2019年，首鋼在京唐公司建成兩條中厚板產(chǎn)線，其中4300mm產(chǎn)線以寬（≤4050mm）、厚（≤380mm）鋼板為主，3500mm產(chǎn)線發(fā)揮?。ㄗ畋?mm）、窄（≥1050mm）規(guī)格優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)整單接單，熱處理及矯直、壓平設(shè)備兩條產(chǎn)線共用，打造高端板材生產(chǎn)基地。京唐3500mm產(chǎn)線是由原3500mm和3300mm集成遷建，于2017年9月投產(chǎn)；京唐4300mm產(chǎn)線為首秦4300mm產(chǎn)線遷建，于2018年12月投產(chǎn)。產(chǎn)線搬遷的過程同時(shí)也是工裝升級的過程，主要增設(shè)了VD精煉爐替代原來的RH精煉爐。連鑄流程增加了連鑄重壓下、電磁攪拌等板坯質(zhì)量控制裝備。主軋線改進(jìn)了加熱爐，增加了臺(tái)車式板坯加熱爐，延長了超快冷裝備，增設(shè)預(yù)矯直機(jī)、溫矯直機(jī)，增加了緩冷坑，增設(shè)電磁自動(dòng)探傷裝備。三座連續(xù)式熱處理爐滿足淬火、正火、回火產(chǎn)品需求，年熱處理能力48萬噸，提升熱處理產(chǎn)品交貨能力。車底式爐及淬火槽，滿足100mm以上特厚板熱處理需求。新建薄規(guī)格淬火機(jī)，可實(shí)現(xiàn)厚度≥4mm薄規(guī)格熱處理。整體制造能力及產(chǎn)品質(zhì)量控制能力提升明顯。

首鋼京唐寬厚板產(chǎn)品包含橋梁鋼、管線鋼、工程機(jī)械用鋼、船舶及海洋工程用鋼、水電鋼、復(fù)合板等涉及國計(jì)民生各個(gè)領(lǐng)域的品種。高強(qiáng)鋼產(chǎn)品累計(jì)供貨300多萬噸，強(qiáng)度級別420-1200MPa級，NM360-NM500最大供貨厚度130mm，主要用于工程機(jī)械、煤礦機(jī)械、礦山機(jī)械等高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)用鋼，國內(nèi)用戶包括徐工集團(tuán)、三一重工、中聯(lián)重科、太原重工、鄭州煤機(jī)、北京煤機(jī)、張家口煤機(jī)、平頂山煤機(jī)等，國外出口到歐洲、南美洲等地區(qū)。

2.1 盾構(gòu)機(jī)用130mm厚Q690D特厚板

該產(chǎn)品生產(chǎn)過程容易產(chǎn)生開裂，且鋼板探傷、強(qiáng)韌性匹配難以達(dá)到要求，首鋼京唐主要通過軋制過程、熱處理過程組織遺傳控制，解決了特厚規(guī)格高強(qiáng)鋼強(qiáng)韌性匹配，并通過優(yōu)化精整工序解決開裂問題。該公司開發(fā)的130mm厚Q690D特厚板屈服強(qiáng)度達(dá)到751MPa、抗拉強(qiáng)度達(dá)到827MPa，伸長率為19%，-20℃沖擊功（Akv）平均值達(dá)到170J。該產(chǎn)品使用性能良好，主要用于制作盾構(gòu)機(jī)刀盤。

2.2 低成本大型液壓支架用超高強(qiáng)鋼

高強(qiáng)鋼大型液壓支架是高強(qiáng)鋼的重要用途之一，主要用于頂梁、掩護(hù)梁、連桿等關(guān)鍵支撐部位。首鋼京唐于2013年開始批量供應(yīng)Q890D級別高強(qiáng)鋼，現(xiàn)可制造厚度10-100mm該級別鋼種，近期通過DQ+回火工藝制造的Q890D級別超高強(qiáng)鋼批量應(yīng)用于大型液壓支架制造，由于采用了形變熱處理相結(jié)合的工藝，明顯細(xì)化了晶粒，產(chǎn)品的貴重金屬含量降低，工藝成本、合金成本降低明顯，交貨期縮短約15天，很快在國內(nèi)礦機(jī)龍頭企業(yè)得到推廣。

2.3 高品質(zhì)工程機(jī)械用超高強(qiáng)鋼

超高強(qiáng)鋼主要用于起重機(jī)吊臂、回轉(zhuǎn)臺(tái)等關(guān)鍵部位，對于鋼板的性能均勻性、板形平整度、焊接性等要求較高，首鋼于2012年開始供應(yīng)Q960E等超高強(qiáng)鋼產(chǎn)品，現(xiàn)結(jié)合市場用戶需求，首鋼京唐增加了用于生產(chǎn)超高強(qiáng)調(diào)質(zhì)鋼的薄規(guī)格淬火機(jī)，可實(shí)現(xiàn)4-100mm超高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)。

2.4 礦車用高韌性耐磨鋼

高韌性耐磨鋼主要用于礦車車廂等部位，一般以薄、寬規(guī)格為主，對鋼板的低溫沖擊韌性、板形平整度、焊接性等要求較高，首鋼京唐已批量供應(yīng)NM400和NM450級別同時(shí)滿足-40℃沖擊韌性等礦車車廂用耐磨鋼產(chǎn)品，已成熟供貨于龍頭機(jī)械工程用戶。

2.5 高表面質(zhì)量鋼板

表面質(zhì)量是中厚板的重要評價(jià)指標(biāo)之一。近期，裝配式建筑設(shè)備所用的模臺(tái)鋼對此項(xiàng)指標(biāo)提出了更高要求。鋼板所需厚度規(guī)格一般為8-12mm，寬度規(guī)格3500-4000mm，不平度一般要求≤4mm/m，在兼顧薄寬規(guī)格板形的同時(shí)，如何在鋼板表面形成致密且均勻的氧化鐵皮也是關(guān)鍵控制點(diǎn)。主要通過加熱制度、除鱗制度等優(yōu)化，提高鐵皮中Fe3O4比例，通過軋制及冷卻工藝優(yōu)化保證鋼板在高塑性區(qū)變形，實(shí)現(xiàn)鋼板的平直度與高表面質(zhì)量兼顧。

2.6 縱向變厚度鋼板

縱向變厚度鋼板作為一種節(jié)約型綠色鋼板，具有減輕結(jié)構(gòu)重量、減少焊縫、提高抗震性能等優(yōu)點(diǎn)，在提高鋼結(jié)構(gòu)綜合效益方面具有顯著優(yōu)勢，有著很好的應(yīng)用前景。首鋼于2017年開展LP鋼研制，目前具備多種形狀LP鋼板的開發(fā)能力，厚度覆蓋30-80mm，單板厚度最大變化量40mm。

在線淬火工藝是鋼板在主軋線直接淬火，不僅節(jié)能而且可以縮短成品鋼板的交貨周期，是一種短流程、減量化生產(chǎn)調(diào)質(zhì)鋼的綠色工藝。近年來隨著軋后水冷裝備以及板形控制能力的不斷進(jìn)步，如超快冷、預(yù)矯直機(jī)、溫矯直機(jī)等設(shè)備的投入使用，為工藝推廣提供了硬件支撐，各大中厚板廠依托新裝備陸續(xù)開展了工藝的研究與應(yīng)用，解決了板形、性能一致性等問題，目前此工藝廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械用高強(qiáng)鋼、容器鋼、耐磨鋼等產(chǎn)品的制造過程中，但產(chǎn)品的沖擊韌性明顯低于離線淬火的生產(chǎn)工藝,這是行業(yè)共同面臨的問題之一。諸多鋼廠采用提高回火溫度的方法提高產(chǎn)品韌性，但是效果不明顯。

3.1 在線淬火鋼板沖擊韌性低的原因分析

與離線淬火相比，在線淬火后，鋼板的組織主要由微細(xì)的馬氏體、貝氏體等組成。如果為馬氏體組織，則其主要構(gòu)成是馬氏體束、馬氏體包和其內(nèi)部所包含的大量高密度位錯(cuò)。直接淬火生產(chǎn)的調(diào)質(zhì)鋼板，強(qiáng)度主要由位錯(cuò)密度和析出強(qiáng)化等因素決定，而韌性一般由相對于斷裂的實(shí)際組織的微細(xì)程度決定，即與大角度晶界所包圍的結(jié)晶單位尺寸的大小有關(guān)，如果是馬氏體組織，則由馬氏體晶包尺寸決定。根據(jù)軋后鋼板的奧氏體再結(jié)晶狀態(tài)的不同，軋后直接淬火技術(shù)可分為奧氏體再結(jié)晶區(qū)直接淬火和奧氏體未結(jié)晶區(qū)直接淬火。所采用的直接淬火工藝不同，淬火后鋼板的強(qiáng)韌效果亦有所不同。受到生產(chǎn)節(jié)奏、工藝認(rèn)識(shí)等方面的影響，各鋼廠廣泛采用未再結(jié)晶區(qū)域完成軋制后直接淬火，采用此工藝所生產(chǎn)的鋼板強(qiáng)度偏高而沖擊韌性較低。原因是軋制后鋼板的奧氏體晶粒主要呈現(xiàn)出扁平狀，這種形態(tài)的奧氏體在隨后的直接淬火過程中，容易形成貫穿原始奧氏體晶粒的馬氏體板條，并且取向較為一致，不利于阻止裂紋的拓展, 所以韌性較低,達(dá)不到離線淬火的水平。

3.2 提高在線淬火鋼板韌性的技術(shù)研究

在線淬火工藝一般用于生產(chǎn)屈服強(qiáng)度550MPa以上的調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼，如果在軋制階段調(diào)控奧氏體，達(dá)到與離線淬火時(shí)相似的形態(tài)與尺寸，包含類似離線淬火組織的等軸狀晶粒及晶粒內(nèi)部板條取向多樣化的特征，同時(shí)利用在線淬火工藝前的軋制變形儲(chǔ)能提高后續(xù)相變過程中的相變形核率，這就促進(jìn)了晶粒內(nèi)部的板條細(xì)化特征的形成，可以達(dá)到良好的強(qiáng)韌性匹配。而更高強(qiáng)度的鋼板，如屈服強(qiáng)度達(dá)到690MPa的鋼板，在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，需進(jìn)一步通過微合金元素碳氮化物的回火析出作用提高強(qiáng)度，這樣能實(shí)現(xiàn)更高強(qiáng)度鋼板的強(qiáng)韌性平衡，韌性提升思路如圖1所示。

試驗(yàn)鋼板與常規(guī)在線淬火工藝、離線淬火工藝鋼板性能對比如表1所示，其中，RDQ工藝表示為再結(jié)晶區(qū)軋制后在線淬火，NRDQ工藝表示為鋼板在未再結(jié)晶區(qū)域完成軋制后在線淬火。從表1中可見，鋼板600℃回火后，RDQ工藝狀態(tài)鋼板沖擊韌性提升明顯，-20℃沖擊功均值達(dá)到239J，強(qiáng)度略低于采用NRDQ工藝的鋼板，試驗(yàn)鋼板的強(qiáng)韌性匹配良好，沖擊功達(dá)到與離線淬火相當(dāng)?shù)乃健?/p>

表2為不同狀態(tài)鋼板的性能，其中3#試樣為傳統(tǒng)離線調(diào)質(zhì)狀態(tài)性能，4#為再結(jié)晶區(qū)域軋制直接淬火鋼板性能，5#為未再結(jié)晶區(qū)域軋制直接淬火鋼板性能，從表2中可看到，3#試樣屈服強(qiáng)度最低，4#試樣屈服強(qiáng)度最高；與5#試樣相比，4#試樣-20℃沖擊功值提升較多，達(dá)到189J，改善較為明顯。

3.3 應(yīng)用效果

針對現(xiàn)在應(yīng)用較為普遍的在線淬火工藝所制造的高強(qiáng)度鋼板韌性偏低問題提出了優(yōu)化措施，分別在Q550MPa級別、Q690MPa級別鋼板進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，得出如下結(jié)果：

1）優(yōu)化了在線淬火工藝制造Q550MPa級鋼板，奧氏體晶粒呈細(xì)小等軸形態(tài)直接淬火，充分發(fā)揮在線淬火工藝軋制過程保留的位錯(cuò)、細(xì)晶強(qiáng)化作用，鋼板韌性提升較為明顯，達(dá)到與離線調(diào)質(zhì)相當(dāng)?shù)乃健?/p>

2）在線淬火試驗(yàn)工藝試制Q690MPa級鋼板，軋制變形后的晶粒等軸較為細(xì)小,再通過Nb、V、Ti微合金復(fù)合強(qiáng)化，增強(qiáng)回火過程的析出作用，相比于控軋?jiān)诰€淬火工藝，鋼板強(qiáng)韌性平衡提升明顯，綜合性能優(yōu)良。

3）優(yōu)化的軋制工藝可減少實(shí)際生產(chǎn)過程中的板坯待溫時(shí)間，也可降低軋機(jī)軋制負(fù)荷，據(jù)估算，主軋線的生產(chǎn)效率提升約20%。

4）優(yōu)化的連續(xù)軋制工藝，塑性變形溫度應(yīng)根據(jù)實(shí)際鋼板的成分而定，一般高于Tnr溫度之上，但應(yīng)避免過高的終軋溫度導(dǎo)致淬火前奧氏體晶粒異常長大。