武鋼高強鋼研發現狀及展望

馬玉喜 歐陽珉璐 胡 敏 郭 斌

1.武鋼高強結構鋼現狀

武鋼應市場需求，從“七五”期間（1986-1990年）開始從事工程結構用鋼的研制，成立了10人開發團隊專門進行產品研發。此后至“十一五”時期，已成功開發出焊接高強度結構鋼、超高強度結構鋼、低碳貝氏體鋼和易成型結構鋼等系列，可滿足各行業對不同強度和特點的需要，這類鋼板具有較高的強度而且具有優良的焊接性能，廣泛運用于制造各類工程機械和工程結構，如電鏟、鼓風機、電動輪翻斗車、挖掘機、推土機、載重汽車、各類起重機及煤礦液壓支架及海洋石油鉆井平臺等，被長江起重機械有限公司、鄭州煤礦機械有限公司、北京煤礦機械廠、山東推土工程機械股份公司、徐州工程機械制造有限公司、中聯重科等眾多廠家使用。目前，武鋼已為用戶提供了高質量的工程結構用鋼約120萬噸，其實物性能水平在國際先進水平，被用戶廣泛選用。從研發歷程看，武鋼高強結構鋼的的發展可以分為三個階段：

第一階段：開發出普通焊接高強度鋼，主要用于煤礦機械行業

“七五期間”（1986～1990），在國家科委領導下，武鋼聯合高等科研院校，根據自己生產裝備情況，成功開發出焊接高強度鋼Q460、HJ58、HG60、HG70和焊接裂紋敏感性低的WCF80鋼，產品規格為10mm-60mm的中厚鋼板。這些產品均經淬火－回火處理，其鋼板性能集高強度、高韌性、優良的焊接性于一體，產品一投放國內市場，就受到國內煤礦機械和工程機械行業的歡迎。受當時武鋼煉鋼能力和熱處理能力制約，每年只有不到2千噸的產品，主要用于制造大型起重吊車、推土機、刮板運輸機等機械設備。

第二階段：低碳（超低碳）貝氏體高強度鋼和高品質焊接結構鋼的開發，該系列產品達到國際先進水平

20世紀末，參照國際鋼鐵技術的發展，針對武鋼高強鋼的發展中存在的問題，認為武鋼在第一、第二階段鋼的成分、工藝設計仍未脫離傳統的東西，因此產品的性價比差、產量不能放大，遠遠不能滿足國內需求。鑒于此，武鋼研制開發出低碳貝氏體鋼DB590、DB685和HG785。該系列產品在成分上采用低C-Mn-Cu-Nb-B系，在軋鋼工藝上采取TMCP工藝生產，簡化調質生產工藝，降低了成本，擴大了武鋼高強度鋼的生產能力。目前，DB590、DB685和HG785等品種已大批量供應國內各工程機械廠，尤其是HG785已廣泛用于制造汽車起重機吊臂、大型汽車底盤和煤礦大型液壓支架等，反映良好。

第三階段：超高強度鋼的開發，該系列產品瞄準高端工程機械市場

2005年以來，隨著工程機械和礦山機械行業在國內蓬勃發展，下游客戶對鋼鐵材料高強化和結構輕量化的要求越來越強烈。第一、第二階段開發的鋼種已遠遠不能滿足國內市場需求。鑒于此，武鋼著手研制開發更高級別鋼種，如HG980、S890、HG1080、Q960、Q1100和HS31-Ⅱ等。該系列產品在成分上采用低C-Mn-Mo-Nb-Ti-B系，在生產工藝上采用調質生產，降低了成本，擴大了武鋼高強度鋼的生產能力。這些鋼種屬于高端高強鋼產品，在國產化方面還有很長的路要走。一方面是因為下游客戶對進口高端產品的依賴，另一方面是武鋼高強鋼產品質量穩定和品質提升仍需改進。目前，武鋼正選擇重點工程機械龍頭企業進行推廣和試用。

2.武鋼工程機械用鋼的實物水平

武鋼工程機械用鋼經過二十多年的研制開發和生產設備不斷改造更新，生產能力、實物水平都得到了很大提高，鋼的冶煉成分范圍窄，碳當量和焊接冷裂紋敏感系數低，鋼板的強韌性匹配良好，見表1。對于HG70、HG785、WCF80、DB685等系列高強度鋼CE（WII）、Pcm值分別控制在0.50%和0.23%以下，對于HG980、S890、HG1080、Q960、Q1100和HS31-Ⅱ等超高強度鋼系列CE（WII）、Pcm值分別控制在0.56%和0.34%以下，從而保證了厚鋼板的高強度、高韌性和優良的焊接性能。

武鋼生產的高強度焊接結構鋼板，無論是-20℃還是-40℃沖擊性能交貨，其沖擊功達到了30或47J以上，在鋼板施焊中無需預熱，焊后也無需熱處理。鋼板的實物水平達到了國際先進水平。

3.武鋼高強結構鋼的產量及應用

從“七五”時期開始，按照國外標準和工程機械行業標準要求，武鋼相繼開發了焊接高強度鋼系列Q460、HG60、HG70、HG785、WCF80、HJ50、HJ53、HJ58、YZ350K、YZ450K；低碳貝氏體鋼系列DB590、DB685；易成型結構鋼系列JY195、JY235、Q390-LC、CHJ590；銅沉淀時效鋼系列A710-PT、A710；超高強度鋼HG980、S890、HG1080、Q960、Q1100和HS31-Ⅱ等五大系列產品，產品應用于國內外工程機械、農用機械和礦山機械等領域，用戶涵蓋三一重工、柳州重工、徐州工程機械制造有限公司、中聯重科、鄭州煤礦機械有限公司、北京煤礦機械廠、山東推土工程機械股份公司等100多家企業，迄今為止武鋼共為這些企業生產高強結構鋼近120萬噸，產品質量穩定，用戶評價良好。見圖1。

圖1 2001-2012年武鋼高強結構鋼產量 噸

4.武鋼高強結構鋼未來展望

隨著我國工程機械、礦山機械和高層建筑行業向材料高強化及高韌化、結構輕量化方向發展，市場對高端高強鋼產品的需求越來越迫切。另外，鋼鐵市場持續低迷，價格不斷走低，競爭更趨激烈，低合金熱軋產品幾乎全面虧損。走出一條具有武鋼特色的高附加值高強鋼之路，以期實現產品降本增效、質量提升、扭虧為盈，勢在必行。

（1）穩定現有高強結構鋼品種，做精做透拳頭產品，穩定市場地位

與低合金普材相比，高強鋼以其較高的平均單價提高了公司噸鋼效益。由于該類品種應用領域廣，用戶多且分散，價格受市場波動相對較小，屬于抗市場風險能力強的品種。但是，由于武鋼高強鋼產品發展速度快、品種多，基礎研究不徹底，致使產品質量還不穩定，尤其是HG70和HG785，暴露了如鋼板強度不足、強度范圍波動大、平直度超標、切割變形等問題，這些也是客戶反映較多的質量問題。因此，如何穩定高強鋼板現有品種質量，提供滿意的拳頭產品應是今后的重點。

（2）產銷協調，調整熱軋產品結構，以開發高附加值產品為主要工作方向，提高高附加值產品生產比例

眾所周知，礦山機械行業所處環境惡劣，對材料的要求也更為苛刻。最近走訪市場發現，國外的高強鋼產品生產企業（如SSAB、RUKKI等知名品牌）正在加快向國內礦山機械推廣的步伐。為了搶占國內市場份額，武鋼應加大高端高強鋼產品的開發與推廣力度，調整熱軋產品結構。這類產品包括正在推廣或正在開發的超高強度鋼HG980、S890、HG1080、Q960、Q1100和HS31-Ⅱ等品種[4]。建議成立以公司相關領導牽頭的高強鋼產銷研專門團隊，盡快實現高強鋼的全系列化（既有武鋼企業系列牌號，也有國標Q系列），大力推動該品種鋼的研發、生產與市場推廣。

（3）做好專用鋼的開發

磁軛鋼、特磁鋼及熱水器鋼（含熱軋酸洗鋼）市場需求量大。根據近期調研結果發現，市場需求量有近60萬噸。目前武鋼的市場占有率不高（磁軛鋼約2萬噸/年，熱水器5000噸/年，特磁鋼正在開發階段），急需加大開發和推廣力度。就武鋼現有產品系列而言，需要開發市場前瞻性的專用鋼產品，包括：磁軛鋼WDER750、800MPa級大功率變壓器用特磁鋼及高端熱水器搪瓷鋼。

（4）加強產品應用性能研究，提升產品附加值，提高用戶滿意度

目前，流行產品的銷售不僅僅指產品銷售，還需要產品售后服務。應加強用戶關注的應用領域研究，如結構設計、焊接工藝選定、成型性、腐蝕性及疲勞等，以增加產品附加值，提高服務質量，從而提高用戶滿意度。

（5） 加強高強鋼研發人員隊伍建設

企業保持競爭的活力源于科技，科技水平的高低是由人才決定的。保持高強鋼人才既不斷層又充滿生機活力，是企業保持競爭力的關鍵。我們不僅要做好產品開發與推廣，而且要通過高強鋼的研發與推廣培養造就培養在公司叫得響、在行業站得住、在國內外有一定知名度的高強鋼專家領軍人才，這是武鋼熱軋產品度過寒冬、保持持續競爭優勢的關鍵。

5.結語

未來10年，我國工程機械、礦山機械、農用機械和高層建筑等領域仍會高速發展，對高強結構鋼的需求量也將處于高速增長的階段。生產高性能鋼必須要有高水平的冶金人才和冶金生產設備。目前，武鋼擁有先進的煉鋼、軋鋼、熱處理設備和高、精、尖的檢測儀器設備，基本具備高強鋼研發所需的冶金人才條件，已經完成了軋板廠的技術改造并正在加快武鋼二熱軋層流冷卻及卷取機技術改造工程。相信武鋼高強鋼第四發展階段的明天將會更加美好！

[1] Misra R D K, Weatherly G C,Hartmann J E,et al.Ultrahigh strength hot rolled microalloyed steels microstructural aspects of development[J]. Materials science and technology,2001,17:1119-1129.

[2] Jeanneau M and Pichant P. The trends of steel products in the European automotive industry[J]. La Revue De metallurgies-CIT,2000(11) :1399-1408.

[3] Senuma Takehide.Physicaj metallurgy of modern high strength stee1 sheets[J]. ISIJ International, 2001,41(6):520-532.

[4] Yu-xi MA, Bin Guo, Lin Zheng, et al. Microstructure and mechanical properties in ultra-high strength steel with tensile strength 1000MPa [J]. Metallurgy technology and materials, 2012,Vol.567:79~87.