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项目年度编号
2300110244
中图分类号
TD528.3
成果公布年份
2023
成果简介
煤炭是中国的主体能源，关系国家经济命脉和能源安全。煤炭和矸石的磨损是造成煤炭采运装备失效的最主要原因，带来巨大经济损失和安全风险。研制新型高耐磨性钢板，突破中国采运装备整机寿命低的短板，对于煤矿实现高产高效安全生产意义重大。传统耐磨钢板主要依赖增加硬度来增强耐磨性，但随着硬度的增加，材料的焊接性、成型性、切削性等加工性能均会下降，耐磨性与加工性不匹配问题突出，亟需解决。
项目在“十三五”国家重点研发计划项目“煤炭采运用高耐磨性钢板及应用”的支持下，通过基础研究、关键工艺技术和应用技术开发，突破了现有耐磨钢依赖硬度增强耐磨性的局限，形成了煤炭采运用新型高耐磨性钢板的理论和技术体系。
取得如下三个方面的创新成果：(1)首次提出在钢基体中引入多尺度TiC颗粒以提高耐磨性的合金设计新思路，实现了在硬度不增加的同时耐磨性大幅提升。揭示了高Ti耐磨钢中TiC颗粒呈现独特的“三阶段析出”规律和“微米-亚微米-纳米-峰分布”特征，建立了多尺度TiC调控及提高耐磨性理论和技术体系。(2)攻克了高Ti高耐磨性钢板工业化关键制备技术，国际上首次实现Ti含量大于0.5%的高Ti耐磨钢板连铸生产和工程应用，与原使用Hardox耐磨钢相比，百万吨过煤量磨损大幅减少1/3以上。开发出高Ti耐磨钢无裂纹连铸控制技术、多尺度TiC全流程调控技术、厚规格钢板超低氢控制技术等专用生产技术，建立了高Ti耐磨钢板生产制造技术体系。(3)研发成功全方位模拟煤炭采运工况环境的台架磨损试验装置，国际上首次建立了煤炭采运钢板耐磨性测试的应用评价方法。提出“有效碳当量”新概念及其计算公式，并通过Ti优化碳当量及优化焊接接头坡口设计，解决了新型耐磨钢焊接技术难题。
该项目共申请国家专利30项，其中授权发明专利21项，实用新型专利2项，发表学术论文30篇；项目成果纳入耐磨钢板国家标准，牵头制订了高Ti耐磨钢团体标准。“重型刮板输送机新型耐磨钢板研究与应用”获煤机行业“十三五”创新成果奖。
项目突破了传统耐磨钢难于硬度的设计理念，解决了耐磨性与加工性不匹配技术难题，创新性和学术价值显著。项目成果应用于国际首套500米超长工作面刮板输送设备，并在神华、中煤等所属千力吨级煤矿批量应用，使高矸石工况下装备过煤量由原先的约500力吨提升至1300力吨以上，大幅延长了煤机装备使用寿命，使中国煤机装备和高耐磨性钢板技术实现了从跟跑到领跑的跨越。
完成人
孙新军 白云 邓想涛 张涛 梁小凯 刘俊 朱秀光 王昭东 孙宪进 童帅 安同邦 纪汶伯 韩步强 李艳梅 隋轶
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