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申报“2017年度国家科学技术奖”项目公示

[日期:2016-12-21] [字体: ]

根据国家科技奖励办公室的要求,现将我公司拟申报2017年度国家科学技术奖参评项目进行公示,公示期为10天,从2016年12月21日起至2016年12月30日止。任何单位或个人对公示内容持有异议,请在公示期内以书面形式向公司技术中心科技管理部(电话:7940111)提出并提供相关证明材料。以单位名义提出异议的,应当加盖本单位公章;个人提出异议的,应当签署真实姓名并提供联系方式。非书面异议、匿名异议和公示期之外的逾期异议不受理。

 

                                                                                        中铁山桥集团有限公司

                                                                                            2016年11月21日

 

附件1:项目公示内容

国家技术发明奖推荐书

(2017年度)

一、项目基本情况

项目名称

超细贝氏体钢制造关键技术及应用

主要完成人

张福成(燕山大学),杨志南(燕山大学),吕  博(燕山大学),王天生(燕山大学),于宝东(中铁山桥)庞碧涛(洛阳轴承)

                           

二、推荐单位意见

推荐单位

河北省

推荐意见:

我单位认真审阅了该项目推荐书及附件材料,确认全部材料真实有效,相关栏目均符合填写要求。

该项目在河北省科学技术厅网站和主要完成单位进行了公示,公示期内未收到异议意见。
 该项目属于材料与冶金领域,是关于超细贝氏体合金钢材料及其制造技术,及用它制造的铁路辙叉、重载轴承和超高强度耐磨钢板的关键技术。该项目组历时十余年努力,在以下三方面获得了高水平的创新性成果:首创发明了超细贝氏体钢及其快速相变制造关键共性技术,这类钢的综合性能达到其成本近10倍的同强度马氏体时效钢水平,技术达到国际领先,该类钢已用于制造高端铁路辙叉、轴承和耐磨钢板等;率先发明长寿命高可靠超细贝氏体钢辙叉制造成套技术,包括辙叉心轨和翼轨匹配技术以及贝氏体钢与珠光体钢轨异质焊接技术等,解决了铁路辙叉寿命短且离散、有突发脆断危险、威胁铁路安全的难题,利用本技术制造的辙叉已广泛应用在我国铁路线路上,技术达到国际领先;首创发明表层高碳超细贝氏体心部低碳马氏体轴承钢及制造技术,该技术已用于制造等重载轴承,技术达到国际领先水平,为我国高端轴承制造业发展做出贡献;发明超高强度超细贝氏体耐磨钢板制造技术,耐磨钢板性价比达到国际最高水平,产品占全国大型港口80%以上的市场,并出口到许多国家和地区。

对照国家技术发明奖授奖条件,推荐该项目申报2017年度国家技术发明奖二等奖。


三、项目简介

该成果属于材料与冶金领域。作为国之基石的钢铁工业,原创能力不强,钢种和热处理技术水平与发达国家有较大差距,严重制约制造业的发展。贝氏体钢是钢中新成员,具有较好的力学性能,是当今研究热点,并已广泛应用于现代工业。然而,贝氏体组织纷杂,受控于温度和时间二个参数,构成温度、时间和性能三维坐标,造成同成分贝氏体钢性能迥异。铁路安全关乎国家战略,铁路线路中服役条件最恶劣、最易发生事故的普通贝氏体钢辙叉寿命短且离散,偶有突发脆断危险,威胁铁路安全。轴承和耐磨钢板用量巨大,但因材料问题我国高端轴承和超高强度耐磨钢板依赖进口,受制于人。该项目组在包括1项国家杰出青年基金在内的10余项目资助下,历时十年科研攻关,取得如下成果:

1:发现了钢中纳米AlN作为异质形核相可显著加速贝氏体相变、铝硅和碳-空位纳米团簇显著阻碍贝氏体长大,低温相变有利于超细板条贝氏体组织形成;薄膜状残余奥氏体稳定且提高钢的性能。创立了快速相变超细贝氏体钢化学成分设计和组织结构调控理论,原创发明了低、中、高碳系列快速相变超细贝氏体新钢种及其制造关键共性技术,攻克了贝氏体钢力学性能精确控制的难题,贝氏体转变时间缩短几到几十倍、贝氏体板条厚度达到纳米至亚微米,钢的综合力学性能达到是其成本近10倍的马氏体时效钢水平,充分挖掘了低合金结构钢的力学性能潜能。

2:针对铁路辙叉寿命短且离散、威胁铁路安全的问题,突破了低碳钢中获得超细贝氏体组织的技术瓶颈,发明了铁路辙叉用30Mn2CrSiAlWNi中低碳中合金超细贝氏体钢及其精确热处理关键技术,以及辙叉心轨和翼轨匹配技术、贝氏体与珠光体钢轨焊接技术等,实现了贝氏体钢辙叉稳定长寿。

3:原创发明了渗碳表层高碳超细贝氏体心部低碳温变马氏体轴承钢和高碳整体超细贝氏体轴承钢及制造关键技术;突破了兼顾轴承表面高硬度高韧性高疲劳性以及心部高韧性的技术难题;实现了我国高端轴承产品批量自主生产;推动了贝氏体轴承渗碳硬化技术的发展,引领了轴承行业的进步。

4:原创发明超高强度中碳低合金CrNiMoSiV系列超细贝氏体耐磨钢及其制造关键技术,发现了钢中微量钒的超淬透性现象,创立了钒的超淬透性理论,解决了低合金含量中厚板淬透性不足的问题,结合AlN阻止焊接热影响区组织粗化,突破了超高强度耐磨钢板焊接工艺性差的瓶颈;实现了强度级别HB550以上高端耐磨钢板的批量自主生产。

获授权国家发明专利24项、实用新型2项,公开发明专利13项;获教育部技术发明一等奖1项、河北省技术发明一等奖2项;制定国家标准2项、冶金行业标准1项;获欧洲产品认证1;培养国家杰青1人;出版专著1部,发表学术论文98篇,SCI收录67篇、SCI引用468次;成果已在多家央企大量应用,取得了显著的经济和社会效益。


 

五、客观评价

1、知名学者评价

    邹广田院士、胡壮麒院士、魏炳波院士、陈蕴博院士、周玉院士、雒建斌院士、才鸿年院士、都有为院士、汪卫华院士、祝世宁院士等几十位本领域专家,参加亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室预评审、评审、评估,以及学术委员会时,审查本成果后认为:“张福成课题组针对铁路辙叉的需求,开发了一类含铝低温贝氏体合金钢,揭示了亚稳贝氏体钢组织对成分与工艺的依赖关系,为解决国家铁路发展的技术难题提供了技术支撑该成果提升了我国钢铁结构材料的品质,促进了我国高端轴承和耐磨钢板制造技术的发展,为打破国际垄断和制约做出了贡献”。

    国际钢铁材料研究领军科学家,英国皇家科学院和工程院两院院士H.K.D.H. Bhadeshia爵士,一直关注本课题组的研究动向,共引用本课题组论文60多篇次,并给以高度评价。比如:在国际顶尖刊物《Progress in Materials Science57(2012)268-435上,他的题目为“Steels for Bearings”的巨篇权威综述文章中写到:“This augers well for the development of case-hardening technolgy based on the nanostructured bainite”(张福成的研究成果很好地推进了纳米结构贝氏体渗碳硬化技术的发展)。他在另一权威综述性文章“Nanostructured bainite, Proc. R. Soc. A, 466(2010)3-18”中写到:“Zhang et al. revealed that the bainite was …. It may be possible to use lower concentrations and yet maintain a carbide-free nanophase mixture. ”(张福成的研究为无碳化物纳米贝氏体钢的成分设计提供了新的思路,使降低碳和其它合金元素含量的同时保证无碳化物纳米组织成为可能)。他“Scripta Materialia 87(2014) 9-12”文章中写到:It is possible , but there recently has been an inspiring publication….. (张福成利用铝促进贝氏体相变和降低氢脆敏感性的研究成果鼓舞人心,启发灵感)。另外,西班牙国家科学院F.G. Caballero院士等一批贝氏体钢研究领域国际著名科学家,也大量引用了本成果发表的学术论文,并给予高度认可和好评。

2、科技奖励情况

    本成果研究内容先后3次获得省部级技术发明一等奖,贝氏体钢理论方面的研究成果于2008年获教育部技术发明一等奖,超高强度超细贝氏体耐磨钢板研究成果于2012年获河北省技术发明一等奖、超细贝氏体钢辙叉研究成果于2016年获河北省技术发明一等奖。

3、科技查新报告

    201612月,教育部科技查新工作站G11对该成果的查新结论为:“项目组在贝氏体钢研究领域共发表学术论文98篇,其中,SCI收录67篇、SCI引用468,“在委托人及团队发表快速相变贝氏体钢及其超细组织制造技术、超细贝氏体钢辙叉、超细贝氏体轴承和超淬透性超细贝氏体耐磨钢板制造技术等论文、专利之前,在所检出的国内外相关文献中未见报道

4、行业评价报告

中国铁道工程建设协会评价:燕山大学发明的超细贝氏体钢辙叉使用寿命长、安全可靠,技术达到国际领先水平。原铁道部特邀张福成教授,先后于201169 日和20111223 日到北京中国中铁股份有限公司做贝氏体钢辙叉方面的学术报告。

中国轴承行业协会评价:燕山大学开发的渗碳超细贝氏体轴承钢和全淬透高碳超细贝氏体轴承钢,有效推动了我国高端轴承制造技术的发展。20161013日,中国轴承工业协会特邀张福成教授在协会学术委员会上做了题为纳米贝氏体轴承钢的大会主题报告,协会在十三五期间将在我国重点工业领域推广这种新型超细贝氏体钢轴承。

5、使用单位评价

铁路辙叉使用单位评价:央企中国中铁股份有限公司认为:燕山大学发明技术制造的1500MPa强度级别含铝贝氏体钢辙叉,在使用过程中没有产生心轨的掉块和断裂以及翼轨的过快磨损和压塌等现象,这种辙叉使用寿命长,累积过载量达到3.6亿吨,且寿命大致一样,得到非常好的使用效果

轴承钢使用单位评价:央企中国一重集团等单位使用该成果制造的轴承以后认为:超细贝氏体钢轴承实际使用寿命比G20Cr2Ni4A钢马氏体轴承提高60%以上,使用性能超过SKF轴承水平,而价格明显低于SKF轴承。

超高强度耐磨钢板使用单位评价:央企神华集团黄骅港、大型国企秦皇岛港等国内各大港口分别在输煤和矿石系统中全部采用本成果超细贝氏体耐磨钢板,并对比使用了Hardox600、高铬铸铁、橡胶、树脂、陶瓷和堆焊衬板,使用结果表明,燕山大学的超高强度超细贝氏体耐磨钢板的使用寿命超过包括国际著名Hardox600钢板在内的所有衬板,其性价比最高。并获得欧洲产品标准认证。

6、其它方面评价

    本成果从2006年开始获得国家自然基金委的连续资助,先后获得1项国家杰出青年基金、1项创新群体基金、4项面上基金项目的连续12的资助。其中,国家杰出青年基金高速铁路辙叉制造技术基础研究项目取得优秀的结题成绩。培育国家杰出青年科学基金获得者1人。打造了1个国家重点实验室和国家工程技术中心支柱团队—先进钢铁材料研究团队。


 

六、推广应用情况、经济效益和社会效益

1.推广应用情况

本成果已被多家单位采用,其中包括:央企中国中铁山桥集团有限公司,他们是我国最大最权威的专业生产铁路辙叉的企业,代表着我国铁路辙叉行业制造水平;大型国企洛阳LYC轴承有限公司,他们是我国历史悠久的最著名的三大轴承(哈、瓦、洛)制造企业之一,代表着我国轴承行业的制造水平;央企中信集团兴澄特钢等大型钢铁制造企业,他们代表着我国中厚板制造行业水平。具体情况见下表。

主要应用单位情况

应用单位

名称

应用技术

应用起止时间

应用单位

联系人/电话

应用情况

(近三年)

中铁山桥集团有限公司

超细贝氏体钢辙叉制造技术

20116

至今

刘洪柱

0335-7940114

制造贝氏体钢辙叉,得到大量应用,辙叉寿命长且稳定,确保铁路安全,大幅度减少维护工作量。

洛阳LYC轴承有限公司

超细贝氏体轴承钢制造技术

20111

至今

王明礼

0379-64986891

制造的高端轴承经中国一重集团等央企使用,轴承寿命长,无脆裂发生。

瓦房店轴承研究制造钢有限公司

超细贝氏体轴承钢制造技术

20125

至今

李永卫

0411-82828982

制造轧机等重载轴承,用于东北重工业地域,轴承寿命长,大幅度提高用户生产效率。

洛阳百思特精密机械制造公司

超细贝氏体轴承钢制造技术

201012

至今

吕光辉

0379-65112833

制造轧机、矿山机械等重载轴承,用于全国各地,用户广泛认可。

江阴兴澄特种钢铁有限公司

超高强度耐磨钢板制造技术

20123

至今

周九林

0510-86190520

制造强度级别HB600以上耐磨钢板,用于港口和煤炭行业,用户高度认可。

新余钢铁股份有限公司

超高强度耐磨钢板制造技术

201210

至今

陈英俊

0790-6294687

制造强度级别HB500-550耐磨钢板,用于港口和电厂行业,用户高度好评。

秦皇岛渤海燕大耐磨钢有限公司

超细贝氏体钢辙叉和超高强度耐磨衬板制造技术

20091

至今

张桂苹

0335-7048368

制造耐磨衬板用于央企神华集团黄骅港、秦皇岛港、天津港等各大港口国家重大工程中,并出口多个国家,获欧洲产品认证。


 

、主要知识产权证明目录(不超过10件)

知识产

权类别

知识产权具体名称

国家

(地区)

授权号

授权日期

证书

编号

权利人

发明人

发明专利有效状态

发明

专利

含铝低温贝氏体钢的制备方法

中国

 

 

ZL 201210504420.4

2014.

09.10

 

1478098

燕山大学

张福成,吕  博,王天生,郑炀曾,张明,杨志南

有效专利

发明

专利

全贝氏体钢辙叉及其制造方法

中国

ZL 201210422455.3

2014.

07.23

1447367

燕山大学

张福成,吕博,张明,杨志南,郑春雷,康杰

有效专利

发明

专利

整体硬贝氏体轴承钢及其制造方法

中国

ZL 201210399526.2

2014.

08.06

1455860

燕山大学

张福成,王天生,杨志南,王艳辉,康杰

有效专利

发明

专利

硬贝氏体轴承制造方法

中国

ZL 201010583521.6

2013.

01.30

1130066

燕山大学

张福成,王天生,郑炀曾

有效专利

发明

专利

铁路辙叉专用含钨贝氏体锻钢及其制造方法

中国

ZL 200610012673.4

2008.

08.27

423660

燕山大学,中铁山桥

张福成,郑炀曾,吕博,徐安友,于宝东

有效专利

发明

专利

一种贝氏体钢辙叉及轧制后三段冷却制造方法

中国

ZL 201210194847.9

2014.

09.10

1478120

燕山大学

张福成,张明,吕博,郑炀曾,王天生

有效专利

发明

专利

一种提高铁路辙叉寿命的在线热处理方法

中国

ZL 201210341698.4

2014.

10.15

1497659

燕山大学

张福成,吕  博,王艳辉,康杰,郑春雷

有效专利

发明

专利

一种纳米结构无碳化物贝氏体中碳合金钢及制备方法

中国

ZL 201110255203.1

2012.

10.24

1066137

燕山大学

王天生,张  淼,张福成

有效专利

发明

专利

一种冲击摩擦疲劳试验机

中国

ZL 201410150405.3

2015.

11.18

1840767

燕山大学

张福成,冯晓勇,杨志南,康杰

有效专利

 

 

承诺:上述知识产权用于推荐国家技术发明奖的情况,已征得未列入项目主要完成人的权利人(发明专利指发明人)的同意。

 

                                    第一完成人签名:


 

八、主要完成人情况表

   

张福成

 

1

技术职称

教授

行政职务

副校长

工作单位

燕山大学

完成单位

燕山大学

参加本项目的起止时间

20040501日 至 20131231

对本项目技术创造性贡献:

项目总负责人,21项国家发明专利和1项国际发明专利第一发明人,其它12项专利主要发明人;合作发表相关论文90篇;独立撰写专著1部。
对各发明点创造性贡献:
发明点1:负责超细贝氏体钢成分设计,发明其快速相变制造技术;
发明点2:发明超细贝氏体钢辙叉制造技术;
发明点3:发明重载轴承用超细贝氏体钢及其制造技术;
发明点4:发明超高强度超细贝氏体耐磨钢板制造技术。

曾获国家科技奖励情况:作为第一完成人于2002年获国家科技进步二等奖一项,获奖项目名称是:耐磨奥氏体锰钢化学成分和热加工工艺优化,证书编号:2002-J-216-2-08-R01

         

主要完成人情况表

   

杨志南

 

2

技术职称

副教授

行政职务

工作单位

燕山大学

完成单位

燕山大学

参加本项目的起止时间

20090530日 至 20131231

对本项目技术创造性贡献:

本项目3项国家发明专利的第一发明人,7项国家发明专利和1项国际发明专利的主要发明人;合作发表相关论文15篇;
对各发明点的创造性贡献:
发明点1:作为重要完成人参与开发超细贝氏体钢化学成分设计及其快速相变制造技术;
发明点2:发明重载轴承用超细贝氏体钢制造技术;

发明点3:作为重要完成人参与超高强度超细贝氏体钢板制造技术。

         

 

 

 

主要完成人情况表

   

 

 

3

技术职称

副教授

行政职务

工作单位

燕山大学

完成单位

燕山大学

参加本项目的起止时间

20040622日 至 20131231

对本项目技术创造性贡献:

本项目15项国家发明专利和1项国际发明专利的主要发明人;合作发表相关24相关篇论文。
对各发明点的创造性贡献:
发明点1:参与开发超细贝氏体钢成分设计及其制造技术;
发明点2:参与开发超细贝氏体钢辙叉的制造技术;
发明点4:参与开发超高强度贝氏体耐磨钢板制造技术

         

 

主要完成人情况表

   

王天生

 

4

技术职称

教授

行政职务

工作单位

燕山大学

完成单位

燕山大学

参加本项目的起止时间

20070101日 至 20120530

对本项目技术创造性贡献:

本项目相关多项国家发明专利的第一发明人,8项主要发明人;合作发表相关论文28篇。
对各发明点创造性贡献:
发明点1:参与超细贝氏体钢基础理论研究;

发明点3:参与开发超细贝氏体轴承钢热处理工艺。

曾获国家科技奖励情况:作为第六完成人于2002年获国家科技进步二等奖一项,获奖项目名称是:耐磨奥氏体锰钢化学成分和热加工工艺优化,证书编号:2002-J-216-2-08-R06

         

 

 

 

 

主要完成人情况表

   

于宝东

 

5

技术职称

教授级高级工程师

行政职务

副总经理兼总工程师

工作单位

中铁山桥集团有限公司

完成单位

中铁山桥集团有限公司

参加本项目的起止时间

20060101日至20111231

对本项目技术创造性贡献:

本项成果1项国家发明专利和1项实用新型专利的第一发明人,2项国家发明专利的主要发明人,合作发表1篇论文。

对各发明点创造性贡献:
发明点2:开发超细贝氏体钢辙叉的制造技术。

 

         

 

主要完成人情况表

   

庞碧涛

 

6

技术职称

教授级高级工程师

行政职务

总工程师

工作单位

洛阳 LYC 轴承有限公司

完成单位

洛阳 LYC 轴承有限公司

参加本项目的起止时间

20101月至201312

对本项目技术创造性贡献:

本项目中1项国家发明专利和1项实用新型专利的第一发明人,合作发表相关论文1篇。

对各发明点创造性贡献:

发明点3:参与超细贝氏体钢轴承工业化应用研究,开发轴承快速冷却技术。

         

 

 


 

附表1

完成人合作关系说明

完成人张福成,杨志南,吕博,王天生均为燕山大学教师,是燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室先进钢铁材料研究团队核心成员,互相之间已经有多年良好合作关系。张福成是本项目的第一完成人,是本项目包括3项核心发明专利在内的13授权发明专利的第一发明人,是本项目多篇论文的第一作者或通讯作者,是1项教育部技术发明一等奖、2项河北省技术发明一等奖的第一完成人。杨志南是本项目的骨干成员,是3项核心发明专利的主要发明人,是3项公开国家发明专利的第一发明人,其他4项国家发明专利和1项国际发明专利的主要发明人,合作发表论文15篇,作为重要完成人参与开发超细贝氏体钢化学成分设计及其快速相变制造技术及超高强度超细贝氏体钢板制造技术,开发了重载轴承用超细贝氏体钢制造技术。吕博也是本项目的骨干成员,是本项目2项核心发明专利的主要发明人,其他13项相关专利的主要发明人,合作发表学术论文24篇,参与了本项目中超细贝氏体钢成分设计及其制造技术、超细贝氏体钢辙叉制造技术和超高强度贝氏体耐磨钢板制造技术的开发工作。王天生是本项目2项核心发明专利的主要发明人,多项相关发明专利的主要发明人,合作发表相关论文28篇,参与了超细贝氏体钢基础理论研究和超细贝氏体轴承钢工艺开发工作。

完成人于宝东是中铁山桥集团有限公司总工程师,是与燕山大学合作超细贝氏体钢辙叉制造技术企业方面技术具体研发者和负责人,是本项目3项发明专利的主要发明人,1项实用新型专利的第一发明人,合作发表1篇论文。完成人庞碧涛是洛阳LYC轴承有限公司总工程师,是与燕山大学合作开发超细贝氏体钢轴承制造技术项目企业方面项目负责人,是本项目1项国家发明专利和1项实用新型专利的第一发明人,合作发表相关论文1篇。

 

 

第一完成人签名:             

 


 

完成人合作关系情况汇总表

序号

合作方式

合作者

(项目排名)

合作时间

合作成果

证明材料

备注

1

共同专利

张福成1、杨志南2、吕博3、王天生4

2009-2014

铝低温贝氏体钢的制备方法

附件

核心专利

2

共同专利

张福成1、杨志南2、吕博3

2009-2014

全贝氏体钢辙叉制造方法

附件

核心专利

3

共同专利

张福成1、杨志南2、王天生4

2009-2014

整体硬贝氏体轴承钢及其制造方法

附件

核心专利

4

共同专利

张福成1、吕博3、于宝东5

2006-2012

铁路辙叉专用含钨贝氏体锻钢及其制造方法

附件

发明专利

5

共同文章

张福成1、杨志南2、庞碧涛6

2010-2016

贝氏体钢在轴承中的应用进展

附件

核心期刊论文

6

共同文章

张福成1、杨志南2

2010-2015

Superhardenability behavior of vanadium in 40CrNiMoV steel

附件

SCI论文

7

共同文章

张福成1、吕博3、王天生4

2007-2013

A novel method for the development of a low temperature bainitic microstructure in the surface layer of low-carbon steel

附件

SCI论文

8

共同项目

张福成1、庞碧涛6

2010-2012

超细贝氏体钢轴承工业化应用研究

附件

企业合作

承诺:本人作为项目第一完成人,对本项目完成人合作关系及上述内容的真实性负责,特此声明。

第一完成人签名:

 

 

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