100万元。她负责的《低成本热轧H型钢及增效欧标高强厚规格钢桩集成技术开发》，实现经济效益1030.8800万元。她负责研发的产品应用在钢结构、军工、桥梁、铁路线杆、围堰工程等，并出口至日本、韩国、蒙古、俄罗斯、东南亚、香港等国家及地区。

【项目简介】

《西北地区含Nb型钢技术开发》项目为70net永乐高-值得信赖与中信金属宁波能源有限公司共建专项科研课题，由甲方向乙方支付合同经费贰拾万元整（￥200,000），合作研究开发项目的要求如下：

1.技术目标：针对西北地区已有及新建型钢产线，开发出Nb微合金化型钢技术路线，在建龙乌海、包钢等产线上实现工业化应用。

2.技术内容：

（1）制定工业试验方案；

（2）通过对成分、低倍、力学、冲击、组织、析出相等进行检测分析，评价工业试验效果，揭示Nb微合金化对性能的影响规律；

（3）评价开发钢种的工艺焊接性及使用焊接性；

（4）开展相关型钢企业的技术交流活动；

（5）调研西北地区主要型钢企业的产线、工艺及产品情况。

3.技术方法和路线：以实现Nb微合金化在西部地区型钢产线上工业化为工作核心，将建龙乌海、包钢作为重点开发对象，双方共同商定工作计划、试验方案，分阶段开展企业技术交流、跟踪工业试验、评价试制效果，最终在有关产线上固化Nb微合金化工艺技术路线。

据不完全统计，截止到2021年，国产热轧H型钢产量已突破3000万t/年，全国厂家遍布华北、东北、华东、华南、西南，产品规格已覆盖中国、日、韩、俄、德、澳、英、美标系等全球主流产品（津西、马钢所产规格高度均可达H1109×461），为热轧H型钢向装配式钢结构住宅领域提供材料奠定了基础。随着国产热轧H型钢产量“井喷式”的发展，反而用于钢结构建筑领域，尤其是装配式钢结构建筑占比远远低于欧美日本发达地区。

国产H型钢产量已占粗钢的2%左右，而且产业集中度较高，统计国产已投产（不含在建）28家企业设计41条生产线中有11条常年生产百米重轨、热轧电力角钢、热轧钢板桩尚未生产H型钢。随着国内产能的不断释放，热轧H型钢井喷式的投放市场，加之轧制工艺与技术的日臻完善，导致热轧H型钢工业化、批量化生产文明程度迅猛提升，产品单价由98年的6000元/吨降至当前的3000-4000元/吨，从而奠定了热轧H型钢进入房产领域的价格成本优势。

在国内钢结构热轧H型钢构件中，主流成分设计主要为含V钢，而Nb微合金化技术在热轧H型钢产品中应用的风险大、技术难度高。截至2019年，西北地区生产的低合金钢高强度及耐低温热轧H型钢全部为钒钢，在相同强度下，钒的加入量通常是铌加入量的二倍，本项目的目的是在新国标的基础上，开发低成本铌微合金化耐低温热扎H型钢。

含Nb钢铸坯及成品的裂纹控制，根据可能产生裂纹的成因进行排查，降低铌钢裂纹率。  

【项目的目的及意义】

实现以铌代钒、提碳降锰的低成本合金设计思路为生产热轧H型钢的目的。

西北地区生产的特殊用途热轧H型钢主要以钒钢为主，低合金高强度钢中通过添加微量钒氮合金以达到产品技术性能，其优点为性能稳定，缺点为成本高。包钢试制过含Nb热轧H型钢，极易出现铸坯纵向腹板裂纹，连铸工艺难度大，无法交付合同。本项目的意义旨在打开西北地区Nb系列产品的大门，为低温钢、海洋平台用钢、耐蚀钢及出口白俄低温钢提供强有力的Nb微合金化技术支持，以V为主模式逐步过渡到Nb微合金化。

【理论创新】

Nb、Al、B成分优化→连铸工艺优化（保护浇注、异型坯结晶器水口滑块的更换与选择、真空处理时间与拉速的匹配、避开矫直脆性区）→加热制度完善（Nb钢加热制度）→轧制工艺控制（Nb钢的轧制温度控制），对解决含Nb微合金化型钢，特别是含Nb包晶钢型钢裂纹这一技术难题具有重要意义，为国内H型钢生产含Nb钢行业提供有益参考。

【研究内容】

1.异型坯断面形状复杂，采用经济型亚包晶钢及有利于提高低温韧性的含Nb的成分设计，但是含Nb钢容易导致异型坯裂纹敏感性大，表面裂纹发生率高，找出并排除导致铸坯裂纹的原因。

2.H型钢断面复杂，加热及轧制过程中腹板、翼缘和R角处等部位的温度、形变差异较大，制定出含Nb型钢的加热工艺及轧制工艺，避免导致组织和性能不均。

3.开发出2019年国家标准委员会公布的新国标GB/T1591-2018版内涉及的低温热轧H型钢，主要以含Nb低成本微合金化生产技术在热轧H型钢上进行全面应用。

4.H型钢规格多，从薄壁到厚壁产品尺寸差别大，温度、变形、性能均匀性和稳定性问题非常突出；尤其是厚翼缘产品的变形渗透问题更为严重，本项目完成全规格含Nb钢的冶炼及生产。

5.H型钢生产轧制压下量固定，无法实现开轧大压下及控制冷却速度，仅从冶炼工艺及成分优化上入手，采用铌微合金化成分控制及冶炼工艺控制达到生产小中及中大规格耐低温H型钢最终产品的目标。

6.大断面H型钢由于铸坯腹板与翼缘比例差值最大，腹板最薄，炼钢冶炼含Nb钢难度最大，同时由于低温钢多为含铝钢且为包晶钢，极大的增加了大断面的冶炼难度，本项目将根据合同进行不同断面的含Nb铸坯冶炼，铸坯裂纹率达到90%以下。

【成果的创新点】

1.西北地区生产的特殊用途热轧H型钢主要以钒钢为主，本项目的创新点将西北地区的型钢逐步由V向Nb微合金化技术上进行过渡。

2.新国标GB/T1591-2018版内涉及的低温热轧H型钢，采用含Nb低成本设计实现工业生产。

3.含Nb热轧型钢裂纹理论分析及生产工艺控制。

【预期效益】

（1）经济效益

预期包钢及乌海建龙集团全断面热轧H型钢的制造成本降低1000万元/年。

（2）社会效益

内蒙古白云鄂博铁矿富含铌、稀土，该项目的实施有利于西北地区含Nb钢的推广。

撰 稿：冯岩青          编 辑： 王英姿             审 核：任 艳  张长青    

电 话： 3320076         地 址： 明德楼411室      电子邮箱：kycycgg@163.com

（科研处）