“如何在不锈钢中，将氮元素含量提高到2000ppm以上？”“这项技术的难点在于怎样通过合金成分优化和工艺管控等措施，保证氮元素能够固溶稳定在不锈钢中……”走进青拓集团研究院会议室，大家正热火朝天地围绕不锈钢新材料领域的高端技术课题展开“头脑风暴”。
这样的场景，在青拓集团研究院几乎每天都会上演。从这里碰撞出的创新成果，被广泛应用于福安湾坞不锈钢新材料产业园内的各企业生产线上，助力福安不锈钢新材料产业向高端、绿色方向发展。今年1—7月份，福安市不锈钢制造业总产值达1259.49亿元，同比增长11.2%。
树立冶炼新标杆
树起全球不锈钢冶炼成本新标杆的生产线，到底长啥样？
步入青拓镍业炼钢车间，生产线上，机器轰鸣、热浪升腾，一炉炉镍铁水经过AOD炉与LF炉冶炼后，经由连铸机轧制，变成一条条火红透亮的不锈钢板坯。
该条产线运用的，便是青拓集团首创的“铬镍系不锈钢RKEF-AOD双联法冶炼工艺”，该工艺于上月获中国钢铁行业科学技术奖——冶金科学技术奖一等奖。
“过去，镍铁和不锈钢生产两大工艺流程各自独立，红土镍矿经矿热炉冶炼的镍铁水需先浇铸成镍铁块，再在电弧炉进行二次熔化，导致冶炼工序能耗高、成本高。”青拓集团研究院主任工程师孔庆毛介绍。
为何不将两道工序合为一体？“虽然只是把两道工序串联起来，但实践中还是有很多技术难点需要攻克。”孔庆毛举例说，红土镍矿品位复杂，难以精准控制AOD所需镍含量；矿热炉炉衬易受侵蚀，寿命只有1~3年……
自2008年落户湾坞半岛开始，青拓集团便着手“撮合”这两道不锈钢冶炼工序。但彼时，国内外不锈钢冶炼工序并没有成熟的经验可供借鉴。针对技术难点，青拓集团下大力气开展技术攻关，研究配碳与矿热炉冶炼镍含量的对应关系，开发动态柔性配碳技术及相应模型管理系统，实现镍含量的动态精准控制；研发渣熔点动态调控工艺，通过精准挂渣，将矿热炉寿命提升到10年以上……
随着一系列技术成果落地，两道工序成功“牵手”。2010年，RKEF-AOD不锈钢生产线在青拓集团诞生，实现了镍铁水100%热送。2014年，《一种采用RKEF与AOD炉双联法冶炼不锈钢的工艺》获国家专利授权。
“这里显示的是车间的两条产线，一条是方坯连铸机，一条是板坯连铸机，应用RKEF-AOD双联法冶炼工艺后，生产的板坯、方坯直接热送到加热炉，热量得到充分利用，能耗也有效降低。”在青拓镍业有限公司炼钢车间控制室，指着控制屏幕，炼钢部副部长周小明向记者介绍。
据了解，铬镍系不锈钢RKEF-AOD双联法冶炼工艺流程，每吨可节电580千瓦时，工序成本降低330元以上，综合炼钢成本降幅超30%。“近三年，该工艺为集团节约超上亿千瓦时的用电量，节能减排量达30多万吨。”孔庆毛介绍。
工艺上新，让青拓集团一跃成为不锈钢行业翘楚。RKEF-AOD双联法新工艺不仅在国内开花，还被推广至印尼，年产量超过400万吨。
拓宽市场新空间
一片不锈钢的应用有多广泛？
家电、厨卫制品、电梯面板、轨道交通……不锈钢的身影出现在生活的方方面面。相关数据显示，2023年我国不锈钢产量3600多万吨，占全球产量62%左右，其中以304为代表的铬镍不锈钢占比超过50%。
“铬镍不锈钢的特点是镍含量高。长期以来，我国镍资源依赖进口，这成为不锈钢生产‘卡脖子’问题，导致不锈钢生产成本居高不下。”孔庆毛介绍。
2018年以前，市场上304不锈钢价格高，但屈服强度低，如用于承载结构件就需要增厚，成本和碳排放均较高。美标201和国内201不锈钢屈服强度较高，但耐蚀性差，使用寿命短。
成本低、强度高、耐蚀性好的不锈钢既是市场空白，也是发展机遇。“可以说，谁先将新产品投入市场，谁就掌握了‘印钞机’。”青拓研究院质量管理部部长石显云说。
抓住机遇、填补空白。一场围绕不锈钢生产技术革新的攻关，在青拓集团展开了。
“不锈钢性能由各合金比例决定，要降低不锈钢的生产成本，就得降低镍的含量，我们尝试用氮来代替镍的部分功能。”孔庆毛介绍，由于氮含量难于精准控制，铸坯表面易出现氮气孔、表面凹陷、带钢边裂等问题，随着氮含量增加，下游客户加工不锈钢也遇到难题。
第一炉试制失败，100多万元打了水漂。但技术攀高的决心，并未动摇。
派驻技术人员到一线紧盯生产、安排技术人员到终端跟踪使用效果，瞄准生产问题与用户反馈，研究人员靶向发力，最终开发出AOD精准吹氩控氮模型，精准控制钢液氮含量；研发含氮高强不锈钢专用保护渣等，形成冶炼—连铸—热轧—退火—酸洗的全流程一贯制制造技术集成，攻克铸坯表面气孔和凹陷、热轧带钢边裂、表面脱皮缺陷等技术难题。
2018年，青拓集团全球首发资源节约型高耐蚀不锈钢QN1803。“该产品的面世改写了全球几十年来节镍奥氏体不锈钢耐蚀性无法达到铬镍不锈钢水平的历史，镍含量下降60%，材料强度提高30%，成本降低20%。”孔庆毛说。
“从0到1、从弱到强，只因为我们专注创新。”青拓集团行政部副总经理刘永清说。
“双碳”背景下，不锈钢领域迎来了新的发展机遇。谈到不锈钢产品发展前景，刘永清充满信心：“不锈钢产品具有低碳属性，它的应用领域十分广泛。相信随着越来越多企业进行低碳转型，公司的各种新型不锈钢产品会迎来更广阔的市场空间。”