武钢高强钢研发现状及展望

马玉喜 欧阳珉璐 胡 敏 郭 斌

1.武钢高强结构钢现状

武钢应市场需求，从“七五”期间（1986-1990年）开始从事工程结构用钢的研制，成立了10人开发团队专门进行产品研发。此后至“十一五”时期，已成功开发出焊接高强度结构钢、超高强度结构钢、低碳贝氏体钢和易成型结构钢等系列，可满足各行业对不同强度和特点的需要，这类钢板具有较高的强度而且具有优良的焊接性能，广泛运用于制造各类工程机械和工程结构，如电铲、鼓风机、电动轮翻斗车、挖掘机、推土机、载重汽车、各类起重机及煤矿液压支架及海洋石油钻井平台等，被长江起重机械有限公司、郑州煤矿机械有限公司、北京煤矿机械厂、山东推土工程机械股份公司、徐州工程机械制造有限公司、中联重科等众多厂家使用。目前，武钢已为用户提供了高质量的工程结构用钢约120万吨，其实物性能水平在国际先进水平，被用户广泛选用。从研发历程看，武钢高强结构钢的的发展可以分为三个阶段：

第一阶段：开发出普通焊接高强度钢，主要用于煤矿机械行业

“七五期间”（1986～1990），在国家科委领导下，武钢联合高等科研院校，根据自己生产装备情况，成功开发出焊接高强度钢Q460、HJ58、HG60、HG70和焊接裂纹敏感性低的WCF80钢，产品规格为10mm-60mm的中厚钢板。这些产品均经淬火－回火处理，其钢板性能集高强度、高韧性、优良的焊接性于一体，产品一投放国内市场，就受到国内煤矿机械和工程机械行业的欢迎。受当时武钢炼钢能力和热处理能力制约，每年只有不到2千吨的产品，主要用于制造大型起重吊车、推土机、刮板运输机等机械设备。

第二阶段：低碳（超低碳）贝氏体高强度钢和高品质焊接结构钢的开发，该系列产品达到国际先进水平

20世纪末，参照国际钢铁技术的发展，针对武钢高强钢的发展中存在的问题，认为武钢在第一、第二阶段钢的成分、工艺设计仍未脱离传统的东西，因此产品的性价比差、产量不能放大，远远不能满足国内需求。鉴于此，武钢研制开发出低碳贝氏体钢DB590、DB685和HG785。该系列产品在成分上采用低C-Mn-Cu-Nb-B系，在轧钢工艺上采取TMCP工艺生产，简化调质生产工艺，降低了成本，扩大了武钢高强度钢的生产能力。目前，DB590、DB685和HG785等品种已大批量供应国内各工程机械厂，尤其是HG785已广泛用于制造汽车起重机吊臂、大型汽车底盘和煤矿大型液压支架等，反映良好。

第三阶段：超高强度钢的开发，该系列产品瞄准高端工程机械市场

2005年以来，随着工程机械和矿山机械行业在国内蓬勃发展，下游客户对钢铁材料高强化和结构轻量化的要求越来越强烈。第一、第二阶段开发的钢种已远远不能满足国内市场需求。鉴于此，武钢着手研制开发更高级别钢种，如HG980、S890、HG1080、Q960、Q1100和HS31-Ⅱ等。该系列产品在成分上采用低C-Mn-Mo-Nb-Ti-B系，在生产工艺上采用调质生产，降低了成本，扩大了武钢高强度钢的生产能力。这些钢种属于高端高强钢产品，在国产化方面还有很长的路要走。一方面是因为下游客户对进口高端产品的依赖，另一方面是武钢高强钢产品质量稳定和品质提升仍需改进。目前，武钢正选择重点工程机械龙头企业进行推广和试用。

2.武钢工程机械用钢的实物水平

武钢工程机械用钢经过二十多年的研制开发和生产设备不断改造更新，生产能力、实物水平都得到了很大提高，钢的冶炼成分范围窄，碳当量和焊接冷裂纹敏感系数低，钢板的强韧性匹配良好，见表1。对于HG70、HG785、WCF80、DB685等系列高强度钢CE（WII）、Pcm值分别控制在0.50%和0.23%以下，对于HG980、S890、HG1080、Q960、Q1100和HS31-Ⅱ等超高强度钢系列CE（WII）、Pcm值分别控制在0.56%和0.34%以下，从而保证了厚钢板的高强度、高韧性和优良的焊接性能。

武钢生产的高强度焊接结构钢板，无论是-20℃还是-40℃冲击性能交货，其冲击功达到了30或47J以上，在钢板施焊中无需预热，焊后也无需热处理。钢板的实物水平达到了国际先进水平。

3.武钢高强结构钢的产量及应用

从“七五”时期开始，按照国外标准和工程机械行业标准要求，武钢相继开发了焊接高强度钢系列Q460、HG60、HG70、HG785、WCF80、HJ50、HJ53、HJ58、YZ350K、YZ450K；低碳贝氏体钢系列DB590、DB685；易成型结构钢系列JY195、JY235、Q390-LC、CHJ590；铜沉淀时效钢系列A710-PT、A710；超高强度钢HG980、S890、HG1080、Q960、Q1100和HS31-Ⅱ等五大系列产品，产品应用于国内外工程机械、农用机械和矿山机械等领域，用户涵盖三一重工、柳州重工、徐州工程机械制造有限公司、中联重科、郑州煤矿机械有限公司、北京煤矿机械厂、山东推土工程机械股份公司等100多家企业，迄今为止武钢共为这些企业生产高强结构钢近120万吨，产品质量稳定，用户评价良好。见图1。

图1 2001-2012年武钢高强结构钢产量 吨

4.武钢高强结构钢未来展望

随着我国工程机械、矿山机械和高层建筑行业向材料高强化及高韧化、结构轻量化方向发展，市场对高端高强钢产品的需求越来越迫切。另外，钢铁市场持续低迷，价格不断走低，竞争更趋激烈，低合金热轧产品几乎全面亏损。走出一条具有武钢特色的高附加值高强钢之路，以期实现产品降本增效、质量提升、扭亏为盈，势在必行。

（1）稳定现有高强结构钢品种，做精做透拳头产品，稳定市场地位

与低合金普材相比，高强钢以其较高的平均单价提高了公司吨钢效益。由于该类品种应用领域广，用户多且分散，价格受市场波动相对较小，属于抗市场风险能力强的品种。但是，由于武钢高强钢产品发展速度快、品种多，基础研究不彻底，致使产品质量还不稳定，尤其是HG70和HG785，暴露了如钢板强度不足、强度范围波动大、平直度超标、切割变形等问题，这些也是客户反映较多的质量问题。因此，如何稳定高强钢板现有品种质量，提供满意的拳头产品应是今后的重点。

（2）产销协调，调整热轧产品结构，以开发高附加值产品为主要工作方向，提高高附加值产品生产比例

众所周知，矿山机械行业所处环境恶劣，对材料的要求也更为苛刻。最近走访市场发现，国外的高强钢产品生产企业（如SSAB、RUKKI等知名品牌）正在加快向国内矿山机械推广的步伐。为了抢占国内市场份额，武钢应加大高端高强钢产品的开发与推广力度，调整热轧产品结构。这类产品包括正在推广或正在开发的超高强度钢HG980、S890、HG1080、Q960、Q1100和HS31-Ⅱ等品种[4]。建议成立以公司相关领导牵头的高强钢产销研专门团队，尽快实现高强钢的全系列化（既有武钢企业系列牌号，也有国标Q系列），大力推动该品种钢的研发、生产与市场推广。

（3）做好专用钢的开发

磁轭钢、特磁钢及热水器钢（含热轧酸洗钢）市场需求量大。根据近期调研结果发现，市场需求量有近60万吨。目前武钢的市场占有率不高（磁轭钢约2万吨/年，热水器5000吨/年，特磁钢正在开发阶段），急需加大开发和推广力度。就武钢现有产品系列而言，需要开发市场前瞻性的专用钢产品，包括：磁轭钢WDER750、800MPa级大功率变压器用特磁钢及高端热水器搪瓷钢。

（4）加强产品应用性能研究，提升产品附加值，提高用户满意度

目前，流行产品的销售不仅仅指产品销售，还需要产品售后服务。应加强用户关注的应用领域研究，如结构设计、焊接工艺选定、成型性、腐蚀性及疲劳等，以增加产品附加值，提高服务质量，从而提高用户满意度。

（5） 加强高强钢研发人员队伍建设

企业保持竞争的活力源于科技，科技水平的高低是由人才决定的。保持高强钢人才既不断层又充满生机活力，是企业保持竞争力的关键。我们不仅要做好产品开发与推广，而且要通过高强钢的研发与推广培养造就培养在公司叫得响、在行业站得住、在国内外有一定知名度的高强钢专家领军人才，这是武钢热轧产品度过寒冬、保持持续竞争优势的关键。

5.结语

未来10年，我国工程机械、矿山机械、农用机械和高层建筑等领域仍会高速发展，对高强结构钢的需求量也将处于高速增长的阶段。生产高性能钢必须要有高水平的冶金人才和冶金生产设备。目前，武钢拥有先进的炼钢、轧钢、热处理设备和高、精、尖的检测仪器设备，基本具备高强钢研发所需的冶金人才条件，已经完成了轧板厂的技术改造并正在加快武钢二热轧层流冷却及卷取机技术改造工程。相信武钢高强钢第四发展阶段的明天将会更加美好！

[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.