中厚板产品广泛应用于油气输送、船舶海工、桥梁建设，压力容器、高强工程机械、建筑结构等行业领域，中厚板产品是国家工业建设、城市建设、经济发展和国防军工的重要支撑材料。而高品质厚板作为中厚板产品中的明珠，主要应用于国家重大工程和重大装备的承压、承重等关键承力部件，如盾构机的刀盘、风电塔筒及门框、风电安装船的桩腿、高层建筑的箱柱底座等，高品质厚板产品质量直接影响国家工程的建设，但长期以来，高品质厚板长期依赖进口，立项之初，其制造技术一直存在三个方面的技术瓶颈，具体如下： 1、连铸坯生产保探伤特厚钢板技术。因铸坯内部缺陷和特厚钢板的压缩比受限等原因，保证特厚钢板的探伤性能要求一直是行业难点，同时此类特厚钢板往往应用于关键的承力部件，如重型装备的盾构机采用180mm以上的特厚板，对其探伤性能要求满足国标Ⅰ级要求。传统采用模铸工艺生产特厚钢板，因其能耗高、效率低，已无法满足绿色高效的制造要求。因此，迫切需要开发低压缩比连铸坯生产保探伤特厚板技术，实现连铸坯生产180mm以上保探伤特厚板。 2、高强韧易焊接厚板制造技术。高强韧易焊接特厚板是决定焊接钢结构服役安全性的关键，如建筑用承力柱、桁架等部位要求100mm以上460MPa级厚板，为了保证钢板的强韧性匹配，传统采用正火工艺生产，因碳当量高，焊接过程中易产生裂纹，对建筑结构的安全性产生较大的隐患。而采用TMCP工艺生产大厚度高强度钢板时，虽然采用低碳当量可改进焊接性，但TMCP工艺生产大厚度钢板组织控制难度大，低温韧性稳定控制的技术瓶颈尚未突破。 3、在线淬火生产高强韧厚板制造技术。在碳达峰、碳中和背景下，为了降低能源消耗并减少碳排放，同时提高产品竞争力，行业内普遍采用在线淬火工艺生产厚度≤50mm以下550MPa钢板，但海洋工程领域的风电安装船的桩腿等行业设计需求厚度≥60mm、强度≥690MPa高强韧厚板，随着世界能源结构调整和我国风电行业的快速发展，对此类产品的需求将更加迫切，但在线淬火工艺生产难以获得全厚度截面的马氏体组织，导致钢板韧性差一直是行业难题。 综上所述，为了满足重大工程对高品质厚板需求，迫切需要突破高品质特厚板生产的关键技术瓶颈！

高锰钢由于其面心立方晶体结构的特征，导致其屈服强度相对较低（通常在200~400MPa之间），使其在工程应用方面具有一定的局限性，亟待解决LNG储罐用热轧高锰钢屈服强度低这一问题。目前，主要采用固溶强化、细晶强化和沉淀强化等方式来提高屈服强度，但对于具有面心立方晶体结构的高锰钢，固溶原子的固溶强化效果远低于其在体心立方晶体结构铁合金中的固溶强化效果。细化晶粒可以有效地提高屈服强度，但是，只有将晶粒细化至5μm以下时，实验钢的屈服强度接近400MPa，另外，高锰钢通常在500~800℃进行退火处理，以获得再结晶细化组织，当退火温度高于800℃时，组织发生明显的粗化。但我们的研究发现，一方面高锰钢存在一个500~800℃的脆性区间，另一方面高锰钢的超低温韧性随着晶粒尺寸的减小而恶化，可见，采用充分细化晶粒来改善热轧高锰钢的屈服强度难以满足其对超低温韧性的苛刻要求。因此，在不显著损害热轧高锰钢超低温韧性的条件下，引入适当的强化机制成为亟待攻克的难题。

国内现有船舶及海洋装备用钢无法满足极寒环境应用，其主要原因在于： 1、36-40kg高强船板，通常采用控轧、正火轧制或传统TMCP方式生产，常规组织的韧脆转变温度较高、防止结构脆性瞬断能力不足，无法满足极地船舶-60℃的设计服役要求； 2、极寒和超深水海洋平台用钢需满足超高强、大厚度、易焊接、厚向均匀等特性，传统上采用调质生产的钢板其高屈强比、高碳当量导致可焊性差；钢板厚度方向性能不均，心部强度和低温韧性易存在波动，无法满足超深水和极寒海工装备在高韧性设计和应用服役性能要求。 为满足国家重点领域关键材料亟需，鞍钢联合项目各完成单位开展“产-学-研-用”协同创新，针对不同海洋装备的设计选材要求，实施材料设计-制造-应用-服役评价等全链条集成化技术创新，探清低温韧化机制，开发出全系列极寒环境用高强韧易焊接海洋装备用钢，实现国内外重大海工装备示范应用，为海工装备产业技术升级、实现高端材料自主可控提供了重要支撑。 鞍钢作为国内海洋装备用钢的重要研发基地，率先完成F级极寒环境海洋装备用钢的船级社认证，与项目完成单位在极寒环境海洋装备用钢的合金体系设计、强韧化机理、服役性能评价等方面开展了合作，并积累了丰富的经验。鞍钢拥有国际一流的海洋工程用钢生产装备，5500mm轧机轧制力高达105000kN，最大板宽可达5200mm，完全可以满足极寒环境海洋装备用钢的轧制要求。鞍钢拥有强大的热处理能力，可进行淬火、回火、正火、退火等热处理，为本项目的研发提供了支撑。

为了满足超千米级公铁两用斜拉桥——沪通长江大桥建设需求，解决在选材用材上存在的关键技术难题，武汉钢铁有限公司在桥梁钢领域多年来的研发制造基础上，联合中铁大桥勘测设计院、沪通长江大桥建设指挥部、武钢集团鄂钢有限责任公司开展了Q500qE钢试验研究，并获得中铁总公司立项支持。 项目研制Q500qE钢及配套焊接材料和焊接工艺等可用于建造大跨度、重荷载、高行车速度的特大型铁路桥梁、特大型公路桥梁、城市立交桥、建筑场馆、海洋平台等大型钢结构。 Q500qE钢采用低碳多元微合金化的成分设计，按TMCP工艺组织生产，通过控制钢中软相（铁素体等）和硬相（贝氏体等）的大小、形态、尺寸、分布等，并使晶粒适度细化，使得钢具有较高的强度和较低的屈强比，同时低温韧性和焊接性能优异。 项目成套技术的开发与成功应用使得我国大跨度铁路桥梁钢强度级别由420MPa级提升至500MPa级，从而将我国大跨度铁路桥梁钢的制造及应用等成套技术推到一个崭新的 高度，实现了我国大跨度铁路桥梁钢的整体更新换代，被业内认为具有里程碑意义。

本项目属金属材料加工制造科学技术领域。 随着油气资源开采逐步向高寒地区进军，极地等高寒地区对热轧H型钢等的需求日益增加。北极等气候条件恶劣的高寒地区使用的结构钢要求在-60℃以下具有高的强度、良好的韧性和焊接性能，普通结构钢不能满足要求。热轧H型钢由于其复杂的断面结构和厚度规格范围宽而具有更大的技术难度。马钢自2011年起瞄准该领域开展了关键制造技术研究，取得了技术突破并实现了工程应用。 主要技术创新点为： 1）突破国内外Nb-Ni、V-Ni和Ti-N等微合金化设计技术的限制，首次设计了-60℃条件下低温韧性和焊接性能优异的大H型钢V微合金化与中小H型钢Nb-V复合微合金化经济型合金体系，实现了工业化应用。 2）开发了V和Nb-V微合金化异型坯表面裂纹控制技术，解决了含Nb、V、Al的亚包晶钢异型坯表面裂纹问题，实现了铸坯无清理轧制，形成了高效稳定的异型坯连铸技术； 3）通过有限元模拟、实验室和中试试验，研究了加热、变形与冷却等工艺对晶粒长大、变形渗透、再结晶及相变的作用机制，开发了大H型钢的低温轧制+弛豫-析出-控制相变与小H型钢的高温轧制及超厚规格的变形渗透控制技术； 4）研究了焊接材料强韧性匹配、焊接方法、焊接工艺参数等对热轧H型钢焊接接头微观组织和性能的影响，揭示了焊接工艺、组织和性能间的规律，首次开发了满足-60℃低温韧性要求的V与Nb-V微合金化热轧H型钢焊接技术。 项目申报国家发明专利6项，授权4项，形成企业技术秘密9项，发表科技论文7篇，制定企业标准3项，形成了完整的具有自主知识产权的高寒地区热轧H型钢制造与应用技术，总体水平达到国际先进。 应用该技术，马钢在国内率先开发出-60℃条件下低温韧性和焊接性能优异的高强度系列热轧H型钢，其碳当量为0.34~0.38%，-60℃低温V型冲击功达280J。于2014年6月国内率先取得欧盟CE证书，8月国内首家通过法国Technip公司认证并获得法国道达尔公司全球油气项目供应商资格，实现批量供货，填补国内空白。已开发52个规格的H型钢，翼缘厚度覆盖4.5~50mm，实现了国内最厚规格50mm高低温韧性H型钢的突破。为全球最大的油气结构工程Yamal项目供货近5万吨，成为国内海洋工程龙头企业中石油海工、中海油海工等首选供应商。实现新增产值2.9亿元，新增利税1.7亿元。经济效益和社会效益显著。