武鋼高強(qiáng)鋼研發(fā)現(xiàn)狀及展望

馬玉喜 歐陽(yáng)珉璐 胡 敏 郭 斌

1.武鋼高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼現(xiàn)狀

武鋼應(yīng)市場(chǎng)需求，從“七五”期間（1986-1990年）開始從事工程結(jié)構(gòu)用鋼的研制，成立了10人開發(fā)團(tuán)隊(duì)專門進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)。此后至“十一五”時(shí)期，已成功開發(fā)出焊接高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、超高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、低碳貝氏體鋼和易成型結(jié)構(gòu)鋼等系列，可滿足各行業(yè)對(duì)不同強(qiáng)度和特點(diǎn)的需要，這類鋼板具有較高的強(qiáng)度而且具有優(yōu)良的焊接性能，廣泛運(yùn)用于制造各類工程機(jī)械和工程結(jié)構(gòu)，如電鏟、鼓風(fēng)機(jī)、電動(dòng)輪翻斗車、挖掘機(jī)、推土機(jī)、載重汽車、各類起重機(jī)及煤礦液壓支架及海洋石油鉆井平臺(tái)等，被長(zhǎng)江起重機(jī)械有限公司、鄭州煤礦機(jī)械有限公司、北京煤礦機(jī)械廠、山東推土工程機(jī)械股份公司、徐州工程機(jī)械制造有限公司、中聯(lián)重科等眾多廠家使用。目前，武鋼已為用戶提供了高質(zhì)量的工程結(jié)構(gòu)用鋼約120萬(wàn)噸，其實(shí)物性能水平在國(guó)際先進(jìn)水平，被用戶廣泛選用。從研發(fā)歷程看，武鋼高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼的的發(fā)展可以分為三個(gè)階段：

第一階段：開發(fā)出普通焊接高強(qiáng)度鋼，主要用于煤礦機(jī)械行業(yè)

“七五期間”（1986～1990），在國(guó)家科委領(lǐng)導(dǎo)下，武鋼聯(lián)合高等科研院校，根據(jù)自己生產(chǎn)裝備情況，成功開發(fā)出焊接高強(qiáng)度鋼Q460、HJ58、HG60、HG70和焊接裂紋敏感性低的WCF80鋼，產(chǎn)品規(guī)格為10mm-60mm的中厚鋼板。這些產(chǎn)品均經(jīng)淬火－回火處理，其鋼板性能集高強(qiáng)度、高韌性、優(yōu)良的焊接性于一體，產(chǎn)品一投放國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，就受到國(guó)內(nèi)煤礦機(jī)械和工程機(jī)械行業(yè)的歡迎。受當(dāng)時(shí)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(chǎn)品，主要用于制造大型起重吊車、推土機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)等機(jī)械設(shè)備。

第二階段：低碳（超低碳）貝氏體高強(qiáng)度鋼和高品質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)鋼的開發(fā)，該系列產(chǎn)品達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平

20世紀(jì)末，參照國(guó)際鋼鐵技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)武鋼高強(qiáng)鋼的發(fā)展中存在的問(wèn)題，認(rèn)為武鋼在第一、第二階段鋼的成分、工藝設(shè)計(jì)仍未脫離傳統(tǒng)的東西，因此產(chǎn)品的性價(jià)比差、產(chǎn)量不能放大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)需求。鑒于此，武鋼研制開發(fā)出低碳貝氏體鋼DB590、DB685和HG785。該系列產(chǎn)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(chǎn)，簡(jiǎn)化調(diào)質(zhì)生產(chǎn)工藝，降低了成本，擴(kuò)大了武鋼高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)能力。目前，DB590、DB685和HG785等品種已大批量供應(yīng)國(guó)內(nèi)各工程機(jī)械廠，尤其是HG785已廣泛用于制造汽車起重機(jī)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(qiáng)度鋼的開發(fā)，該系列產(chǎn)品瞄準(zhǔn)高端工程機(jī)械市場(chǎng)

2005年以來(lái)，隨著工程機(jī)械和礦山機(jī)械行業(yè)在國(guó)內(nèi)蓬勃發(fā)展，下游客戶對(duì)鋼鐵材料高強(qiáng)化和結(jié)構(gòu)輕量化的要求越來(lái)越強(qiáng)烈。第一、第二階段開發(fā)的鋼種已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。鑒于此，武鋼著手研制開發(fā)更高級(jí)別鋼種，如HG980、S890、HG1080、Q960、Q1100和HS31-Ⅱ等。該系列產(chǎn)品在成分上采用低C-Mn-Mo-Nb-Ti-B系，在生產(chǎn)工藝上采用調(diào)質(zhì)生產(chǎn)，降低了成本，擴(kuò)大了武鋼高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)能力。這些鋼種屬于高端高強(qiáng)鋼產(chǎn)品，在國(guó)產(chǎn)化方面還有很長(zhǎng)的路要走。一方面是因?yàn)橄掠慰蛻魧?duì)進(jìn)口高端產(chǎn)品的依賴，另一方面是武鋼高強(qiáng)鋼產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定和品質(zhì)提升仍需改進(jìn)。目前，武鋼正選擇重點(diǎn)工程機(jī)械龍頭企業(yè)進(jìn)行推廣和試用。

2.武鋼工程機(jī)械用鋼的實(shí)物水平

武鋼工程機(jī)械用鋼經(jīng)過(guò)二十多年的研制開發(fā)和生產(chǎn)設(shè)備不斷改造更新，生產(chǎn)能力、實(shí)物水平都得到了很大提高，鋼的冶煉成分范圍窄，碳當(dāng)量和焊接冷裂紋敏感系數(shù)低，鋼板的強(qiáng)韌性匹配良好，見(jiàn)表1。對(duì)于HG70、HG785、WCF80、DB685等系列高強(qiáng)度鋼CE（WII）、Pcm值分別控制在0.50%和0.23%以下，對(duì)于HG980、S890、HG1080、Q960、Q1100和HS31-Ⅱ等超高強(qiáng)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(qiáng)度、高韌性和優(yōu)良的焊接性能。

武鋼生產(chǎn)的高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)鋼板，無(wú)論是-20℃還是-40℃沖擊性能交貨，其沖擊功達(dá)到了30或47J以上，在鋼板施焊中無(wú)需預(yù)熱，焊后也無(wú)需熱處理。鋼板的實(shí)物水平達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

3.武鋼高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼的產(chǎn)量及應(yīng)用

從“七五”時(shí)期開始，按照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)和工程機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，武鋼相繼開發(fā)了焊接高強(qiáng)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(jié)構(gòu)鋼系列JY195、JY235、Q390-LC、CHJ590；銅沉淀時(shí)效鋼系列A710-PT、A710；超高強(qiáng)度鋼HG980、S890、HG1080、Q960、Q1100和HS31-Ⅱ等五大系列產(chǎn)品，產(chǎn)品應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外工程機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械和礦山機(jī)械等領(lǐng)域，用戶涵蓋三一重工、柳州重工、徐州工程機(jī)械制造有限公司、中聯(lián)重科、鄭州煤礦機(jī)械有限公司、北京煤礦機(jī)械廠、山東推土工程機(jī)械股份公司等100多家企業(yè)，迄今為止武鋼共為這些企業(yè)生產(chǎn)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼近120萬(wàn)噸，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，用戶評(píng)價(jià)良好。見(jiàn)圖1。

圖1 2001-2012年武鋼高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼產(chǎn)量 噸

4.武鋼高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼未來(lái)展望

隨著我國(guó)工程機(jī)械、礦山機(jī)械和高層建筑行業(yè)向材料高強(qiáng)化及高韌化、結(jié)構(gòu)輕量化方向發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)高端高強(qiáng)鋼產(chǎn)品的需求越來(lái)越迫切。另外，鋼鐵市場(chǎng)持續(xù)低迷，價(jià)格不斷走低，競(jìng)爭(zhēng)更趨激烈，低合金熱軋產(chǎn)品幾乎全面虧損。走出一條具有武鋼特色的高附加值高強(qiáng)鋼之路，以期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品降本增效、質(zhì)量提升、扭虧為盈，勢(shì)在必行。

（1）穩(wěn)定現(xiàn)有高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼品種，做精做透拳頭產(chǎn)品，穩(wěn)定市場(chǎng)地位

與低合金普材相比，高強(qiáng)鋼以其較高的平均單價(jià)提高了公司噸鋼效益。由于該類品種應(yīng)用領(lǐng)域廣，用戶多且分散，價(jià)格受市場(chǎng)波動(dòng)相對(duì)較小，屬于抗市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)能力強(qiáng)的品種。但是，由于武鋼高強(qiáng)鋼產(chǎn)品發(fā)展速度快、品種多，基礎(chǔ)研究不徹底，致使產(chǎn)品質(zhì)量還不穩(wěn)定，尤其是HG70和HG785，暴露了如鋼板強(qiáng)度不足、強(qiáng)度范圍波動(dòng)大、平直度超標(biāo)、切割變形等問(wèn)題，這些也是客戶反映較多的質(zhì)量問(wèn)題。因此，如何穩(wěn)定高強(qiáng)鋼板現(xiàn)有品種質(zhì)量，提供滿意的拳頭產(chǎn)品應(yīng)是今后的重點(diǎn)。

（2）產(chǎn)銷協(xié)調(diào)，調(diào)整熱軋產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，以開發(fā)高附加值產(chǎn)品為主要工作方向，提高高附加值產(chǎn)品生產(chǎn)比例

眾所周知，礦山機(jī)械行業(yè)所處環(huán)境惡劣，對(duì)材料的要求也更為苛刻。最近走訪市場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，國(guó)外的高強(qiáng)鋼產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)（如SSAB、RUKKI等知名品牌）正在加快向國(guó)內(nèi)礦山機(jī)械推廣的步伐。為了搶占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額，武鋼應(yīng)加大高端高強(qiáng)鋼產(chǎn)品的開發(fā)與推廣力度，調(diào)整熱軋產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。這類產(chǎn)品包括正在推廣或正在開發(fā)的超高強(qiáng)度鋼HG980、S890、HG1080、Q960、Q1100和HS31-Ⅱ等品種[4]。建議成立以公司相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)牽頭的高強(qiáng)鋼產(chǎn)銷研專門團(tuán)隊(duì)，盡快實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)鋼的全系列化（既有武鋼企業(yè)系列牌號(hào)，也有國(guó)標(biāo)Q系列），大力推動(dòng)該品種鋼的研發(fā)、生產(chǎn)與市場(chǎng)推廣。

（3）做好專用鋼的開發(fā)

磁軛鋼、特磁鋼及熱水器鋼（含熱軋酸洗鋼）市場(chǎng)需求量大。根據(jù)近期調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)，市場(chǎng)需求量有近60萬(wàn)噸。目前武鋼的市場(chǎng)占有率不高（磁軛鋼約2萬(wàn)噸/年，熱水器5000噸/年，特磁鋼正在開發(fā)階段），急需加大開發(fā)和推廣力度。就武鋼現(xiàn)有產(chǎn)品系列而言，需要開發(fā)市場(chǎng)前瞻性的專用鋼產(chǎn)品，包括：磁軛鋼WDER750、800MPa級(jí)大功率變壓器用特磁鋼及高端熱水器搪瓷鋼。

（4）加強(qiáng)產(chǎn)品應(yīng)用性能研究，提升產(chǎn)品附加值，提高用戶滿意度

目前，流行產(chǎn)品的銷售不僅僅指產(chǎn)品銷售，還需要產(chǎn)品售后服務(wù)。應(yīng)加強(qiáng)用戶關(guān)注的應(yīng)用領(lǐng)域研究，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接工藝選定、成型性、腐蝕性及疲勞等，以增加產(chǎn)品附加值，提高服務(wù)質(zhì)量，從而提高用戶滿意度。

（5） 加強(qiáng)高強(qiáng)鋼研發(fā)人員隊(duì)伍建設(shè)

企業(yè)保持競(jìng)爭(zhēng)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(qiáng)鋼人才既不斷層又充滿生機(jī)活力，是企業(yè)保持競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。我們不僅要做好產(chǎn)品開發(fā)與推廣，而且要通過(guò)高強(qiáng)鋼的研發(fā)與推廣培養(yǎng)造就培養(yǎng)在公司叫得響、在行業(yè)站得住、在國(guó)內(nèi)外有一定知名度的高強(qiáng)鋼專家領(lǐng)軍人才，這是武鋼熱軋產(chǎn)品度過(guò)寒冬、保持持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。

5.結(jié)語(yǔ)

未來(lái)10年，我國(guó)工程機(jī)械、礦山機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械和高層建筑等領(lǐng)域仍會(huì)高速發(fā)展，對(duì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼的需求量也將處于高速增長(zhǎng)的階段。生產(chǎn)高性能鋼必須要有高水平的冶金人才和冶金生產(chǎn)設(shè)備。目前，武鋼擁有先進(jìn)的煉鋼、軋鋼、熱處理設(shè)備和高、精、尖的檢測(cè)儀器設(shè)備，基本具備高強(qiáng)鋼研發(fā)所需的冶金人才條件，已經(jīng)完成了軋板廠的技術(shù)改造并正在加快武鋼二熱軋層流冷卻及卷取機(jī)技術(shù)改造工程。相信武鋼高強(qiáng)鋼第四發(fā)展階段的明天將會(huì)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.