高強度鋼板廣泛應(yīng)用于能源工程、交通運輸、國防建設(shè)等重大工程及裝備關(guān)鍵部件制造，是國家實施高端制造全球化布局的重要保障。隨著裝備及結(jié)構(gòu)對服役安全性要求越來越高，關(guān)鍵材料無法滿足高性能要求，同時核心部件仍依賴進口，這嚴重制約了大型機械裝備重型化、集成化、綠色化發(fā)展進程。因此，自主研發(fā)強度系列化、規(guī)格系列化、指標(biāo)差異化的先進鋼鐵材料及高端裝備是推動“制造強國”戰(zhàn)略實施的重大任務(wù)。
針對上述問題，山鋼股份提出開發(fā)厚度4-120mm、屈服強度550-1100MPa全系列高強度鋼板，實現(xiàn)進口替代的計劃目標(biāo)。圍繞這一目標(biāo)，山鋼開展了一系列卓有成效的營銷和技術(shù)創(chuàng)新工作，開發(fā)了在線淬火短流程制備工藝，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用比例達70%以上，達到行業(yè)領(lǐng)先水平；4-120mm厚、屈服強度550-1100MPa全系列高強度鋼板國內(nèi)市場占有率達到30%以上。
山鋼股份是山鋼集團鋼鐵主業(yè)和核心資產(chǎn)的運營管理平臺，產(chǎn)品涵蓋高端裝備、海洋工程、軌道交通、白色家電、石化裝備、工程機械六大系列，是全國乃至國際著名的寬厚板、板帶、H型鋼、優(yōu)特鋼和高端建筑用鋼生產(chǎn)基地。山鋼股份擁有3條中厚板生產(chǎn)線，配套能力強，厚度范圍4-120mm，規(guī)格齊全，工藝技術(shù)裝備達到國際先進水平，具備高強鋼一站式供貨能力，實現(xiàn)煤礦和工程機械國內(nèi)外知名用戶全覆蓋。該公司通過重大/重點研發(fā)計劃、揭榜掛帥等形式，歷經(jīng)十余年，推動高強度鋼板實現(xiàn)了強度等級、質(zhì)量等級和規(guī)格配套系列化，全面替代進口。
山鋼股份針對高強度厚鋼板生產(chǎn)進行了諸多技術(shù)創(chuàng)新。
技術(shù)創(chuàng)新點一
山鋼股份首次開發(fā)了合金設(shè)計、軋制和淬火工藝耦合控制技術(shù)，保證小壓縮比條件下120mm厚鋼板厚向性能均勻；發(fā)明了4mm薄規(guī)格鋼板淬火形性一體化調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)，薄寬規(guī)格鋼板不平度≤3mm/m；開發(fā)了厚度大跨距高效熱處理技術(shù)，形成了4-120mm全厚度極限薄寬、特厚高強鋼產(chǎn)品制造工藝。
關(guān)鍵技術(shù)1：煉鋼、精煉、連鑄一體化聯(lián)動工藝技術(shù)開發(fā)，實現(xiàn)低缺陷鑄坯冶煉控制技術(shù)，高強度鋼板低倍控制在C類1.0級以下，夾雜物尺寸控制在10μm以下，解決了高強鋼芯部分層共性技術(shù)難題。
關(guān)鍵技術(shù)2：基于4-120mm大跨距規(guī)格的溫度梯度精準(zhǔn)調(diào)控與一鋼多級890-1100MPa柔性熱處理工藝技術(shù)開發(fā)，實現(xiàn)高效節(jié)能生產(chǎn)。
關(guān)鍵技術(shù)3：開發(fā)淬火工藝與板形一體化調(diào)控技術(shù)，實現(xiàn)極限薄規(guī)格鋼板穩(wěn)定生產(chǎn)。
技術(shù)創(chuàng)新點二
山鋼股份原創(chuàng)性提出了煉鋼“時序疊加”全流程吹氬新思路，開創(chuàng)了精煉靜態(tài)單工序向動態(tài)多工序吹氬的技術(shù)變革，實現(xiàn)了精煉時間柔性控制，行業(yè)首創(chuàng)了大包澆注過程智能自適應(yīng)吹氬冶金新工藝和成套生產(chǎn)新裝備。建立了潔凈鋼成套工藝技術(shù)、低缺陷鑄坯生產(chǎn)技術(shù)。
關(guān)鍵技術(shù)1：連鑄鋼包澆注過程中環(huán)上水口吹氬冶金新技術(shù)。
關(guān)鍵技術(shù)2：連鑄中間包澆注過程中環(huán)上水口吹氬冶金新技術(shù)。
技術(shù)創(chuàng)新點三
采用中碳、“Nb-Cr-B”微合金化成分設(shè)計，結(jié)合在線淬火工藝技術(shù)，創(chuàng)新采用高軋制溫度、高開冷溫度、高回火溫度的“三高”工藝設(shè)計理念，解決了高強鋼形性一體化技術(shù)難題，實現(xiàn)在線淬火熱處理技術(shù)生產(chǎn)高強鋼產(chǎn)量和質(zhì)量國內(nèi)第一。
關(guān)鍵技術(shù)1：建立高強度鋼板在線淬火溫控模型。
關(guān)鍵技術(shù)2：在線淬火高強鋼板形控制技術(shù)。
技術(shù)創(chuàng)新點四
首次提出綠色V-N微合金化高強韌中厚板的成分和組織設(shè)計思想，揭示了奧氏體中“高氮+形變誘導(dǎo)析出”和“釩氮析出相誘導(dǎo)鐵素體形核”的行為機理，開發(fā)了以V（C， N）促進鐵素體形核的組織調(diào)控及強韌化控制技術(shù)，成功開發(fā)出低屈強比鐵素體基高強韌中厚板低碳關(guān)鍵制備技術(shù)。
關(guān)鍵技術(shù)1：基于V-N微合金化的鐵素體中溫轉(zhuǎn)變組織調(diào)控技術(shù)。
關(guān)鍵技術(shù)2：基于第二相彌散析出高相變速率的低殘余應(yīng)力控制技術(shù)。
關(guān)鍵技術(shù)3：基于中溫轉(zhuǎn)變鐵素體熱力學(xué)驅(qū)動的綠色協(xié)同控氫技術(shù)。
山鋼股份高強度中厚鋼板憑借優(yōu)異的質(zhì)量和性能以及出色的營銷服務(wù)方案，獲得國內(nèi)市場重點用戶的肯定和信賴。
鄭州煤礦機械集團股份有限公司：山鋼股份Q550-Q890高強度鋼板年供貨量10萬余噸以上，滿足了客戶對材料的高均質(zhì)差異化要求，全面替代進口。
中煤北京煤礦機械有限責(zé)任公司：山鋼股份V-N微合金化低屈強比高強度鋼板，滿足了北煤機工信部制造業(yè)單項冠軍產(chǎn)品、國內(nèi)首創(chuàng)短壁連采液壓支架及出口俄羅斯、澳大利亞等大傾角液壓支架對材料的高質(zhì)量要求，填補了行業(yè)空白，高強度鋼板年供貨量6萬噸以上。
山能集團兗礦東華重工：山鋼股份破解了120mm特厚高強度鋼板生產(chǎn)技術(shù)難題，在兗礦全球最大高度13m液壓支架試驗臺以及8.2m/10m世界最大支護高度液壓支架廣泛應(yīng)用，年供貨量7萬余噸。
徐工集團工程機械有限公司：山鋼股份高強度鋼板年供貨量超10萬噸，實現(xiàn)了高強韌、易焊接、耐疲勞特性，攻克了高不平度關(guān)鍵工藝技術(shù)難題，Q550-Q1100E高強度鋼板應(yīng)用于徐工全系列起重機。
三一重工股份有限公司：山鋼股份2.5萬噸Q890D-Q1100高強度鋼板應(yīng)用于三一裝備4500噸履帶式起重機生產(chǎn)，滿足了高不平度、易焊接、耐疲勞等差異化需求，實現(xiàn)了全面進口替代。
通過本項目實施，山鋼股份高強度鋼板系列產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于鄭煤機、中煤集團、山東能源、兗礦集團、久益環(huán)球、卡特彼勒、徐工集團、三一重工、山推股份等知名工程及煤機裝備制造企業(yè)，通過產(chǎn)、學(xué)、研、用全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，突破關(guān)鍵共性技術(shù)，推動了高端制造國產(chǎn)化進程，支撐了“制造強國”戰(zhàn)略重大需求。
在高強鋼產(chǎn)品開發(fā)及市場開拓過程中，形成一大批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型機械裝備用高強度鋼板核心技術(shù)和科技成果，包括冶金科學(xué)技術(shù)獎二等獎1項、三等獎2項，山東省科技進步二等獎1項；授權(quán)發(fā)明專利30件；制定國家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5項。
通過本項目實施，2019-2021年，山鋼股份累計銷售高強鋼板120萬噸以上，市場占有率超過30%，產(chǎn)量國內(nèi)第一。高強度鋼板在線淬火比例達到75%以上，行業(yè)領(lǐng)先；突破系列關(guān)鍵共性技術(shù)，技術(shù)水平整體達到國際先進。
山鋼股份Q550-Q1100高強鋼系列產(chǎn)品先后獲“中國名牌產(chǎn)品”“山東名牌”“冶金行業(yè)品質(zhì)卓越產(chǎn)品”“金杯優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品”“第六批山東省制造業(yè)單項冠軍產(chǎn)品”等榮譽稱號。
