2026冶金科学技术奖一等奖，全球首套5600mm超宽超强高稳定性厚板轧机技术开发及应用

项目名称：全球首套5600mm超宽超强高稳定性厚板轧机技术开发及应用

完成单位：中冶京诚工程技术有限公司 等

完成人：韩冰 等

宽厚板是国家重大工程、高端装备与战略产业安全的“基石”材料，广泛用于10万吨级以上大型船舶、大口径油气管线、重型武器装甲、超大型桥梁、海洋平台、核电安全壳等关乎国计民生与国防安全的重点领域。随着我国制造业向高端化、绿色化持续转型，宽厚板的需求量与日俱增，极限宽幅产品规格持续突破。

在海洋船舶领域，我国已占据全球69%的市场份额，年增长率达3%。随着造船业向大型化、集约化发展，船体建造尺度纪录持续刷新，超大型油轮（VLCC）主尺度已突破300米×60米。船舶大型化发展热潮大幅拉升宽幅船板市场需求，面向未来超大型船舶建造需求，船用钢板正向极限宽幅规格快速迭代升级。在油气管线领域，我国油气管网建设已进入高速发展期，累计敷设里程成功突破20万公里。为响应国家“双碳”战略及跨区域能源调配需求，管道输送正向大输量、高压力等级跃升，未来管径需求将超64inch，板宽需求将达到5300mm以上。

宽厚板轧机是产线轧制成形的核心装备，其极限制造能力是衡量一个国家钢铁工业综合实力与高端制造水平的关键标志，是现代化产业体系建设的重要基石。世界上已建和在建的5000mm级厚板产线总共约31条，中国拥有7条，生产的产品规格难以覆盖高端市场对5300mm以上板宽产品的需求，超大规格轧机技术突破已成行业刚需。中冶京诚和国内同行等已实现3800级、4300级别厚板轧机的设计和供货业绩，但是在5000mm级厚板轧机领域尚未实现突破，国内5000级厚板轧机全部引进国外技术，不仅成本高昂，还面临着被技术封锁的风险。

为实现轧机规格自主可控的突破，得到更高尺寸精度的成品特宽钢板，需开发具有高轧制力、高刚度、强有力的板形控制能力和大扭矩的宽厚板轧机。但在开发过程中面临重重难题。首先5600mm轧机开发属全球首例，缺乏设计规范与工艺支撑，以往经验设计难以满足极限规格与柔性生产；产品宽度已突破5300mm规格极限；轧机高度近19m，整体刚度要大于9000kN/mm，设备变形需控制在毫米级别，对设计体系提出全新挑战。装备结构复杂，重量超5000t，大小零件上万；轧制力超10万kN，冲击负荷大；精度控制难以保障，对装备结构开发与控制精度提出严苛要求。大型牌坊和支承辊铸锻过程极易出现缺陷，热处理过程支承辊辊面硬度均匀性≤±2HS，锥面精度小于5um，百吨级铸锻件面临微米级精度极限挑战。

中冶京诚通过技术调研、理论研究、关键技术开发及装备研制，在设计体系、装备结构和极限制造三方面开展创新研究，创新开发全球首套5600mm宽厚板轧机成套技术及装备并实现工程应用。

针对厚板轧机规格极限的挑战，形成了全球首套5600mm超宽厚板轧机高性能超稳定性设计方法，填补国内外设计空白。通过创新开发轧制多目标参数匹配工艺计算模型，确定最大轧制力120000kN；提出产品柔性化轧制的“高刚度-抗倾翻-超前预保护”设计理念，创新提出耦合弯矩-剪切效应的刚度算法，得到牌坊、辊系、压下装置等系统刚度的最优解，将设备刚度提高到9500kN/mm；创新提出“高挂式”支撑结构设计理念，首创“小力臂抗倾翻”设计方法，工作扭矩比5500mm轧机提高12.49%，倾翻力矩反而减小20.63%；首创超前预保护设计理念，在工作面形成有效主动保护层，达到“双零级”精度，较传统方法提高1个数量级。首次实现了5350mm宽度钢板轧制，创全球之最。

针对轧制负荷大，关键零部件应力峰值大的问题，创新开发大尺寸内凹平接单斜双圆弧牌坊结构，研制复合耐磨辊系，开发12万kN超大轧制力轧机，辊系密封工作面寿命延长2～3倍；针对传动系统扭振问题，研制工作辊大直径低应力环槽结构，集成主传动过盈配合与液压安全保护，确保大扭矩传动链的安全稳定运行，单轴扭矩达5373kN.m，世界最大；为解决板厚精度低、板形控制装置稳定性差的问题，首创多通道大流量AGC系统，阶跃响应31毫秒，首创T-Block多重导向强力弯辊，在机时间延长2～3倍；针对现有轧机主传动和干油润滑系统缺乏智能管控手段的问题，创新应用基于全生命周期管理的数字化智能运维系统，实现传动系统模型智能化，油耗降低30%～40%。首次实现全球首套5600mm超宽厚板轧机国产化装备的自主设计、自主成套，保证了我国冶金高端装备的自主可控。

针对牌坊外形尺寸与单体重量双双突破极限，结构极度复杂且同相位精度要求苛刻的制造难题，开发“双层堵截式+多冒口+多包合浇”铸造工艺，首次挑战并成功驾驭865t超大钢水量浇铸，解决了超大吨位钢水浇铸疏松、缩孔问题；创新牌坊压下孔便携式高精度镗孔加工工艺，攻克牌坊大直径超深压下孔内凹平接单斜双圆弧复杂结构的加工难题，实现5600mm超宽厚板轧机极限制造，最终成功制造高16.32m、重430t的世界最大整体式牌坊，并将两片牌坊同相位偏差控制在0.05mm以内，加工面及同相位精度＜0.05mm，辊面及锥面精度＜0.01mm，达到微米级精度，树立了超重型构件精密制造的行业标杆。

针对全球最大规格支承辊，单重259t，总长11626mm，辊面尺寸Φ2400×5450mm，存在的锻透压实难、热处理开裂风险高及严重超出常规机床加工极限等挑战，开发出“反偏析成分调控+主变形定向锻造”技术，大幅减少钢锭内部气孔、缩松等缺陷，显著降低成分偏析对锻件性能的不利影响，支承辊的抗拉强度、冲击韧性等关键指标大幅提升；创新采用“动态柔性密封、在线温控和气水分级淬火”热处理工艺，构建覆盖“加热-保温-淬火”全流程的热处理精准调控体系，通过对辊身温度场实时监测与动态调整，有效保障特大型支承辊硬度及均匀性；首创“数字模拟+托顶复合”加工方法，实现对油膜轴承锥面的精准捕获与动态调控，突破大型支承辊高精度磨削的瓶颈。最终成功研制出全球最大规格支承辊，其晶粒度达7级以上，辊面硬度偏差≤±2HSD，关键锥面公差小于5μm，综合性能指标全面优于行业现有先进水平。

本项目开发的轧机规格5600mm，最大轧制力设计值达131000kN，最大轧制力矩达2ｘ5373kNm，其整体刚度达9500kN/mm，实现了规格超宽、性能超强、稳定性和精度超高的目标，总体处于国际领先水平。与5500mm轧机相比，在宽度仅增加1.89%的前提下，轧制力矩大幅度增加12.49%，倾翻力矩反而降低20.63%，核心指标显著提升。

本项目共申请专利45项，授权31项，围绕超宽厚板轧机核心技术进行专利布局，形成了全面技术保护。经权威专家评价，成果整体达到国际领先水平。本项目轧机生产的厚板产品已取得美国、英国、法国、韩国等多家船级社认证。轧机入选2024年“世界钢铁工业十大技术要闻”，先后亮相央视《新闻联播》栏目和《朝闻天下》栏目，被誉为“世界轧机之王”。

本项目研发的5600mm宽厚板轧机于2024年10月31日在周口钢铁顺利投产，设备总体运行稳定，产品质量优异，3个月内即成功轧制出世界最宽的5350mm产品。产品广泛应用于船舶、能源、建筑等多个领域，如深圳太子湾APEC“中国年”地标建筑，大唐新疆风电项目等，并推广到“一带一路”阿布扎比油气管线、印尼西加里曼丹氧化铝、尼泊尔水电等海外项目。通过设备供货和产线生产，共创造产值46.08亿元，直接经济效益显著。

本项目突破“卡脖子”技术，以原创性、引领性的成果，摘下厚板装备皇冠上的明珠，填补了行业空白；打破国外技术垄断，保障冶金高端装备完全自主可控，筑牢现代化产业体系建设的基石；推动全球宽厚板轧机进入5600mm新时代，重塑发展新格局。

以创新为引擎，以实干铸锋芒，本项目完成了从蓝图绘就到实景落地的华丽蜕变，见证了从初心梦想到硬核成就的跨越升华，感受到钢铁产业迭代升级的磅礴力量。

轧机轰鸣“声声不息”，是突破桎梏、锐意革新的时代赞歌；超宽板材次第问世，是精益求精、深耕卓越的初心坚守。从技术攻坚到产能突破，从品质打磨到实力跃升，项目始终以创新破局、以匠心致远，深耕厚板领域，夯实产业根基。

立足当下，步履不停；展望未来，聚力前行。本项目将持续深耕技术创新、锤炼核心品质，持续书写中国厚板产业高质量发展的崭新华章，以硬核钢铁实力赋能产业升级，为我国国民经济提质增效、国防工业稳健发展注入源源不断的强劲动能！

来源 | 中冶京诚工程技术有限公司