国内外高速钢生产工艺和质量进展
国内外高速钢生产工艺和质量进展
发布者-1 来源:未知 发布时间:2014-11-17 08:26
国内外高速钢生产工艺和质量进展
1.引言
19世纪木,Taylor和White发现高温淬火能显著提高高碳含钨、铬工具钢的切削性能 开始,高速工具钢的生产历史已有百余年,至今仍受到各工业发达国家重视,其生产技术不 断发展,产品质量不断提高,应用范围不断扩大。
伴随着我国国民经济的发展,到二十世纪70年代木期,我国已成为世界高速钢的生产与 使用大国,其数量已名列前茅。论合金资源条件,我国得天独厚,制造高速钢所必需的钨、 钔、钒元素储量颇丰。因此,发展高速钢的生产对我国有重要意义。不过,从我国目前生产 的整体水平来看,品种、质量,尤其是工艺装备比国外仍有较大的差距。加入WT0后高速钢的 生产已面临国际竞争的严峻考验。能否保持优势,关键在于技术进步。为了借鉴国外先进经验, 为我所剧,增强我国在世界经济大循环中的竞争力,中国特钢企业切、会委托高速钢专业组进行了 《国内外高速钢生产工艺和质量进展》专题调研。参加单位有河北冶金科技股份有限公司、钢铁 研究总院、江苏天工集团、重庆特钢、大连钢厂。
2.市场需求对高速钢发展的影响
2.1高速钢应用
随着现代制造技术的发展,高速钢应用也在发生变化,一方面,山于硬质合余引入超细化 制造技术,韧性提高,从而挤占部分高速钢在金属切削刀具领域的用量;另一方面,高速钢应用 领域不断拓宽,除金属切削刀具外,高速钢在以下领域的应用逐步增加:冷作模具、轧辊、木工 刀具及其它非金属切刀,耐磨件、油泵油咀针阀等,所应用的高速钢产品形态见表1。
表1 高速钢应用领域及产品形态
预计金属切削刀具用高速钢会有所减少,而冷作模具、轧辊、木工刀具及其它非金属切 刀用高速钢会稳步增加。
2.2工具行业生产动向
在金属切削刀具领域,尽管有硬质合金的竞争,高速钢刀具仍占有相当比重(约50%)其中 麻花钻、丝锥、立铣刀、齿轮刀具和拉刀主要用高速钢制造。表2为1989年欧洲发达国家各 类刀具及使用材料的销售额的相对值。
表2 各类材料、刀具的销售额相对值
表1 高速钢应用领域及产品形态
应用领域 | 所需产品形态 | 主要钢种 |
金属切削刀具 | 棒材、钢丝、钢板、钢带、锻件 | M2、W9、W18、W4、M2AL、M42、M35 |
冷作模具 | 予硬化模板、棒材 | M2、V3N、M35、W4 |
轧辊 | 离心铸造或复合重熔、棒材 | 专用钢种 |
木工刀具及其它非金属切刀 | 钢板、扁钢、钢带 | M2、W4 |
耐磨件 | 扁钢、棒材 | M2 |
油泵油咀针阀 | M2、W9 |
2.2工具行业生产动向
在金属切削刀具领域,尽管有硬质合金的竞争,高速钢刀具仍占有相当比重(约50%)其中 麻花钻、丝锥、立铣刀、齿轮刀具和拉刀主要用高速钢制造。表2为1989年欧洲发达国家各 类刀具及使用材料的销售额的相对值。
表2 各类材料、刀具的销售额相对值
刀具品种项目 | 车刀 | 麻花钻 | 螺纹刀具 | 铣刀 | 齿轮马具 | 绞刀扩孔钻 | 拉刀 | |
销售额占总额比例 | 25 | 23 | 20 | 12 | 5.7 | 5.4 | 4.8 | |
材料构成 | 高速钢 | 17 | 96 | -100 | 60 | 98 | 60 | 100 |
硬质合金 | 81 | 4 | - | 40 | 2 | 40 | - | |
陶瓷 | 2 | - | - | - | - |
据有关统计数据,2000年国际工具市场的总销售额约100亿~105亿美元,欧洲、北美、 日本等制造业发达国家和地区,已占据市场75~80%;国内工具市场销售额约为50亿人民币。 其中国有企业约占市场份额60%,民营乡镇企业约占市场份额的30%,进口工具约占10%。
随着市场的发展,工具行业同冶金行业类似,生产格局已发生巨大变化,江苏天工和飞 达两厂,集高速钢生产和工具制造于一体,大量生产出口麻花钻, 自我消化高速钢约1.5万 吨/年,占全国总量的37%,原有国有工具厂严重分化,不少厂家生产萎缩,高速钢用量明显 减少。
加入WTO后,国外刀具产品纷纷进入中国市场,国内工具厂家日益重视品牌和产品升级,对含Co含Al高性能高速钢需求增加,少数厂家希望提供粉末高速钢。为降低成本提高竞争 力对高速钢质量要求明显提高,重点是性能一致性要求,同时对表面质量和尺寸精度提出更 高要求。
2.3其它行业对高速钢的需求
(1)模具制造行业
全国模具钢消耗8―10万口屯其中有一部分是用高速钢替代的。目前对于耐磨性及硬度 要求较高的模具,逐渐采用低合金高速钢制造以提高生产效率。而对于强韧性及耐磨性要求 更高的精加工模具趋向用高性能高速钢(特别是高碳高钒类)制造。估计国内每年模具用高 速钢消耗在2000吨以上。
(2)油泵油嘴行业
目前用于加工油泵油嘴针阀的高速钢规格单一、技术要求苛刻,国内年用量200吨左右。
(3) 耐磨件
其典型产品如空调压缩机用滑片多为M2高速钢制造,要求极为严格,年用量200吨左右。
(4)高速钢轧辊
高速钢轧辊具有良好的耐磨性,与传统的高铬铸铁轧辊、无限冷硬铸锭轧辊相比,高速
钢轧辊具有使用寿命长,轧件质量好等优点,在带钢热连轧和精轧机得到广泛应用。
2.4高速钢生产工艺和品种的变化
为不断满足顾客需要,高速钢生产工艺、产品形态和质量不断发展变化,生产工艺的发展以粉末高速钢为代表,此外高速钢连铸及电渣重熔高速钢的广泛应用,也体现了对市场需 求的满足。产品形态的变化主要表现在多样化(棒、丝、板、带)、精品化(光亮材)、制品 化(予硬化、近终成型、直至高速钢与刀具产品联合生产)。
3.国外高速钢生产简况
3.1近年来世界高速钢产量
据不完全统计,世界高速钢年产量为16~18万吨,其中中国4.5万吨俄罗斯约3万吨, 欧、美、日8万吨(日本1.6万吨),其它0.5~2,5万吨。主要生产国为中国、法国(瑞典)、 日本、奥地利、德国、俄罗斯。
3.2世界著名高速钢生产厂介绍
世界上生产高速钢最多的三个工厂,依次为法国欧拉司蒂(Erasteel)厂,奥地利百禄 钢厂(Bohler)和日本日立金属安来钢厂(Yasugi)。
3.2.1 Erasteel(欧拉司蒂)厂
法国欧拉司蒂厂―建立于1993年,由法国的Commentry和瑞典的Fagersta、Uddeholm 、Speedsteel等公司合并而成,其中Fagersta和Uddeholm均有百年历史。现有员工1000人, 年产量25000t(钢锭),年销售额2亿欧元, 1998年产量为18000吨高速钢材,为世界第一, 品种齐全,有长型材(棒材和钢丝)、扁平材(钢板、钢带)及粉末高速钢三类产品,所占比 例分别为65%、25%、10%。Erasteel是欧洲最大高速钢钢板生产厂,年产近4000吨,主要为 0.63毫米厚的手用锯条坯料。ASP系列粉末冶金高速钢是世界名牌。
Erasteel高速钢产品62%销售在欧洲,‘23%销售在北美,10%在亚洲。
Erasteel设备先进,拥有粉末冶金生产线、30tAOD精炼炉、精锻机、线材连轧机、激光 焊接双金属带机组等。
Erasteel粉末冶金高速钢于1972年建成生产厂投产,有ASP23、30和60等三个牌子。 1990年在钢水熔炼上引入ESH方法(钢液面有冶金活性强的电渣层,钢液用电极加热)可去 除90%的非金属夹杂,开始生产ASP2000系列的粉末冶金高速钢。该厂30年共生产了50000 吨粉末高速钢供应市场, 1994和1995年的产量均为2100吨/年。现有ASP2030、2060等8 个牌号的粉木冶金高速钢。
在中国重点推销C8及M9V,C8钢(S5―6―2―8/C―1.05%)强度、韧性优于M42,硬度可达 67―68HRC: M9V(S3.5―8.5―2.7/C―1.20%)以碳化物细小著称,适宜制造高耐磨性丝锥。
3.2.2 Bohler(百禄,又译作伯乐)钢厂
奥地利的Bohler钢厂1870年创建,为世界第二大高速钢生产厂。现有员工1800人。
1998年的总销售值为3.6亿美元(44亿奥先令)折合30亿人民币,共生产各种特殊钢125500 吨,其中20%为25000吨的高速钢钢锭。2001年生产28000吨,其中粉末高速钢2800吨。该 厂的高速钢钢锭除自用外,还要供应已独立出去,但在同一控股公司内的Bohler钢板厂生产 高速钢钢板(平均年产量为2200吨高速钢板,主要部分2―3毫米厚,供机用锯条及切口铣 刀用)及用连铸法生产的小型高速钢钢坯。供gohlcr易北钢厂生产双金属带锯锯带:这两项 高速钢产品均不计入Bohler钢厂的高速钢材产量内。
品种包括棒材(最大φ350毫米,经粗机械加工),方钢、扁钢、钢丝和粉末高速钢,以 含Co钢及中150~350 1SORAPID(各向同性)2000为特色。在90年代中期后,该厂高速钢 库存已无黑皮热轧品种,热轧黑皮高速钢板要提前半年订货。
Bohler高速钢销售值占世界市场的10.5%,其产品58%销往欧洲、美洲18%、亚洲12%。 钴高速钢在其高速钢总量中的比例,1989年为14.4%/1840吨,1991年位21.2%/1650吨,轱高速钢S705(5%Co)在欧洲获得广泛的应用,不同于美国、日本,这也是其特点之一。高 速钢冶炼皆采用VOD(真空脱氧脱气)精炼。
1998年Bobler钢厂的研究费用为5000万奥地利先令(折合人民币3400万元)。在技术 发展方面,于2000年投产了一个新的粉末冶金工具钢车间,投资近3亿奥地利先令(2亿人 民币)建立制粉设备及新的HIP热等静压机,其粉末工具钢能力据称当时为世界第2位。
1998年Bohler钢厂销售了约1000吨粉末冶金高速钢,现共有P/M S390等4个牌号的 粉木冶金高速钢及从其衍生的高硫易切削品种。
3.2.3 Yasugi(安来)钢厂
日本日立金属安来钢厂一始建与1899年属综合性特殊钢厂。现有员工1800人,年产 各种合金钢材约132000t,其中高速钢钢材产量约为10000t, 自称为世界第三大高速钢尘产 厂,其产量占闩本高速钢总产量的50%左右,该厂的高速钢材80%在国内销售,只有20%产量 用于出口。近年对中国的高速钢出口几乎停顿,只有极少量的M42钢。品种包括:棒材、钢 板、钢带、钢丝及予硬化钢丝。含Co钢产量占总量的近20%。在钴高速钢中以YXM60(S5.5 -6.5―1.6―8)的最多(40~50吨/月)。该厂每年销售600―700吨粉末冶金高速钢,共有 4个切削用牌号,其中以HAP40(S6―5―3―8,相当于ASP2030)销量最大。主要市场为日 本国内,少量在我国台湾。
该厂共有从10吨一40吨的电弧炉6座(总能力115吨);高速钢在10t电弧炉熔炼,经 钢包精炼,铸中360毫米,1t锭。炉外精炼设备采用瑞典ABB―ASCC设备。
在硬度要求较低的模具用高速钢方面,安来工厂已推出了3个有专利的牌号,属低合金 高速钢,工作硬度为56~62HRC,其产量已占到安来厂高速钢总产量的l/3,这是一个不可忽 视的动句。用于冷作和热作模具,以其优异的轫性和耐磨性取代M2钢,此类基体钢经ESR电 渣重熔后,做模具性能更好。
该厂另一个特色产品为淬硬的高速钢定尺钢丝,直径0.3~3.0毫米,定尺长度15―900 毫米,硬度900±30HV(67±1HRC),脱碳层深度视直径大小≤0.02~0.05毫米。
在70和80年代我国曾大量进口安来厂生产的小直径(φ5.5―10mm)热轧盘条及冷拔钢 丝。热轧盘条的脱层几乎没有,冷拔钢丝直接投产四辊扭轧直柄麻花钻,轧裂率≤3%。其产 品质量在我国工具厂有较好的声誉。
3.3工艺技术发展趋势
3.3.1粉木冶金高速钢
粉末冶金高速钢是近代高速钢新品种;新工艺、新技术的综合体现,二十世纪七十年代初开始投入生产应用。首先由美国的Crucible公司和瑞典的Soderfors开发生产,以后日2 的神户制铁、日立金属、奥地利的Bohler等公司也先后投产。 粉末高速钢的主要质量指标是密度、氧含量和夹杂物。Erasteel粉末氧含量低于50ppm
粉末高速钢碳化物检验最大尺寸≤4μm,尺寸分布在很窄范围内,不同方向的强韧性趋于― 致。
从1983年公布的统计数据看,气雾法热等静压粉末高速钢生产能力为8000t,水雾法炔 结钢为1000t,实际年产量5000t,目前粉木高速钢并未象当初人们预测的那样高速增长,但 1 在部分国家明显增加。如Erasteel年产粉木高速钢2500t:Bohler 1999年冶金粉木高速钢 1000t,2000年增产一个新的粉末冶金工具钢车间:美国Crucible公司通过改进ttIP工艺成 本大幅度下降,粉末高速钢生产能力已达1000t/月,估计实际生产能力600t/月,其粉木高 速钢用量可能已超过熔炼高速钢。
3.3.2铸锭法生产高速钢工艺
1)炉外精炼
国外冶炼高速钢多用30t以上电弧炉,配有电磁搅拌装置,均配有炉外精炼设备,如
Erasteel采用AOD,日立金属安来钢厂采用LF。
2)电渣重熔
电渣重熔能提高钢的纯净度,改善铸态组织,对于大断面高速钢材白勺生产尤为必要,直 径100(150)mm以上的钢材,必须用电渣重熔精炼,Bohler公司的电渣重熔高速钢 (ISORAPID2000)为国际名牌,其高速钢电渣锭直径为φ550mm,并采用孕育处理,据称 ISORAPID2000大规格棒材整个断面与长度内的性能达到各向同性。
3)连续浇铸
众所周知,特钢连铸难于普钢连铸,而高速钢连铸难度更大。为解决高速钢连铸问题, 各国进行了大量的试验研究,比较成功报道有奥地利BREITENFELDT 1998年用四流立式机连 铸高速钢lOOmm方坯,已投入正常生产。奥地利Bohler钢厂1993年水平连铸M2钢130mm方 坯成功,仅限于生产规格小于φ24mm的M2一种钢种。
3.4标准及质量情况
3.4.1各国标准
世界各国高速工具钢标准都各有本国特点。其中美国的ASTMA600标准比较完整全面,也 是各国高速钢钢号的基础。各国标准在各项目差异见表3。
表3 各国标准在各项目差异
“*”代表要求较严,“/”表示要求较松,“+”表示有检验要求,“-”表示不做要求
总的来看,国外标准规定的比较抽象,从检验项目看,美国标,准和前苏联标准检验项目 较多而且较严。除前苏联和中国几乎都没有规定检验共晶碳化物不均匀度和大块角状碳化物 等重要项目。事实上各生产厂家为了竞争的需要,企业标准更为严格,特别是在化学成分、 尺寸精度和表面质量方面,如Bohler不仅化学成分范围窄,而且根据用途不同,化学成分控 制范围不同,形成不同钢号。
3.4.2实物质量水平
一般说来评价高速钢产品的实物质量水平,应从工具制造时材料利用率,工艺性能的稳 定性,以及制成品的性能方面加以评定。
二十世纪八十年代, 国内工具厂用进口M2小型材较多,他们认为日立公司的SKH9及奥 地利Bohler公司的S614质量比较稳定,热扭轧废品率在3%以下。这两种产品的其它质量特 性值如下:①碳化物颗粒度≤11um;②淬回火硬度65―67HRC:③红硬性(600℃)≥63HRC:④脱 碳层深度≤1%D:⑤表面裂纹率≤1%。
近十年来,进口高速钢很少,仅少量进口含Co高速钢。据介绍进口M35、M42热处理硬 度波动范围△HRC≤1,尺寸精度、表面质量、脱碳优于国产钢材。含钴钢主要用于使用条件 苛刻、综合性能要求高的复杂刀具上。2001年河冶对市售的国内外特钢厂M42钢进行了抽样 检验,结合以往其他单位分析结果可以认为:
(1)所有受检材料化学成分,高低倍组织,符合相应的标准,从统计数据来看,国外 M12化学成分厂致性好成分范围比较窄。有害元素含量S、P、As、Pb、Sn等都比较低,P含 量―般在0.020%左右。说明国外炼钢炉料控制比较严。
(2)尺寸精度及表面质量
国外产品尺寸精度好, Φ30―80mm圆钢基本上只有上公差、公差为+l~1.5/-0mm,相当
于GB908―97、GB 702―86相同组距公差的1/3~1/2,表面质量好,均为扒皮材。
(3)共晶碳化物不均度
统计部分检验进口碳化物不均度的数据,见表4。
表4
表3 各国标准在各项目差异
国家项目 | 美国 | 前苏联 | 日本 | 法国 | 德国 | 中国 |
尺寸偏差 | * | + | / | + | * | / |
弯曲度 | * | / | + | + | + | + |
长度与偏差 | * | + | + | + | + | + |
表面质量 | + | + | + | * | * | / |
低倍 | * | * | - | - | - | + |
脱碳 | * | * | * | * | * | * |
淬回火硬度 | * | + | + | * | + | + |
共晶碳化物不均匀度 | + | * | - | + | + | * |
断口 | - | * | - | - | - | - |
红硬性 | - | * | - | - | - | - |
总的来看,国外标准规定的比较抽象,从检验项目看,美国标,准和前苏联标准检验项目 较多而且较严。除前苏联和中国几乎都没有规定检验共晶碳化物不均匀度和大块角状碳化物 等重要项目。事实上各生产厂家为了竞争的需要,企业标准更为严格,特别是在化学成分、 尺寸精度和表面质量方面,如Bohler不仅化学成分范围窄,而且根据用途不同,化学成分控 制范围不同,形成不同钢号。
3.4.2实物质量水平
一般说来评价高速钢产品的实物质量水平,应从工具制造时材料利用率,工艺性能的稳 定性,以及制成品的性能方面加以评定。
二十世纪八十年代, 国内工具厂用进口M2小型材较多,他们认为日立公司的SKH9及奥 地利Bohler公司的S614质量比较稳定,热扭轧废品率在3%以下。这两种产品的其它质量特 性值如下:①碳化物颗粒度≤11um;②淬回火硬度65―67HRC:③红硬性(600℃)≥63HRC:④脱 碳层深度≤1%D:⑤表面裂纹率≤1%。
近十年来,进口高速钢很少,仅少量进口含Co高速钢。据介绍进口M35、M42热处理硬 度波动范围△HRC≤1,尺寸精度、表面质量、脱碳优于国产钢材。含钴钢主要用于使用条件 苛刻、综合性能要求高的复杂刀具上。2001年河冶对市售的国内外特钢厂M42钢进行了抽样 检验,结合以往其他单位分析结果可以认为:
(1)所有受检材料化学成分,高低倍组织,符合相应的标准,从统计数据来看,国外 M12化学成分厂致性好成分范围比较窄。有害元素含量S、P、As、Pb、Sn等都比较低,P含 量―般在0.020%左右。说明国外炼钢炉料控制比较严。
(2)尺寸精度及表面质量
国外产品尺寸精度好, Φ30―80mm圆钢基本上只有上公差、公差为+l~1.5/-0mm,相当
于GB908―97、GB 702―86相同组距公差的1/3~1/2,表面质量好,均为扒皮材。
(3)共晶碳化物不均度
统计部分检验进口碳化物不均度的数据,见表4。
表4
规格 | 1/4D处碳化物平均级别 | 1/8D处碳化物平均级别 |
Φ30-40 | 3.12 | 1.75 |
Φ40-60 | 3.5 | 2.16 |
Φ60-80 | 4.38 | 2.88 |
说明进口口材1/4D处碳化物与国内水平相当,但l/8D处即刀具刃口部分碳化物非常良好, GB9943-88相同组距降1.5―2.0级,这对提高刀具寿命非常有利。
(4)夹杂物
进口产品基本没有c类及D类夹杂,A类粗o.5级,细1级、B类粗≤1.5级,极个别有 B类细系超长夹杂, 国产钢夹杂物比进口钢低,o.5~1.0级,与电渣重熔有关。
总的来说,国外钢材在外观质量尺寸精度上明显优于国产钢材, 日本及奥地利还涂防锈 漆,尺寸一致性好,没有短尺。
4.我国高速钢生产现状
4.1生产概况
中国是一个高速钢生产大国,2000年年产高速钢钢材超过4万吨,居世界首位。1994年 之前,我国高速钢生产基本集中在大钢、抚钢、重特、上五、大冶等五家国有特殊钢厂和高 速钢专业生产厂―河北冶金院。1994年之后,随着市场变化,大钢、抚钢等厂调整产结 构,减少了高速钢产量,同时国内出现了一批新的高速钢专业生产厂,1995年高速钢专业生 产厂的产量已占全国高速钢产量的一半以上,2000年为80%,2001年达到88%。国内高速钢 生产格局发生根本性变化。
1986年以来我国高速钢产量见表5,近十六年来我国主要高速钢尘产厂产量见表 6。可见飞达、扬中等高速钢专业生产厂1999年之前产量未作统计, 因此,表5中 1994―1999年高速铜总量与实际情况可能有一定差距。
表5 近十六年高速钢生产总量 单位:吨
表6 重点高速钢生产厂高速钢产量统计 单位:吨
4.3品种结构
4.3.1钢种
1980年以前我国高速钢以W系为主,1989年之后便以w―Mo系为主,主要钢种有M2和W9。近年来国内高速钢生产呈现向两头发展趋势,一方面由于家用麻花钻出口增加,竞争激 烈,低合金高速钢产量增加:另一方面由于引进的加工生产线增多,军工企业发展,出口 头质量升级,高性能高速钢产量逐年增加。低合金高速钢以W4、W2为主,高性能高速钢 M2A1、M42、M35为主。河北冶金院(河北冶金科技股份有限公司)生产的钢种最多,常规生产 的高速钢为M2、W9、W18、M2A1、M42、M35、V3N等7种。从长远看,高速钢钢种系列将逐步 与国际市场接轨,经常生产的应该是5~7种。
4.3.2品种
目前除粉末高速钢外,国内市场所需的高速钢锻材、热轧棒材、线材、冷拔材、板、丝 带等产品国内均可生产。各厂之中品种较全的是重特和河北冶金院。重特、上五、河北冶金 院的大断面材、天工的线材、大钢的银亮钢、重特的钢板、河北冶金院的钢带占有一定的优 势。
97年以来我国高速钢线材、拔材、板、带、扁所占比例已达到30%以上,达到国外先进 国家水平。新的高速钢专业生产厂在小型材方面占有优势,国有特殊钢厂在大、中型材方面 尚有一定优势。值得注意的是,随着江苏天工、飞达、大连远东等一批民营高速钢生产厂的 崛起,我国高速钢正在朝专业化、深加工、间接出口方向发展。
4.4质量水平与国外对比
4.4.1质量水平
如何评价高速钢质量水平, 目前缺乏可靠的对比数据。高速钢专业组虽进行了统计,但 由于各生产企业检验项目统计口径不一致,不具代表性。94~96年机械工业材料性能测试技 术中心,曾对机械工业各企业供货钢材复验情况进行调查,96年上半年统计结果表明,高速 钢不合格比例为9.1%,居各钢类之首。目前这类调查已经停止。1998年至2000年不少工具 企业反映,国产高速钢质量有所下滑,甚至有人认为,山于国产高速钢质量不高,制约了工 具行业的发展。近两年来,各高速钢生产厂对产品质量在市场竞争中的重要性已有充分的认 识,高速钢产品质量已经明显提高。市场反映比较好是上五产品。
4.4.2与国外差距
目前我国虽是高速钢生产大国,但与世界发达国家相比,与用户要求相比,在高速钢生 产技术和产品实物质量等方面仍有较大差距,表现在:
1)冶金质量不稳定
(1)表面质量差,大部分是黑皮交货,裂纹率高,尤其是小型材和线材,是工具行业反映 最多的一种缺陷;表面脱碳层深度也时有超标。
(2)尺寸精度低,高速钢专业生产厂生产的热轧小型材,普遍采用横列式轧机,尺寸精度 只能达到GB9943-88Ⅱ组水平,实物尺寸公差比国外企业标准大一倍,比国外产品实物公差 大2~3倍。
(3)化学成份一致性差,制成的刀具使用寿命波动性大。
造成上述诸问题的原因主要是我国高速钢生产工艺装备,特别是后步精整工序落后。
2)品种规格不全
首先粉末冶金高速钢尚属空白。M42钢丝基本上是空白。国外钢板供货厚度为0.6-65mm, 国内仅有1~10mm。
3)缺少高档次产品
目前我国高速钢以中低档为主,高档次的高性能高速钢(含Co、含Al、高V)比例仅3% 左右,并且以含Al高速钢为主,而国外高性能高速钢(以含Co为主)比例大致为15~20%, 国外高速钢大多数是高精度的光亮材,而国内绝大多数轧材黑皮交货。
5.对我国高速钢发展的建议
目前,中国已加入WTO,随着关税降低,世界主要高速钢生产厂以高性能高速钢方面价 格优势进入中国市场,因此国内高速钢行业面临严峻挑战。大部分高速钢生产企业将由于消 耗高、成本高、产品质量差导致竞争力低。要提高竞争力,必然要淘汰落后工艺装备,用当 代最先进技术改造企业,降耗、减人、降成本。
根据高速钢市场特征和生产特点,我国高速钢发展方向应该是专业化、深加工,在此基 础上分化重组。今后3~5年可能形成2~5个10000~30000吨能力的高速钢专业厂。
为捉高竞争力,使我国由高速钢大国成为高速钢强国,对我国高速钢发展提出以下建议:
1)大力发展高速钢的深加工、精加工及专用材的生产供货。树立优势产品,实现集约化 生产。
2)以市场为导向,增加高性能高速钢产量,深入调查粉末高速钢市场前景及开发问题。 深入研究分析国内代表厂与国外名牌高速钢的质量差距,加速提升高速钢特别是高性能高速 钢实物质量水平,重点解决好用户反映强烈的碳化物不均匀度和颗粒度问题。
3)淘汰落后设备,优先考虑精锻机或轧机开坯,提高成材率。积极开发高速钢生产短流 程,实现跨跃式发展。相关技术有氧化物炼钢、连铸、连续重熔―轧制成材等。
4)加大产品出口力度,特别是高速钢深加工成钻头、铣刀等刀具产品后间接出口大有可 为。
5)加强生产、科研、用户三方合作,开展与国外高速钢实物质量对比,通过资金投入提高工艺装备水平和检测设备水平,加强质量管理,提高产品实物质量水平,创名牌产品、特色产品。
表5 近十六年高速钢生产总量 单位:吨
年份 | 钢锭 | 钢材 | 数据来源 |
1986 | 43280 | 29846 |
原冶金部高速钢 协调组 |
1987 | 46913 | 31516 | |
1988 | 43650 | 28199 | |
1989 | 61493 | 38903 | |
1990 | 56300 | 36565 | |
1991 | 45792 | 29737 | |
1992 | 33870 | 23455 | |
1993 | 44748 | 29141 | |
1994 | 30037 | 24000 | |
1995 | 28702 | 18693 | |
1996 | 30400 | 22763 | |
1997 | 20802 | 15848 | |
1998 | 20934 | 16209 | |
1999 | 28537 | 20025 | |
2000 | 53070 | 40335 | 中国特钢行业高速钢专业组 |
2001 | 52612 | 40618 |
年生产厂 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 |
大钢 | 9732 | 6753 | 7474 | 4645 | 3728 | 3240 | 1770 | 420 | 1181 | 876 | 832 |
重特 | 7279 | 6092 | 7201 | 4225 | 3076 | 2142 | - | 2291 | 2062 | 1516 | 1016 |
上五 | 4649 | 3752 | 4797 | 5117 | 3565 | 3085 | 2833 | 2108 | 2251 | 2856 | 1799 |
抚顺 | 5172 | 4840 | 4894 | 3892 | 2798 | 4332 | 2221 | 2155 | 1353 | 625 | 863 |
大冶 | 2136 | 1161 | 1503 | 1279 | 1640 | 877 | 454 | 433 | 281 | 104 | |
河冶院 | 1504 | 2002 | 3108 | 4053 | 3789 | 3848 | 2831 | 2512 | 3670 | 4174 | 4903 |
天工 | 未纳入统计 | 2336 | 3998 | 5113 | 6086 | 9674 | 12628 | 14073 | |||
飞达 | 未纳入统计 | 9516 | 9653 | ||||||||
福达 | 3512 | 2800 | |||||||||
江阴 | 2176 | 1453 |
4.3.1钢种
1980年以前我国高速钢以W系为主,1989年之后便以w―Mo系为主,主要钢种有M2和W9。近年来国内高速钢生产呈现向两头发展趋势,一方面由于家用麻花钻出口增加,竞争激 烈,低合金高速钢产量增加:另一方面由于引进的加工生产线增多,军工企业发展,出口 头质量升级,高性能高速钢产量逐年增加。低合金高速钢以W4、W2为主,高性能高速钢 M2A1、M42、M35为主。河北冶金院(河北冶金科技股份有限公司)生产的钢种最多,常规生产 的高速钢为M2、W9、W18、M2A1、M42、M35、V3N等7种。从长远看,高速钢钢种系列将逐步 与国际市场接轨,经常生产的应该是5~7种。
4.3.2品种
目前除粉末高速钢外,国内市场所需的高速钢锻材、热轧棒材、线材、冷拔材、板、丝 带等产品国内均可生产。各厂之中品种较全的是重特和河北冶金院。重特、上五、河北冶金 院的大断面材、天工的线材、大钢的银亮钢、重特的钢板、河北冶金院的钢带占有一定的优 势。
97年以来我国高速钢线材、拔材、板、带、扁所占比例已达到30%以上,达到国外先进 国家水平。新的高速钢专业生产厂在小型材方面占有优势,国有特殊钢厂在大、中型材方面 尚有一定优势。值得注意的是,随着江苏天工、飞达、大连远东等一批民营高速钢生产厂的 崛起,我国高速钢正在朝专业化、深加工、间接出口方向发展。
4.4质量水平与国外对比
4.4.1质量水平
如何评价高速钢质量水平, 目前缺乏可靠的对比数据。高速钢专业组虽进行了统计,但 由于各生产企业检验项目统计口径不一致,不具代表性。94~96年机械工业材料性能测试技 术中心,曾对机械工业各企业供货钢材复验情况进行调查,96年上半年统计结果表明,高速 钢不合格比例为9.1%,居各钢类之首。目前这类调查已经停止。1998年至2000年不少工具 企业反映,国产高速钢质量有所下滑,甚至有人认为,山于国产高速钢质量不高,制约了工 具行业的发展。近两年来,各高速钢生产厂对产品质量在市场竞争中的重要性已有充分的认 识,高速钢产品质量已经明显提高。市场反映比较好是上五产品。
4.4.2与国外差距
目前我国虽是高速钢生产大国,但与世界发达国家相比,与用户要求相比,在高速钢生 产技术和产品实物质量等方面仍有较大差距,表现在:
1)冶金质量不稳定
(1)表面质量差,大部分是黑皮交货,裂纹率高,尤其是小型材和线材,是工具行业反映 最多的一种缺陷;表面脱碳层深度也时有超标。
(2)尺寸精度低,高速钢专业生产厂生产的热轧小型材,普遍采用横列式轧机,尺寸精度 只能达到GB9943-88Ⅱ组水平,实物尺寸公差比国外企业标准大一倍,比国外产品实物公差 大2~3倍。
(3)化学成份一致性差,制成的刀具使用寿命波动性大。
造成上述诸问题的原因主要是我国高速钢生产工艺装备,特别是后步精整工序落后。
2)品种规格不全
首先粉末冶金高速钢尚属空白。M42钢丝基本上是空白。国外钢板供货厚度为0.6-65mm, 国内仅有1~10mm。
3)缺少高档次产品
目前我国高速钢以中低档为主,高档次的高性能高速钢(含Co、含Al、高V)比例仅3% 左右,并且以含Al高速钢为主,而国外高性能高速钢(以含Co为主)比例大致为15~20%, 国外高速钢大多数是高精度的光亮材,而国内绝大多数轧材黑皮交货。
5.对我国高速钢发展的建议
目前,中国已加入WTO,随着关税降低,世界主要高速钢生产厂以高性能高速钢方面价 格优势进入中国市场,因此国内高速钢行业面临严峻挑战。大部分高速钢生产企业将由于消 耗高、成本高、产品质量差导致竞争力低。要提高竞争力,必然要淘汰落后工艺装备,用当 代最先进技术改造企业,降耗、减人、降成本。
根据高速钢市场特征和生产特点,我国高速钢发展方向应该是专业化、深加工,在此基 础上分化重组。今后3~5年可能形成2~5个10000~30000吨能力的高速钢专业厂。
为捉高竞争力,使我国由高速钢大国成为高速钢强国,对我国高速钢发展提出以下建议:
1)大力发展高速钢的深加工、精加工及专用材的生产供货。树立优势产品,实现集约化 生产。
2)以市场为导向,增加高性能高速钢产量,深入调查粉末高速钢市场前景及开发问题。 深入研究分析国内代表厂与国外名牌高速钢的质量差距,加速提升高速钢特别是高性能高速 钢实物质量水平,重点解决好用户反映强烈的碳化物不均匀度和颗粒度问题。
3)淘汰落后设备,优先考虑精锻机或轧机开坯,提高成材率。积极开发高速钢生产短流 程,实现跨跃式发展。相关技术有氧化物炼钢、连铸、连续重熔―轧制成材等。
4)加大产品出口力度,特别是高速钢深加工成钻头、铣刀等刀具产品后间接出口大有可 为。
5)加强生产、科研、用户三方合作,开展与国外高速钢实物质量对比,通过资金投入提高工艺装备水平和检测设备水平,加强质量管理,提高产品实物质量水平,创名牌产品、特色产品。