在高端装备制造

奔向绿色低碳、轻量化的赛道上

一块钢板能掀起多大波澜？

首钢与国内工程机械龙头企业联手给出答案：690MPa高强纵向变厚度钢板，首钢这块“变厚度”的钢板，开辟高端装备设计新思路。这不是简单的材料升级，而是一场从技术升维到场景破圈、从材料创新到设计革新的硬核突围。

▎从“拼焊凑形”到“一板成型”  颠覆传统用钢惯性

长期以来，装备制造领域受困于一个顽固痛点：大型结构受力不均，根部受力大、端部受力小，却只能用等厚度钢板切割拼焊。就像给手臂做护具，手腕和胳膊肘用一样厚的材料，既浪费又脆弱。行业传统做法是把厚板与薄板开坡口、强行对接焊接，焊缝成了天生“软肋”——应力集中、疲劳易裂、重量超标、工序繁琐，一台设备光焊接工时就占比超30%，吨钢加工成本居高不下。

此前，国内外仅有少数企业能生产变厚度钢板，但最高强度仅为Q460级别，停留在低强度、大厚度范畴，超薄规格高强度变厚度钢板全球无先例、无产品、无经验。

有需求，但无供应。工程装备行业只能“退而求其次”，通过一遍遍铣削将平板加工成楔形，费时费料、成本暴涨，如同用整块木头精雕细琢做小零件，效率低下。

“受力大的地方加厚，受力小的地方减薄，好钢要用在刀刃上！”首钢中厚板攻关团队瞄准这一行业痛点，大胆提出生产高强纵向变厚度钢板的全新思路：让钢板沿长度方向厚度连续渐变，像红绿灯横杆那样根部厚重、端部纤薄，完美匹配受力曲线。这不是小修小补，而是从二维平板到三维异形板的技术升维，厚度差最高可达50%，直接把“多板拼焊”变成“一板成型”，从根源上消灭焊缝隐患、实现极致减重。

2023年，首钢与客户一拍即合，瞄准起重机轻量化启动联合攻关。此前变厚度钢板多用于桥梁、船舶领域常用的低强度结构钢，没人敢想把它拓展到工程装备领域的高强度钢，但首钢偏要啃一啃这块“硬骨头”——用技术升维打破应用边界，让小众产品变成刚需品类。第一块变厚度690MPa级钢板的顺利下线，让客户惊喜不已：焊缝消失了、重量减轻了、寿命延长了，成功解决了长期被困的轻量化、耐久化难题，实现工程装备领域应用场景破圈。

▎产销研深度协同 把用户“痛点”变成创新“起点”

“以前是设计定了，钢厂照着做；现在是材料先行了，设计跟着变。”这是项目带头人、技术研究院宽厚板所路士平与客户联合攻关的深刻感悟。以往钢厂与主机厂，大多是“你下单、我生产”的简单买卖，高端创新往往卡在“供需脱节”。首钢主动向前一步，不做单纯的材料供应商，要做设计规则的定义者，直接对接用户设计、工艺、应用全链条，把科研搬到客户车间，把产线对接整机研发。

研发初期，团队一头扎进工程机械生产线，蹲点观察起重机支腿受力、焊接、装配全流程。看到客户设计人员愁容满面：支腿既要扛住数十吨起重压力，又要严格控制整车重量，传统拼焊结构要么超重、要么强度不够；工艺人员一肚子苦水：开坡口、焊接、校正，工序多、周期长，焊缝疲劳问题年年修、年年坏。这些痛点，成了首钢创新的精准靶心。

没有可借鉴的工艺，就从零搭建体系；没有现成的模型，就反复试验突破。团队带着方案与下游用户设计人员面对面碰撞，对方画力学计算图，这边讲轧制逻辑，共同确定结构方案，既优化受力，又降低下料难度，彻底改变传统结构设计逻辑。

这一步“向前”，让材料不再被动适配设计，而是主动引领设计升级，是一场名副其实的“双向奔赴”。690MPa变厚度钢板自带“渐变基因”，让装备设计从“迁就材料”转向“材料赋能”，合作客户设计师感叹：“以前是有什么材料做什么设计，现在是想要什么结构，首钢就能造出什么材料，材料直接改变了设计规则！”

从技术交流到联合设计，从样件试制到批量应用，首钢始终贴着用户需求跑。为适应工程装备需求，千方百计实现薄规格生产；为满足高强度要求，全力锁定690MPa级别；为简化加工，优化渐变曲线适配切割焊接。这种全链条协同，让创新不再浮于纸面，而是精准落地为用户看得见、用得上、算得清的真价值——部件减重10%、应力集中减小80%、加工成本每吨直降数百元，经济效益与安全性双丰收。

▎攻克三大行业“难题”  千锤百炼铸就“硬核”品质

创新从不是灵光一现，而是十年磨一剑的厚积薄发。首钢研发团队早在2016年就启动变厚度钢板预研，2017年试制出低级别样品，此后，团队持续深耕轧制、热处理、焊接核心技术，终于在690MPa变厚度钢板项目上实现重大突破。看似不到三年的攻关周期，背后是近十年的技术沉淀、数百次试验、上千组数据打磨，把每一道难题都变成突破的阶梯。

第一关：动态轧制关

像“绣花”一样精准控厚

普通钢板轧制，轧辊动态控制锁死不动，保证厚度均匀；变厚度钢板却要求轧辊边走边动、辊缝随动随调。690MPa高强钢变形抗力是普通钢的数倍，超薄规格极易跑偏起浪，导致尺寸精度失控。

面对高强钢动态轧制难题，首钢京唐技术专家邱志宏等瞄准症结，开发专属动态设定模型。团队连夜调整策略，优化动态轧制方案，终于实现“指哪儿打哪儿”，厚度渐变精准无误。

第二关：热处理关

让厚薄区域性能“齐步走”

变厚度钢板最大的挑战，是厚薄处冷却速度不一，性能极易两极分化：薄处冷得快、强度超标，厚处冷得慢、强度不足，整板强度差动辄上百兆帕，根本无法使用。

首钢团队双管齐下：技术研究院宽厚板所王凯凯提出成分优化策略，让钢板在不同冷却速度下性能保持稳定；首钢京唐制造部热系产品室武卫阳等，在工艺上创新开发变厚度钢板冷却技术，解决薄厚冷却不均等问题。最终实现整板强度差控制在30MPa以内，力学性能全部达标，成功破解性能一致性难题。

第三关：焊接应用关

应力“消除”让结构更可靠

高强度变厚度钢板没有应用经验可循，如何让变厚度钢板完美融入钢结构整体，技术研究院用户所王凤会、熊俊珍积极向前一步，联合合作客户开发变厚度钢板焊接方法，成功解决了接头应力集中、变形难题，实现焊缝性能与母材的完美匹配。

从产线试制到产品应用，每一步都浸透汗水：面对多次试制失败，团队连续72小时驻守产线记录数据，分析原因；为了突破焊接难题，团队反复调试焊接参数，从手工焊到自动焊，优化十余组方案。产线、科研、用户等产业链条上的相关方拧成一股绳，让高强度变厚度钢板从图纸变成现实，实现首次工程装备领域批量应用，相关技术申报国际专利，成为行业应用新模式。

从技术升维到场景破圈，从材料创新到设计革新，从产线攻关到产业引领，首钢中厚板团队始终坚守“理论有深度、产线有实践、用户有口碑、企业有效益、行业有影响”的初心，以首发产品撬动行业升级。未来，团队将持续拓展赛道、升级技术，以材料创新为高端制造注入源源不断的首钢力量！