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唐山建龙LED支架用钢的开发- 中国钢铁工业协会国内市场开拓奖奖励条例

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唐山建龙LED支架用钢的开发- 中国钢铁工业协会国内市场开拓奖奖励条例唐山建龙LED支架用钢的开发- 中国钢铁工业协会国内市场开拓奖奖励条例 中国钢铁工业产品开发市场开拓奖申报书 一、项目基本情况 编号: 2010020 项目名称 唐山建龙实业有限公司LED支架用钢的开发与应用研究 完成单位 唐山建龙实业有限公司 项目起止时间 2007年11月,2009年12月 用于生产时间 2007年11月 一、项目背景 随着冷轧工艺设备及产品的发展,冷轧薄钢板在各个行业中得到了广泛的应用,在LED行业里的应用也越来越广泛。LED新冷轧钢带主要用于制造LED芯片支架,在全球能源危机、环保要求不断...
唐山建龙LED支架用钢的开发- 中国钢铁工业协会国内市场开拓奖奖励条例
唐山建龙LED支架用钢的开发- 中国钢铁工业协会国内市场开拓奖奖励条例 中国钢铁工业产品开发市场开拓奖申报书 一、项目基本情况 编号: 2010020 项目名称 唐山建龙实业有限公司LED支架用钢的开发与应用研究 完成单位 唐山建龙实业有限公司 项目起止时间 2007年11月,2009年12月 用于生产时间 2007年11月 一、项目背景 随着冷轧工艺设备及产品的发展,冷轧薄钢板在各个行业中得到了广泛的应用,在LED行业里的应用也越来越广泛。LED新冷轧钢带主要用于制造LED芯片支架,在全球能源危机、环保要求不断提高的情况下,低功耗、长寿命的半导体照明已被世界公认为一种节能环保的重要途径。近年来,中国LED照明市场规模呈现出快速增长势头,2007年我国半导体照明产业发展向好,国产GaN(氮化镓)芯片产能增加同样非常突出,较2006年增长60%,达到960kk/月,实际年产量达到90亿只,国产率也提升到了35%。同时国产芯片的性能提升较快,已经在显示屏、信号灯、户外照明、中小尺寸背光等高端应用获得认可,市场结构有了较为明显的改善。冷轧钢带主要用于制造LED芯片支架,按照89k/吨成材率计算,LED行业年冷轧需求量在13万吨以上,应用量大,领域广阔。 二、项目目标 LED新材料冷轧钢带的研制成功,极大地提升了唐山建龙冷轧钢带细分市场满意度,提高了冷轧钢带的细分市场占有率,成为冷轧行业开发新品种的成功典范。同时也推进了冷轧退火工艺研究的深度,提出了满足客户硬度指标的合理的退火工艺,成为行业技术进步的范例。推动国内外冷轧钢带轧制工艺的进步,给下游客户提供优质的原材料,节能环保,推动照明和半导体行业发展。 三、主要技术管理路线 (一)炼钢研究内容 (1)保护浇铸问题:连铸保护浇铸系统是开发成功的关键。在正式试制新材料之前,完成了连铸保护浇铸系统的试验与论证。带氩封与密封垫的大包保护浇注试验成功,也为 1 新材料的试制成功提供了一个重要的保证。 (2)钢带化学成分:符合表1规定,成品成分符合GB/T 222—2006的有关规定。 表1 钢带牌号及化学成分 化学成分,%, 牌号 C Si Mn P S Als 08Al-L ?0.08 ?0.03 ?0.40 ?0.020 ?0.030 0.015,0.080 (二)热轧研究内容 1、控轧控冷技术 层流冷却速度对热轧板的晶粒尺寸、AlN析出和渗碳体形貌均有重要的影响,影响层 冷速度的因素主要有终轧温度,层流水开阀数和板带速度。层流水开阀数分为三段:从刚 进层冷到卷曲开始为第一段,可以单独控制;卷曲开始到F7甩钢为第二段,可以单独控 制开层流水的数量;F7甩钢到卷曲结束为第三段,可以单独控制卷曲开阀数。几段的层流 水开阀数根据终轧温度和F7甩钢速度来确定。 表2 71d460的 2007-11-13 71D460 S08Al 规格 2.75*660 1# 时间 温度 头 中 尾 20:11:05 入精轧温度 1000 979 920 温度/?: 20:11:34 终轧温度 823 820 801 卷取温度 634 597 550 628 (三)冷轧研究内容 1 、卷取张力参数 表3 轧制卷取张力参数表 轧制卷取张力参数表,光面, 规格,mm) t1 t3 D1 D3 0.35 × 450 , 720 600 149 520 560 0.40 × 450 , 720 562 147 520 560 0.45 × 450 , 720 525 144 520 560 0.50 × 450 , 720 480 136 520 560 使用说明:1、本表适用于F4工作辊粗糙度Ra,1.0μm~轧制卷取张力参数修正。 2、t1表示卷心张力系数,t3表示正常轧制卷取张力系数,D1表示减张卷 径,D3表示减张结束卷径。 通过生产实践和不断的参数优化得到上述表5,使用上述参数,很好的协调解决了粘 2 结与松卷、塌卷问题。 2、罩式炉退火工艺 (1)罩式炉退火工艺研究: 唐山建龙实业有限公司结合北京科技大学在实验室进行了不同温度退火试验,对不同温度进行了金相。试验所用原料为该公司生产现场取样S08Al(3.0mm轧制到0.8mm,压缩比为73.3%) 图1 再结晶退火硬度变化曲线-S08Al 再结晶开始温度受热轧原料晶粒度、压缩比、钢板化学成分等因素影响,通过不同温度退火试验可知,0.8mm厚的08Al冷轧钢带再结晶温度应在573度左右。 (2)罩式炉退火工艺制定: 唐山建龙结合实验室试验结果,制定了罩式退火炉工艺。该工艺制度采用独特的低温退火工艺,既确保了成品的硬度满足HRB?50,有节省了成本,达到效益最大化的要求。具体罩式炉退火工艺(表4) 3 表4 氮氢退火工艺 氮氢退火工艺 退火工艺控制参数名称 各项参数控制值 1、钢种 08Al-L 2、厚度(mm) ?0.8 3、宽度(mm) 500-730 4、第一段升温时间(min) 全速加热 5、装炉量(t) ?40 40,45 45,50 50,55 55,60 60,65 ,65 6、第一段保温温度(?) 510 510 510 510 510 510 510 7、第一段保温时间(min) 120 120 120 120 130 140 150 8、加热二段用时(min) 210 220 230 240 250 260 270 9、第二段保温温度(?) 610 610 610 610 610 610 610 10、第二段保温时间(min) 590 590 600 600 610 610 610 11、带HH罩冷却时间120 120 120 120 120 120 120 (min) 12、第二段升温速率 5 5 5 5 5 5 5 13、喷淋温度 (?) 330 330 330 330 330 330 330 14、出炉温度 (?) 80 80 80 80 80 80 80 全氢退火工艺 退火工艺控制参数名称 各项参数控制值 1、钢种 08Al-L 2、厚度(mm) ?0.8 3、宽度(mm) 500-730 4、装炉量(t) ?40 40,45 45,50 50,55 55,60 60,65 ,65 5、第一段升温 全速加热 6、第二段保温温度(?) 610 7、第二段保温时间(min) 590 590 600 600 610 610 610 8、带HH罩冷却时间(min) 120 9、喷淋温度 (?) 300 10、出炉温度 (?) 70 (四)钢带质量 1、钢带力学性能:钢带拉伸试验取横向试样,力学性能符合表5规定。 表5 钢带力学性能 (%)断后伸长率A 80mm 牌 号 屈服强度R(R) (MPa) 抗拉强度Rm(MPa) HRB eLP0.2 L=80mm b=20 mm 0 ?32 08Al-L ?300 270,490 50-59 2、滑移线 钢带保证出厂后6个月内冲压时不产生滑移线。 4 3、表面质量:钢带表面不得有结疤、裂纹、拉裂、夹杂、氧化铁皮、铁锈和分层,不允许有蓝氧化色及酸洗后的浅黄色薄膜。允许有深度或高度不大于厚度公差之半的凹面、凸块、划痕、压痕和麻点等局部缺陷。 4、金相组织 钢带的晶粒度、游离渗碳体完全达到国标要求的级别。图2典型的金相组织。 图2 典型的金相组织 组织为铁素体+游离渗碳体,晶粒度9级,晶粒延伸度属于?系列,游离渗碳体0.5C 。 四、实施过程中的主要创新 1、热轧采用控轧控冷工艺以及高加热温度、高入精轧温度、高终轧温度、低卷取温度的三高一低的温度制度,确保热轧后钢板塑性; 2、从F1到F4的工作辊辊面全部采用光辊轧制,辊面粗糙度小于等于0.4 ,,保证冷轧后表面光洁度、表面反射率大于等于60的冷轧工艺; 3、采用既保证充分再结晶、又保证退火后晶粒尺寸细小、硬度大于等于50 HRB的退火保温温度610 ?的退火工艺; 4、客户冲裁过程中不粘接磨具、折弯6次不折的质量要求。 五、主要实施效果和贡献 LED退火工艺制度采用独特的低温退火工艺,确保了成品的硬度满足HRB?50。退火保温温度610度,既保证了再结晶的充分进行,又保证了退火后晶粒尺寸的均匀细小,确保了冷轧成品硬度指标满足客户使用需求。在客户冲裁过程中既不至于粘接磨具,又不至 5 于由于硬度太高而不能满足折弯6次不产生裂纹的质量要求。 六、与国内外先进指标的对比 对比项目 LED新材料冷轧钢带 其他LED用料 成材率 可以分条,分小规格裁剪,规格冲裁不方便,剩余边料多 适中,成材率高。 冲压性能 优良 良好 环保 环保型 污染型 应用 照明,半导体 专用照明,专用半导体 退火粘结率 ?0.40% ?0.36% 原材料 冶炼成分简单 冶炼成分复杂 成本 低 较高 性能 优良 良好 工艺制度 复杂,控制点多 较容易控制 设备 中等,国产,自主研发 高级,甚至引进国外 由上表可以看出,唐山建龙冷轧开发的LED新材料冷轧钢带与国内各大企业生产的其它LED用料相比,在投资、成材率、工艺、环保、节能等方面更胜一筹,完全具备可以推广应用。 七、体现的社会作用和经济效益 唐山建龙实业有限公司自从2007年11月到2009年12月生产LED支架用钢冷轧钢带1.68万吨,实现总产值8400万元,实现利税1428万元,实现利润 504万元。LED新材料冷轧钢带自2007年11月第一次试轧完成,已形成批量生产,生产的LED新材料冷轧钢带已销往广东、上海、浙江、江苏、天津、辽宁、山东、重庆等地,在照明及半导体等冲压行业得到了广泛应用;LED新材料冷轧钢带经用户长时间使用,证明产品性能稳定,质量优异,因此受到了客户的倍加青睐。由于LED新材料冷轧钢带发展前景非常广阔,因此其极具推广应用价值,前景十分广阔。 6 二、创造性贡献要点 一、生产工艺技术装备创造性贡献要点 1、在国内首次采用研究独特的低温退火工艺技术,揭示了0.8mm厚的我公司S08Al冷轧钢带再结晶温度应在573度左右。制定了支架用钢08Al-L的冷轧、退火工艺制度。 2、在国内首次采用LED支架用钢在900mm四辊平整机的轧制工艺研究,发现并证实了通过对平整机工艺参数初始设定,同时对设定值进行优化,速度,40m/min时,带钢的屈服平台有效消除,平整速度?40m/min时采用延伸率自动控制,达到带钢屈服平台的有效消除。 3.在国内首次发现并阐明了低碳低硅的08Al钢的再结晶温度,在固定的化学成分和轧制工艺条件下再结晶温度为573?左右。 4.关于LED支架用冷轧钢带的研究,国内鲜有文献与专利报道,尤其是涉及到钢质材料冷轧板带工艺的研究。本课题热轧采用控轧控冷工艺以及热轧制过程中高加热温度、高入精轧温度、高终轧温度和低卷取温度的三高一低温度制度,使AlN避免析出、确保热轧后的塑性,以及冷轧从F1到F4工作辊辊面粗糙度小于等于0.4 ,的全部采用光辊进行轧制,确保表面反射率大于等于60%以及相应的光洁度,以及冷轧薄板硬度大于等于50 HRB、使组织充分再结晶及细小晶粒尺寸的退火工艺,生产在客户冲裁过程中不粘接磨具,又能满足折弯6次不折质量要求的冷轧薄板。 二、管理创造性贡献要点 1、引进e-HR,即电子人力资源管理,是基于先进的信息和互联网技术的全新人力资源管理模式,它可以降低成本、提高效率、改进员工服务模式的目的。e-HR的引入可减少企业人力资源行政的负荷,优化人力资源管理流程,改善人力资源管理部门的服务质量,提供决策支持,帮助企业实现战略性人力资源管理的转变。电子人力资源管理的引入,使产品生产在节能降耗,节省人力方面,打下了坚实的基础。 2、启用HRM就是人力资源管理系统,好处在于:一方面可以使得企业日常事务性的人事工作都可能通过人力资源管理软件得以快速高效的完成,降低人力资源管理成本,使管理者能集中精力于企业战略目标中。另一方面,通过软件及时收集、整理、分析大量的人力资源管理数据,为企业战略决策与实施提供强有力的支持,以提高组织目标实现的可能性。人力资源管理软件已成为企业管理有效的重要工具。 7 3、全面质量管理活动:组织开展“5S”活动;组织工序互访活动;开展质量改进活动 使工序间质量效果达到最佳状态。 4、中间工艺及成品管控利用MES系统,能够实现生产的实时管控。工程师能够根据管控点监控生产各个环节,及时找到问题的症结。MES系统加速了LED支架用钢的生产,提高了质量控制手段。 三、节约社会资源与保护环境的创造性要点 1、环保型:LED支架用钢无毒,无腐蚀,保护环境、节能环保。 2、可回收:LED支架用钢为可回收型物品。 3、LED领域的应用: 研究发现LED支架用钢的新型材料;探讨并揭示了低碳低硅的冷轧钢带在LED领域的应用,推动了冷轧薄板带方面的技术进步,丰富了制造业学科建设。 四、主要专有技术和专利介绍 1、独特的低温退火工艺,既保证了退火再结晶的充分进行,又保证退火后硬度满足客户要求; 2、独特的光辊轧制,保证成品表面光洁度满足要求,冷轧后反射率60%以上。 8 三、数 据 对 比 1、产品指标对比 指细分项目 本企业产品数据 梅钢 惠州南钢 标 科 目 C ?0.08 ?0.09 ?0.10 成 分 Si ?0.03 ?0.03 ?0.03 Mn ?0.40 ?0.45 ?0.45 P ?0.020 ?0.020 ?0.020 S ?0.030 ?0.038 ?0.042 Als 0.015,0.080 0.015,0.080 0.015,0.080 屈服强度?300 ?300 ?300 性 R 能 P0.2 (MPa) 抗拉强度330,490 270,490 330,550 Rm (MPa) 断后伸长率?32 ?30 ?28 A (%) 80mm L=80mm 0 b=20 mm HRB 49~59 32~59 40~59 钢带宽度?不切边0,+15 不切边0,+18 不切边0,+20 精 80,730 切 边0,+4 切 边0,+5 切 边0,+6 度 允许偏差 (mm) 钢带普通厚?0.03—?0.12 ?0.03—?0.16 ?0.03—?0.18 度精度 钢带高级厚?0.02—?0.08 ?0.02—?0.10 ?0.02—?0.10 度精度 缺陷种类、1 钢带表面不得有结疤、裂1 钢带表面不得有结疤、裂1 钢带表面不得有结疤、裂表 宽度要求及纹、拉裂、夹杂、氧化铁皮、纹、拉裂、夹杂、氧化铁皮、纹、拉裂、夹杂、氧化铁皮、面 缺陷比例 铁锈和分层,不允许有蓝氧化铁锈和分层,不允许有蓝氧化铁锈和分层,不允许有蓝氧化质 色及酸洗后的浅黄色薄膜。允色及酸洗后的浅黄色薄膜。允色及酸洗后的浅黄色薄膜。允量 许有深度或高度不大于厚度许有深度或高度不大于厚度许有深度或高度不大于厚度 公差之半的凹面、凸块、划痕、公差之半的凹面、凸块、划痕、公差之半的凹面、凸块、划痕、 压痕和麻点等局部缺陷。 压痕和麻点等局部缺陷。 压痕和麻点等局部缺陷。 2 切边钢带边缘允许有深度2切边钢带边缘允许有深度不2 切边钢带边缘允许有深度 不大于钢带宽度允许公差之大于钢带宽度允许公差之半不大于钢带宽度允许公差之 半的切割不齐及不大于厚度的切割不齐及不大于厚度允半的切割不齐及不大于厚度 9 许公差的毛刺。 允许公差的毛刺。 允许公差的毛刺。 3 不切边钢带边缘允许有深3 不切边钢带边缘允许有深3 不切边钢带边缘允许有深 度不大于钢带宽度允许公差度不大于钢带宽度允许公差度不大于钢带宽度允许公差 的裂边,且其有效宽度应保证的裂边,且其有效宽度应保证的裂边,且其有效宽度应保证 钢带相应规格最小值。 钢带相应规格最小值。 钢带相应规格最小值。 4 整卷钢带允许带缺陷交4 整卷钢带允许带缺陷交4 整卷钢带允许带缺陷交 货,缺陷部分不超过每卷钢带货,缺陷部分不超过每卷钢带货,缺陷部分不超过每卷钢带 总长度的8%。 总长度的8%。 总长度的8%。 裸包装 裸包装 裸包装 包方式 简易包装 简易包装 简易包装 装 普通包装 普通包装 普通包装 精包装 精包装 精包装 批 8400吨/年 10000吨/年 7560吨/年 量 稳 定 性 2、生产工艺技术指标对比(成材率,生产周期,交货期, 指标科目 本企业指标 国外企业A生产指标 国外企业B生产指标 成材率 99.6% 99.8% 98.6% 生产周期 18天 20天 22天 交货期 2个月 2月10天 3月15天 3、环境资源指标对比 指标科目 本产品数据 国家强制指标 梅钢 惠州南钢 能耗 650千克 730千克 620千克 630千克 (标准煤)/吨 (标准煤)/吨 (标准煤)/吨 (标准煤)/吨 排污:工业废气量 5.922亿立方米 6.00亿立方米 5.892亿立方米 5.906亿立方米 排污:工业粉尘 30.3吨 40.0吨 32.3吨 31.3吨 能耗 先进企业是指余压,余能(包括高炉煤气、转炉煤气)具有回收能力的企业,吨钢综合能耗为700千克(标准煤)/吨。 综合能耗:等于直接能耗量+间接能耗量-企业余能回收外供量。直接能耗量包括烧结、焦化、炼铁、炼钢、热轧、冷轧工序耗能量。间接能耗量包括辅助、附属能耗量与损失的能耗量。企业余能回收外供量。 排污:轧钢厂在LED支架用钢生产方面全年污染物产生量计算如下: 工业废水量 8400吨×5.143吨/吨=43.20万吨 化学需氧量 8400吨×484.3克/吨=40.68吨 石油类 8400吨×60克/吨=5.04吨 工业废气量 8400吨×(1050+6000)标立方米/吨=5.922亿立方米 工业粉尘 8400吨×(17.2+6.53)千克/吨=1993.32吨 固体废物(冶炼废渣)8400吨×0.15吨/吨=1.26万吨 10 全年污染物排放量计算如下: 工业废气量 8400吨×(1050+6000)标立方米/吨=5.922亿立方米 工业粉尘 8400吨×0.361千克/吨=30.3吨 4、市场占有情况指标(占国内消费量的比例) 中国市场占有率 本产品占有率 进口产品合计 梅钢 惠州南钢 2009年 2.68% 5.69% 4.49% 4.16% 2008年 2.20% 5.51% 4.23% 4.03% 2007年 1.89% 5.43% 4.45% 3.46% 5、本产品国外市场占有率(占全国出口本产品量的比例) 国外市场占有率 本产品占有率 出口产品合计 梅钢 惠州南钢 2009年 1.2% 4.10% 0.89% 0.68% 2008年 0.69% 3.29% 0.23% 0.54% 2007年 0.23% 1.43% 0.12% 0.23% 11 四、效 益 计 算 1、企业直接经济收益计算 唐山建龙实业有限公司自从2007年11月到2009年12月生产LED支架用钢冷轧钢带1.68万吨, (1)实现总产值:700吨/月×24月×5000元=8400万元 (2)实现利税:8400万元×17%=1428万元 (3)实现利润:1.68万吨×300元/吨=504万元。 2、替代进口的社会收益计算 LED支架用钢的研制成功,原来支架用钢一般在合金钢领域,唐山建龙实业有限公 司LED支架用钢投放市场以来,市场反馈信息良好。 降低了产品成本,因为LED市场的冷轧钢带主要用于制造LED芯片支架,按照89k/ 吨成材率计算,LED行业年冷轧需求量在13万吨以上。应用量大,领域广阔。 按13万吨的5%计算 替代进口的社会收益:13万吨*5%*5000元=3250万元。 3、行业发展与国民经济、国家安全等战略方面贡献 LED支架用钢的研制成功,推进了冷轧退火工艺研究的深度,提出了满足客户硬度指标的合理的退火工艺,成为行业技术进步的范例。推动国内外冷轧钢带轧制工艺的进步。给下游客户提供优质的原材料,节能环保,是照明和半导体行业的进步。 研究发现LED支架用钢的新型材料;探讨并揭示了低碳低硅的冷轧钢带在LED领域的应用,推动了冷轧薄板带方面的技术进步,丰富了制造业学科建设。LED支架用钢为可回收型物品,无毒,无腐蚀,保护环境,提高资源利用率、节能环保等。 12 存在问题: LED支架用钢轧制工艺技术含量较高,给现场工程师提出了很高要求,因此需要在轧机生产线方面相互结合,优化化学成分。 发展目标: 继续优化工艺,控制产品质量稳定,提高LED支架用钢的市场占有率。 (限800个汉字) 13 五、主要完成单位情况 单位名称 唐山建龙实业有限公司 第 1 单位 单位性质 F民营企业 法定代表人 张志祥 职 务 董事长 通讯地址及河北省遵化市建设南路32号 邮政编码 单 唐山建龙实业有限公司为该研究项目总计共投入200万元~提供公司 新建的铁水脱硫、LF炉外精炼、连铸Ar气保护以及层流冷却~及冷轧 位 新建的整体设备等设备进行试验研究。与高校合作~在北京科技大学实 验室进行低温退火工艺试验~确定了重结晶的低温工艺参数。与燕山大 主 学合作~确定了层流冷却速度试验等。 由唐山建龙公司根据公司的发展提出开发LED支架用钢~具体包括 要 技术调研~起草并最终确定LED支架用钢有关技术条件~设计LED支架 用钢的化学成分即生产内控成分~起草并组织工程师确定炼钢连铸操作 贡 要点。组织技术人员进行多次试验~完成各项技术~试验生产的产 品积极开发冷轧市场的客户~使用过程中派技术人员跟踪效果并进行总 献 结分析。 申报书所填写内容完全真实、有效,并已经经过保密审查,允许声 向社会公开;同意中国钢铁工业协会及其委托单位就申报书内容进行 编辑、修改、发布和出版,无须再次获得本单位认可或授权。 特此声明。 明 14 六、附 件 目 录 1、科技成果鉴定证书 2、产品检测报告 3、用户使用证明 15
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