2004？2006年我国节约钢材资源推广生产应用的三大类产品及相关技术（中）

3、开发应用汽车用高强钢板

为了实现汽车的轻量化，提高汽车安全性能，高强度钢板在汽车中的应用正在逐年增加，且强度级别有所上升。高强度钢板主要应用于汽车内部加强件、结构件及部分外板。随着各国提高汽车节能降耗要求以及美国、欧洲和日本等国家强化冲撞安全法规，高强度钢板被大量使用。据对日本11家汽车公司进行的调查，2000年高强度钢板平均使用率达到36.3%。国内汽车生产厂家将原有车型的部分零件改用高强度钢，以减轻车重、提高安全性。目前，中国引进的几款新车使用的高强度钢板比例有较大增长，且强度级别有所上升。如采用390-440MPa级高r值、高成型性的高强度钢板，个别零件甚至达到800MPa。将来使用率最多的高强钢板应为340-590MPa。

经过20多年的开发与生产，高强度汽车钢板大都已成系列产品，主要有烘烤硬化BH钢、双相DP钢、含磷RP钢、微合金MA钢、高强度无间隙原子1F钢以及相变诱导塑性TRIP钢。相变诱导塑性钢，实现了强韧性的最优组合，是其他钢种所不具备的。如TRIP钢在1200MPa时，其延伸率仍在25%以上。不同万分的TRIP钢经不同热处理可得到不同的强韧性组合，以适应悬挂系统、传动系统、安全结构件总成的不同需求，是最有应用前景的新一代汽车用钢。

国内高强度钢钢板方面的工作包括以下几方面：一是开发和扩大应用高成型性和高强度结合的钢板和烘烤硬化板，其强度级别为350-400MPa，重点用于车身冲压高强度件，如宝钢的QSTE340，烘烤硬化板BH340A，鞍钢的IF340；二是开发和扩大应用抗拉强度为400-700MPa的可焊钢板，包括双相钢，用于制作车轮和冲焊桥壳，减轻重量，提高疲劳强度。如宝钢的B360W-460W、B380-420CL，武钢的RCL370，RS500等。国内开发的有540MPa、590MPa、640MPa级别双相钢，但尚无大批量工业化生产和应用；三是开发和扩大应用高强度可焊和成形性良好的车架用钢，如武钢的RS50、WL510宝钢的B490、B510L，鞍钢的A610等；四是开发强度为800MPa矿用翻斗车用钢，使之具有良好焊接性能、耐磨性，以及低温韧性，并可野外施焊（包括廉价的TRIP钢）。如中汽总公司重庆汽车研究所和重庆钢铁公司的高强度钢板采用热轧双相钢设计，用于108t大梁和翻斗底板，各项性能达到Welten60、80的水平。

国内不少汽车生产厂都在改用高强钢，以减轻车重、提高安全性，如一汽用高强度冷轧薄钢板BIF340、BH340生产CA1092中型载货车车身零件41种，使高强度钢板占整车用冷轧钢板的用量由原来的8%提高到目前的57.6%，在国内处于领先地位。

超细晶粒钢是一种新的高强度钢板材料。该钢种主要指在经济指标进一步提高的基础上，钢铁材料的强度、韧性比现有的钢材提高1倍。新一代超细晶粒钢主要有400MPa和800MPa两种，在组织结构上具有超细晶粒、高洁净度、高均匀度的特性。超级钢已成为钢铁领域的研究特点：1997年日本首先启动了“超级钢基础研究”10年计划，接着1998年韩国启动了“21世纪高性能结构钢”计划，2001年欧盟启动了“超细晶粒钢开发”计划，2002年美国在钢铁研究掼中公布了两个超级钢开发项目。国内钢铁研究总院、东北大学、北京科技大学、清华大学、中科院金属研究所等钢铁方面的研究单位，宝钢、武钢、鞍钢、首钢、本钢、攀钢、珠钢、淮钢、唐钢等国内著名大中型钢铁企业以及一汽、东风、建筑部门等钢材用户对此也有相关研究。

超细晶粒钢用普碳钢的化学成分，通过控制变形工艺制度和控制轧后冷却工艺制度，得到细化晶粒尺寸和理想的理想的相变产物，把Q195-Q235级别钢材的屈服强度提高到400MPa级，在保证延伸率、强屈比、可焊性等使用性能的前提下，实现性能翻番。

生产超级钢板带材，现有的主体工艺设备不需做太大的变化，仅需做以下改进：a）调整中间坯尺寸；b）改变精轧负荷分配；c）加强轧后冷却；d）优化全线温度制度。需要校核精轧机组能力和层流冷却能力。其技术特点：①与国外追求晶粒细化极限的思路不同，国内提出的晶粒适度细化思路，可以在现有的轧机上生产出3-8微米晶粒的超级钢；②采用复合强化的技术路线，可以得到同时具有高强度、良好塑性和高强屈比（>1.25）的超级钢产品。

超级钢热轧带钢生产应用于宝钢，2001年轧制出第一卷超级钢，应用于一汽集团用作制造汽车大梁，每吨钢材可降低成本200-300元。该产品的主要技术指标为屈服强度提高1倍，由200MPa级提高到400MPa级，如有特殊需要，也可作到500MPa级，塑性和强屈比满足要求。用来替代含有微合金元素的钢，每吨可创造经济效益100-300元，同时由于节省了合金元素，降低钢材成本，有利于可持续发展，还可为企业带来社会效益。

4、大力推广应用H型钢

H型钢是断面形状类似于大写拉丁字母H的一种经济断面型材，又叫万能钢梁、宽边（缘）工字钢或平行边（翼缘）工字钢，其不同于国内沿用已久的翼缘较窄且内侧面倾斜的热轧工字钢。作为工程应用中较为理想的一种经济断面型材产品。根据使用中承载的特点热轧H型钢分为梁、柱、桩三种系列的H型钢。在钢结构工程应用方面，前者适用于钢梁等受弯构件，柱型系列适用于钢柱等受压构件，而后者则适用于建筑基础施工。热轧H型钢是一种截面分配优异、强重比更佳的钢材。与普通工字钢相比，热轧H型钢有以下显著的产品特点：一是翼缘内外表面平行，翼端面平直，便于机械加工、结构连接和安装；二是翼缘宽、侧向刚度大，其绕弱轴的惯性矩一般要大1倍以上；三是抗弯、抗压、抗扭能力强，一般约增加5%-10%；三是型号规格系列较工字钢多2倍以上，极大地方便了设计选用和优化。

H型钢用在不同要求的金属结构中，不论是随弯曲力矩、压力负荷还是偏心负荷都显示出它的优越性能，可较普通工字钢大大提高承载能力，并且由于它的边宽、腰薄、规格多、使用灵活，故可节约金属10%-40%。由于其边部内侧与外侧平行，边端呈直角，便于拼装组合成各种构件，从而可节约焊接和铆接工作量25%左右。

由于具有前述优点，H型钢的应用广泛，用途完全覆盖普通工字钢。主要用于各种工业和民用建筑结构；各种大跨度的工业厂房和现代化高层建筑，尤其是地震活动频繁地区和高温工作条件下的工业厂房；要求承载能力大、截面稳定性好、跨度大的大型桥梁；重型设备；高速公路；舰船骨架；矿山支护；地基处理和堤坝工程；各种机械构件。

目前我国建筑工程中仍在大量采用钢筋砼和砖混结构的模式，最终大量报废的混凝土块无法回收利用、难以分解，从长期发展看这种建筑方式对生态环境破坏较大。以热轧H型钢作为建筑结构的主要结构材料，由于材料可完全回收重复利用，对环境的影响极小，故热轧H型钢在建筑钢结构领域享有“绿色建材”的美誉。

H型钢结构可有效克服钢筋混凝土结构自重大、结构尺寸大的缺陷，并改善结构的延性，提高结构的抗震性能。以热轧H型钢为结构主体材料的钢结构建筑，通过工厂化生产的钢梁、钢柱为骨架，同时配以新型轻体的保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构而构成。具有强度高、跨度大、自重轻、抗侧力性能好、结构断而尺寸小、施工周期短，可提高建筑面积利用系数，提高经济效益等优点（上海希尔顿酒店工程设计时所作的钢结构、组合结构和钢筋混凝土结构三种结构方案的技术经济比较结果是：钢结构的自重比钢筋混凝土结构的自重轻60%，使用面积前者比后者增加6%，施工速度前者比后者快近50%）。

H型钢使用中有以下显著的优点：一是可使建筑等钢结构件重量减轻15%-30%，用于桥梁上可减轻结构件重量13%-15%；二是在荷载相同的情况下，使用H型钢可节省用钢量；三是用H型钢建造建筑物或工程，可比采用钢筋砼缩短一半的建设工期并减少施工对周围环境的影响；四是建造同等面积的楼宇，用H型钢比用钢筋砼能增加约6%的有效使用面积，在同样跨度时可减少梁的高度，故同净空高度时可减少楼层高度，节约内外墙工作量约3%；五是H型钢可剖分、切割组装加工成T形钢及蜂窝梁，用其替代工、角、槽等普通型钢制作屋架、支撑等构件可节省很多材料，减轻结构重量；六是H型钢的抗动载性能大大高于焊接H型钢和钢筋砼，其抗震性及抗台风性极好，更适合用来建造高层建筑、工业厂房和大跨度桥梁等；七是热轧H型钢由万能轧机轧制成型，截面尺寸准确、平直，比焊接H型钢少了焊接、校正工序，可节约成本费用约15%-30%。因而H型钢作为钢结构主体材料的结构设计，已被业内专家认为是今后的发展趋势。

H型钢的产品规格很多，有如下几种分类：

①按产品边宽分为宽边、中边和窄边H型钢。宽边H型钢的边宽b大于或等于腰高h，中边H型钢的边宽b大于或等于腰高h的1/2，窄边H型钢的边宽b等于或小于腰高h的1/2。

②按用途分为H型钢梁、H型钢柱、H型钢桩、厚边H型钢梁。有时将平行腿槽钢和平行边丁字钢也列入H型钢。一般以窄边H型钢作为梁材，宽边H型钢作为柱材。故又有梁型H型钢和柱型H型钢这称。

③按生产方式分为焊接H型钢和轧制H型钢。

④按尺寸规格分为大、中、小号H型钢。通常将腰高在700mm以上的产品称为大号、奇妙高在300-700mm的产品称为中号、腰高小于300mm的产品称为小号。

国际上H型钢的产品标准分为英制系统和公制系统两大类。美、英等国采用英制，中国、日本、德国和俄罗斯等国采用公制。尽管英制和公制采用的计量单位不同，但对H型钢大都使用4个尺寸表示它们的规格，即腰高h、腰厚d、边宽b和边厚t。各国对H型钢尺寸规格大小的表示方法不同，但所生产的产品尺寸规格范围及尺寸公差相差不大。

1999年-2003年我国热轧H型钢消费情况

单位：吨

H型钢有热轧成型及焊接组合成型两种生产方式。焊接H型钢是将厚离合适的带钢裁成合适的宽度，在连续式焊接机组上将边部和腰部焊接在一起。焊接H型钢有金属消耗大、生产的经济效益低、不易保证产品性能均匀等缺点。因此，H型钢生产以轧制方式为主。H型钢和普通工字钢在轧制上的主要区别是，后者可以在两辊孔型中轧制，前者需要在万能孔型中轧制。采用近终形连铸异型坯、通过四辊万能轧制工艺生产的热轧H型钢具有优质、高效、低耗、低成本等显著特点，在提高钢铁材料质量、提升使用经济效益方面具备巨大的优越性。

长期以来，H型钢产品一起维持变规格时腹板内宽保持恒定的生产方式。最近，日本开发了外宽尺寸一定的H型钢，更加方便了钢结构件的连接。另外，轻型薄壁H型钢和一些特殊断面形状的H型钢也受到市场的青睐。在钢种上，除了一般结构用H型钢外，还开发了耐候、高强度焊接、不锈钢、防火、涂层H型钢等。可以说随着技术的不断进步，H型钢花色品种和规格不断增长，质量更加优良。

大力推广应用H型钢，替代普通工字钢，可以节约钢材的使用量，其重点技术是采用万能轧机。