特殊鋼是鋼鐵工業(yè)的一個(gè)重要領(lǐng)域，特殊鋼的品種繁多，性能各異，質(zhì)量要求高，應(yīng)用范圍廣，國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)乃至人們的日常生活都與特殊鋼有密切關(guān)系，因而通常把特殊鋼品種、質(zhì)量、產(chǎn)量作為衡量一個(gè)國家鋼鐵工業(yè)科學(xué)技術(shù)和工業(yè)化水平的重要尺度。

 

　　由于早期特殊鋼大都采用電爐冶煉，習(xí)慣上形成了特殊鋼廠就是電爐鋼廠，特殊鋼一定要用電爐冶煉。這主要是由于早期電爐煉鋼的特點(diǎn)和特殊鋼本身產(chǎn)品特點(diǎn)決定的。然而電爐冶煉也存在著冶煉周期長、生產(chǎn)效率低、電價(jià)昂貴、成本高和爐容小等去點(diǎn)。

 

　　隨著社會(huì)廢鋼資源的積累，直接還原技術(shù)的開發(fā)，電力工業(yè)的發(fā)展，電爐煉鋼技術(shù)（大容積電爐、超高功率電爐等）、鐵水預(yù)處理和爐外精煉技術(shù)的飛速發(fā)展，轉(zhuǎn)爐鋼廠越來越多地生產(chǎn)特殊鋼，而電爐鋼廠也越來越多地生產(chǎn)普通鋼。

 

　　本文論述了特殊鋼市場需求、轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)特殊鋼在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢和目前國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)特殊鋼概況，指出首鋼開發(fā)生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐特殊鋼具有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、市場上的優(yōu)勢。

 

 

　　近幾年來，我國特殊鋼產(chǎn)量呈上升趨勢，并處于發(fā)展階段。近年我國特殊鋼及其鋼材的產(chǎn)量情況如表1。

 

表1      近幾年我國特殊鋼鋼材的產(chǎn)量         單位：萬噸
 

 

　　從以上可以看出，合結(jié)鋼、軸承鋼、不銹鋼及彈簧鋼是合金鋼的主要品種，它們占合金鋼總產(chǎn)量的比例達(dá)到了97%，是推動(dòng)特殊鋼產(chǎn)量增長的主要?jiǎng)恿ΑＤ壳皣獠捎棉D(zhuǎn)爐生產(chǎn)特殊鋼比較成熟的鋼種有不銹鋼（有的國家不將其計(jì)入特殊鋼）、軸承鋼及彈簧鋼等。首鋼目前不具備生產(chǎn)不銹鋼的設(shè)備和條件，因此下面僅針對軸承鋼、彈簧鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行有關(guān)市場戰(zhàn)略分析。

 

　　2003年我國特鋼企業(yè)軸承鋼鋼材產(chǎn)量為134.3萬噸。其中，華東地區(qū)為69.8萬噸，占53%，居位；東北地區(qū)為30.5萬噸，占23%，居第二位；而華北地區(qū)僅產(chǎn)0.5萬噸。

 

　　2003年我國特鋼企業(yè)彈簧鋼鋼材產(chǎn)量為43.3萬噸。其中，華東地區(qū)為25.1萬噸，居全國首位；中南地區(qū)為12.4萬噸，居全國第二；華北地區(qū)僅為3406噸。

　　下面分別示出我國特鋼企業(yè)軸承鋼鋼材、彈簧鋼鋼材、合金結(jié)構(gòu)鋼鋼材產(chǎn)量分布情況。

 

　　從圖1可以看出，華北地區(qū)軸承鋼及彈簧鋼產(chǎn)量很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其它地區(qū)。由此可以看出，華北地區(qū)生產(chǎn)特殊鋼的企業(yè)少，規(guī)模小，競爭對手弱。同時(shí)，特殊鋼的產(chǎn)量又在連年增長，所以首鋼生產(chǎn)特殊鋼的競爭對手少，極具生產(chǎn)特殊鋼的優(yōu)勢。

 

　　華北地區(qū)實(shí)際上有一些生產(chǎn)特殊鋼的企業(yè)。承德建龍以主要生產(chǎn)棒材而建設(shè)的，年產(chǎn)能力50萬噸，其中生產(chǎn)特殊鋼棒材20萬噸。邢鋼主要以生產(chǎn)線材為主，目前正積極地為打入汽車用為主的特殊鋼線材市場開展研發(fā)。

 

　　特殊鋼主要應(yīng)用范圍較廣，在發(fā)達(dá)工業(yè)國家70%以上用于汽車和機(jī)械制造業(yè)。其中直接或間接用于汽車消費(fèi)的特殊鋼鋼材量可達(dá)總量的50%（直接用量占其總量的25-27%）以上，其它為機(jī)械工業(yè)用。

 

　　我國特鋼產(chǎn)品的主要流向則是機(jī)械制造業(yè)（包括農(nóng)機(jī)）30%；汽車行業(yè)20%；石油、化工行業(yè)10-15%，鐵路20%，其他行業(yè)15-20%。

 

　　隨著我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國外一些企業(yè)正紛紛進(jìn)入我國市場。由于在特殊鋼領(lǐng)域生產(chǎn)和產(chǎn)品的技術(shù)含量較高，因此高水平的國外企業(yè)具有很強(qiáng)的優(yōu)勢且較容易地進(jìn)入國內(nèi)市場。如日本的大同特鋼、愛知制鋼及神戶制鋼等公司相繼到我國建合資企業(yè)。日本神戶制鋼公司已做出至2010年在我國汽車懸架彈簧用鋼市場領(lǐng)域要占有40%市場份額的目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)先后建立神鋼線材加工（佛山）有限公司（2006年4月投產(chǎn)）和位于江蘇江陰的一家合資公司（公司名稱待定，2006年10月投產(chǎn)）等兩家公司。前者原料全部采用日本神戶制鋼公司生產(chǎn)的進(jìn)口光亮棒鋼，而后者則以前者產(chǎn)品為原料。由于神戶制鋼公司具有豐富的為汽車行業(yè)提供產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)，質(zhì)量也屬上乘，因此會(huì)很快打開市場。國內(nèi)特殊鋼企業(yè)的產(chǎn)品若想替代它們尚需時(shí)日。

 

　　3、轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)特殊鋼的優(yōu)勢

 

　　目前，特殊鋼生產(chǎn)工藝流程主要有三種：   

 

　　（1）電爐流程：電爐→二次精煉→連鑄（模鑄）→軋制

 

　　（2）轉(zhuǎn)爐流程：高爐→鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐→二次精煉→連鑄（模鑄）→軋制。

 

　　（3）特種冶金：真空感應(yīng)熔煉、電渣重熔、真空電弧重熔、電子束熔煉、等離子熔煉等→鍛造或軋制。

　　

　　由于早期特殊鋼大都采用電爐冶煉，習(xí)慣上形成了特殊鋼廠就是電爐鋼廠，特殊鋼一定要用電爐冶煉，而電爐一定要生產(chǎn)特殊鋼才夠水平，才可以有好的經(jīng)濟(jì)效益。這主要是由于早期電爐煉鋼的特點(diǎn)和特殊鋼本身產(chǎn)品特點(diǎn)決定的。電爐煉鋼是依靠電能感應(yīng)的物理熱進(jìn)行冶煉的，可在爐內(nèi)熔化大量合金和廢鋼鐵，這樣電爐鋼在合金化等方面較轉(zhuǎn)爐煉鋼有一定的優(yōu)越性。但其缺點(diǎn)是冶煉周期長、生產(chǎn)效率低、電價(jià)昂貴、成本高和爐容小等。又由于特殊鋼產(chǎn)品有合金含量高、多品種、小批量和附加值高等特點(diǎn)，因此早期用電爐冶煉特殊鋼，達(dá)到了揚(yáng)長避短之目的，但同時(shí)人們也一直認(rèn)為轉(zhuǎn)爐主要是用來冶煉普通鋼的。

 

　　隨著社會(huì)廢鋼資源的積累，直接還原技術(shù)的開發(fā)，電力工業(yè)的發(fā)展，電爐煉鋼技術(shù)（大容積電爐、超高功率電爐等）、鐵水預(yù)處理和爐外精煉技術(shù)的飛速發(fā)展，電爐鋼廠越來越多地轉(zhuǎn)向生產(chǎn)普通鋼，而轉(zhuǎn)爐鋼廠越來越多地生產(chǎn)特殊鋼。

 

　　3.2轉(zhuǎn)爐特殊鋼生產(chǎn)

 

　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋼材消費(fèi)結(jié)構(gòu)正在發(fā)生變化，特殊鋼的市場需求將會(huì)逐漸擴(kuò)大，為轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)特殊鋼提供了市場機(jī)遇。現(xiàn)在轉(zhuǎn)爐流程在特殊鋼的生產(chǎn)領(lǐng)域已經(jīng)占據(jù)了一定的地位，尤其在用量大、適于連鑄生產(chǎn)的鋼種領(lǐng)域，如不銹鋼、軸承鋼和彈簧鋼等，并取得了很好的效果。

 

　　傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐冶煉過程一般包括脫碳、脫硅、脫磷及脫硫操作。由于無法進(jìn)行時(shí)間較長的還原操作，因此難以實(shí)現(xiàn)良好的脫氧、脫硫、大量合金化以及成分的微調(diào)，所以以前不能生產(chǎn)出質(zhì)量要求較高的鋼種，一般只用來生產(chǎn)普通鋼。但隨著鐵水預(yù)處理技術(shù)和爐外精煉技術(shù)的出現(xiàn)和快速發(fā)展，使轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)特殊鋼成為可能。通過鐵水預(yù)處理可以使鐵水中的磷含量達(dá)到100ppm、硫含量達(dá)到十幾個(gè)ppm的水平，再經(jīng)過爐外精煉脫氣、脫硫、脫氧及夾雜物變性處理可以使鋼水達(dá)到很高的純凈度，并得到合理的夾雜物形態(tài)。此外，轉(zhuǎn)爐與鐵水預(yù)處理和爐外精煉技術(shù)相結(jié)合，可以生產(chǎn)出一些電爐流程難以生產(chǎn)的品種，例如汽車行業(yè)以及其它行業(yè)所需的深沖鋼。總之，轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)特殊鋼已越來越受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。

 

　　轉(zhuǎn)爐與電爐生產(chǎn)特殊鋼的主要區(qū)別之一是原料不同。廢鋼的添加數(shù)量取決于鐵中硅、碳和磷的含量以及廢鋼的預(yù)熱溫度。

 

　　轉(zhuǎn)爐吹煉的技術(shù)特點(diǎn)是：

 

　　（1）反應(yīng)速度快，吹氧時(shí)間僅12-16min，生產(chǎn)周期短、節(jié)奏快；

 

　　（2）采用“自熱法”升溫，熱效率高、成本低、升溫速度快；

 

　　（3）渣-鋼反應(yīng)接近平衡。

 

　　此外，采用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)特殊鋼，必須適應(yīng)轉(zhuǎn)爐煉鋼的技術(shù)特點(diǎn)。在保證鋼材質(zhì)量的前提下，特殊鋼生產(chǎn)必須適應(yīng)轉(zhuǎn)爐高效率、快節(jié)奏的生產(chǎn)方式，充分發(fā)揮轉(zhuǎn)爐反應(yīng)速度快、渣鋼反應(yīng)接近平衡以及鋼中氣體含量低的技術(shù)優(yōu)勢。特殊鋼的需求是多品種、小批量。轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)特殊鋼，必須適應(yīng)轉(zhuǎn)爐的冶金特點(diǎn)，發(fā)揮轉(zhuǎn)爐煉鋼的技術(shù)優(yōu)勢。應(yīng)在保證轉(zhuǎn)爐高效快節(jié)奏的生產(chǎn)條件下，以盡可能低的成本生產(chǎn)高純凈度的特殊鋼。

 

　　基于轉(zhuǎn)爐原料中金屬雜質(zhì)含量低，冶煉過程沒有電弧區(qū)鋼液增氮過程，加上脫碳效果好，利于生產(chǎn)低碳、低氮和低金屬雜質(zhì)鋼種。目前，在工業(yè)化國家優(yōu)特鋼材的消費(fèi)中，汽車工業(yè)占50% 左右，機(jī)械工業(yè)占24%左右，所以汽車工業(yè)是特殊鋼的主要市場。發(fā)展轉(zhuǎn)爐特殊鋼生產(chǎn)，必須瞄準(zhǔn)國內(nèi)汽車工業(yè)市場。表3給出了滿足汽車工業(yè)需求，適宜轉(zhuǎn)爐冶煉的特殊鋼品種（不銹鋼除外）。

 

表3  適宜轉(zhuǎn)爐冶煉的特殊鋼品種
 

 

　　注：鋼中全氧T[O]均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)

 

　　由于鐵水預(yù)處理和二次精煉技術(shù)的發(fā)展，使得轉(zhuǎn)爐流程在特殊鋼生產(chǎn)方面發(fā)揮了重要作用。轉(zhuǎn)爐與鐵水預(yù)處理及二次精煉設(shè)備相結(jié)合，特別是轉(zhuǎn)爐冶煉是采用金屬雜質(zhì)含量低的鐵水作原料，而且冶煉時(shí)沒有電爐冶煉過程中電弧區(qū)鋼液吸氮問題，轉(zhuǎn)爐流程不僅可以生產(chǎn)出過去只能靠電爐生產(chǎn)的軸承鋼、不銹鋼等鋼種，而且可生產(chǎn)出一些電爐流程難以生產(chǎn)的品種，如含碳、氮總量低于50ppm，含銅、鎳、鉻、鉬、錫總量低于0.14%的深沖鋼板。

　　

　　二十世紀(jì)八十年代中后期，原本由電爐冶煉的高碳鉻軸承鋼，由于高爐廠家的參與，開始了轉(zhuǎn)爐也生產(chǎn)軸承鋼的時(shí)代。由于低含氧量鋼已正常生產(chǎn)，各廠家爭先試驗(yàn)由爐外精煉、脫氣和連鑄組合的高純凈化工藝。1986年首次報(bào)道了采用鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐→鋼包精煉工藝流程生產(chǎn)高潔凈軸承鋼。并進(jìn)行了一系列相關(guān)的研究，推動(dòng)了轉(zhuǎn)爐煉特殊鋼的發(fā)展。

 

　　3.3轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)特殊鋼的優(yōu)勢

 

　　鐵水預(yù)處理及二次精煉技術(shù)的發(fā)展，使得轉(zhuǎn)爐流程在特殊鋼生產(chǎn)方面發(fā)揮了重要的作用。轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)特殊鋼技術(shù)首先是由日本開發(fā)的。日本于1957年引進(jìn)氧氣轉(zhuǎn)爐技術(shù)，1961年使用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)特殊鋼28萬噸，占當(dāng)時(shí)特殊鋼產(chǎn)量的10%；1967年生產(chǎn)156萬噸，占23%；1971年生產(chǎn)528萬噸，占51%；1985年產(chǎn)量達(dá)1200萬噸，近年來一直保持在1000萬噸以上的水平，占特殊鋼產(chǎn)量的70%左右。兩種生產(chǎn)流程煉鋼工藝比較見表2.2。

 

 

　　（1）電爐流程的優(yōu)缺點(diǎn)

 

　　① 電爐煉鋼配以LF/VD二次精煉生產(chǎn)特殊鋼的優(yōu)勢在于使用化學(xué)性質(zhì)為中性的電弧作為熱源，冶煉過程中加熱與化學(xué)反應(yīng)相互獨(dú)立，從而保證了工藝的靈活性。又由于允許加入較多數(shù)量的合金，因而在生產(chǎn)高合金鋼方面具有更明顯的優(yōu)勢。采用電爐煉鋼工藝適合于生產(chǎn)小批量、多品種、合金含量較高的鋼種。

 

　　② 由于電爐加熱鋼水時(shí)會(huì)使熔池增碳，而電爐冶煉過程成分控制較為容易，故其優(yōu)勢鋼類為中、高碳鋼和高合金鋼。由于電弧區(qū)鋼液吸氮，因而難以生產(chǎn)氮含量低的產(chǎn)品。

 

　　③ 電弧加熱爐料時(shí)，產(chǎn)生物理熱大部分被包圍在加熱的爐料中，而且?guī)ё叩臒釗p失少，所以熱效率比轉(zhuǎn)爐煉鋼法要高。但使用小容量的電弧爐生產(chǎn)特殊鋼的首要問題在于無法配置有效的二次精煉手段；其次是裝備水平難以提高，影響了成分和溫度的精確控制；第三是由于出鋼量小，爐間成分波動(dòng)范圍大。

 

　　④ 采用電爐冶煉消耗高、生產(chǎn)成本高。

 

　　⑤ 電爐由于采用的原料是廢鋼，因此殘余元素較多，影響鑄坯成分和質(zhì)量。

 

　　（2）轉(zhuǎn)爐流程的優(yōu)勢

　　轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)雖然存在工藝靈活性較差和不適合冶煉冶煉高合金鋼尤其是合金工具鋼等缺點(diǎn)，但與電爐生產(chǎn)相比存在如下優(yōu)勢：

　　

　　① 鐵水的純凈度和質(zhì)量穩(wěn)定性均優(yōu)于廢鋼。

 

　　② 采用鐵水預(yù)處理工藝，進(jìn)一步提高鐵水純凈度：[S]≤50ppm，[P]≤100ppm。

 

　　③ 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼配以RH二次精煉的工序優(yōu)勢在于極高的生產(chǎn)速率和優(yōu)異的純凈度，因而適于低碳/超低碳、低殘余元素的鋼種，尤其是批量很大、合金含量較低的鋼種。

 

　　④ 轉(zhuǎn)爐的終點(diǎn)控制水平高，渣鋼反應(yīng)比電爐更接近平衡。

 

　　⑤ 轉(zhuǎn)爐鋼水的氣體含量低，N≤20ppm，H≤3ppm。

 

　　⑦ 轉(zhuǎn)爐冶煉周期短，生產(chǎn)效率高，成本低，易于與精煉、連鑄形成高效化生產(chǎn)。

 

　　⑧ 轉(zhuǎn)爐與LF爐匹配，可靈活生產(chǎn)高、中碳及含有一定合金量的低合金鋼。

 

　　4、轉(zhuǎn)爐特殊鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀

 

　　世界特殊鋼生產(chǎn)主要集中在瑞典、日本、美國、德國、法國、英國、意大利和韓國，這些國家特殊鋼產(chǎn)量約占世界特殊鋼產(chǎn)量的60%。其中，特殊鋼產(chǎn)業(yè)總體水平Z高的國家首推日本和德國，其它一些發(fā)達(dá)國家在某些特殊鋼品種居領(lǐng)先地位，如瑞典SKF公司的軸承鋼、Sandvik公司工模具鋼在上具有很高的知名度；法國的不銹鋼冷軋薄板、精密合金，奧地利的工具鋼，美國和英國的高溫合金也都處于一流水平。

 

　　用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)特殊鋼（不銹鋼除外）的國家主要集中在日本、德國及韓國，主要企業(yè)有：日本的神戶制鋼、住友金屬、川崎制鐵公司、德國的蒂森鋼公司和韓國的浦項(xiàng)鋼鐵公司等。其中日本和德國用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)軸承鋼采用完全不同的生產(chǎn)工藝。它們主要的技術(shù)差別在于對煉鋼終點(diǎn)碳的控制。日本采用全量鐵水“三脫”預(yù)處理工藝，轉(zhuǎn)爐采用少渣冶煉、高碳出鋼技術(shù)，生產(chǎn)低磷低氧鋼。德國采用轉(zhuǎn)爐低碳出鋼，保證轉(zhuǎn)爐后期脫磷效果，依靠出鋼時(shí)增碳生產(chǎn)軸承鋼。

 

　　目前我國特殊鋼生產(chǎn)企業(yè)有29家，這些特鋼企業(yè)承擔(dān)著我國51%以上的特殊鋼生產(chǎn)任務(wù)，并且其規(guī)模、技術(shù)、人才、產(chǎn)品品種及質(zhì)量方面在我國優(yōu)特鋼行業(yè)都占據(jù)著主導(dǎo)地位。這29家特鋼均采用電爐生產(chǎn)特殊鋼。此外，我國的一些普鋼企業(yè)和為數(shù)眾多的鋼材深加工企業(yè)也生產(chǎn)特殊鋼產(chǎn)品，其產(chǎn)能和產(chǎn)量約占特殊鋼行業(yè)總量的49%，其中普鋼企業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品大多是不銹鋼產(chǎn)品。

 

　　我國具有轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)能力的一些企業(yè)如寶鋼、首鋼、鞍鋼、武鋼、攀鋼、邯鋼、本鋼、太鋼、萊鋼、沙鋼、石鋼、八鋼、重鋼和青鋼等，它們分別采用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)了一些特殊鋼種，比如軸承鋼、彈簧鋼、非調(diào)質(zhì)鋼、齒輪鋼和易切削鋼等。試制或生產(chǎn)的品種主要集中在軸承鋼、彈簧鋼和齒輪鋼方面。

 

　　國內(nèi)用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)軸承鋼的企業(yè)主要有首鋼、武鋼、本特、太鋼、萊鋼等鋼廠；生產(chǎn)彈簧鋼的企業(yè)主要是寶鋼、鞍鋼、邯鋼、石鋼、重鋼等；生產(chǎn)齒輪鋼的企業(yè)有寶鋼、首鋼和攀鋼等企業(yè)。由于各企業(yè)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)特殊鋼大多處于研發(fā)階段，并且涉及各企業(yè)的核心技術(shù)機(jī)密，其公開發(fā)布一般較滯后，因此，本文僅對國內(nèi)外公開發(fā)布的轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)特殊鋼的工藝流程及相關(guān)動(dòng)態(tài)進(jìn)行概述。

　　

　　隨著用戶要求的日益提高和市場競爭的激烈化，我國應(yīng)該在提高特殊鋼質(zhì)量及降低生產(chǎn)成本上下功夫，以便在國內(nèi)外市場中處于不敗之地。我國冶金企業(yè)應(yīng)在以下幾方面積極開展工作：   

 

　　（1）進(jìn)一步提高鋼水清潔度，以達(dá)到穩(wěn)定降低氧含量的目的。進(jìn)一步改進(jìn)鋼包的材質(zhì)，開發(fā)新的渣系和脫氧劑，進(jìn)行攪拌功能的研究。    

 

　　（2）鑒于一些特殊鋼鋼種連鑄工藝已在世界范圍采用，故我國應(yīng)以冶煉→精煉→連鑄→連軋“四位一體”為方向，盡快開展特殊鋼連鑄工藝的研究、（包括鑄坯斷面的確定等），保護(hù)渣研制等工作，以進(jìn)一步提高成材率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。   

 

　　（3）積極采用連軋工藝，以實(shí)現(xiàn)無扭、無張力高精度軋制，提高尺寸精度。   

 

　　（4）加強(qiáng)產(chǎn)品檢驗(yàn)手段，確保成品質(zhì)量。   

 

　　（5）采用在線檢測、自動(dòng)化控制和在線自動(dòng)打包機(jī)以保證外觀質(zhì)量。

 

　　5、首鋼發(fā)展轉(zhuǎn)爐特殊鋼的分析

 

 

　　隨著我國汽車工業(yè)和現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，特殊鋼的需求將穩(wěn)步提高。目前華北地區(qū)軸承鋼、齒輪鋼和彈簧鋼的產(chǎn)量較低，首鋼生產(chǎn)特殊鋼具有地域上的優(yōu)勢，應(yīng)該說可以占領(lǐng)這一領(lǐng)域。特別是后兩個(gè)鋼種，其生產(chǎn)是可行的。

 

　　另外，京津地區(qū)是汽車工業(yè)和機(jī)械加工業(yè)比較發(fā)達(dá)的地區(qū)。首鋼可根據(jù)目前特殊鋼產(chǎn)品市場的情況，優(yōu)先研究、發(fā)展及完善市場用量較大的一些鋼種，優(yōu)先、重點(diǎn)打入和占領(lǐng)汽車用鋼市場。

 

　　5.2 技術(shù)

 

　　利用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)軸承鋼、齒輪鋼和彈簧鋼的技術(shù)國外在二十世紀(jì)八十年代就已開始研究，目前有些生產(chǎn)廠家已經(jīng)能夠進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)。生產(chǎn)上述鋼種所采用的基本技術(shù)如下：

 

　　（1）鐵水預(yù)處理工序  

 

　　為了生產(chǎn)出高純凈度的軸承鋼、齒輪鋼和彈簧鋼，首先應(yīng)加強(qiáng)鐵水預(yù)處理生產(chǎn)工序的技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)鐵水三脫預(yù)處理，降低鐵水中的硫、磷和硅的含量，以減少轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工序的操作難度。

 

　　（2）復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉工序

 

　　加強(qiáng)復(fù)吹轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制技術(shù)的研究，精確控制轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)的化學(xué)成分和溫度，避免鋼水過氧化，實(shí)現(xiàn)低氧鋼冶煉是生產(chǎn)純凈鋼的技術(shù)關(guān)鍵。所以應(yīng)當(dāng)在硫磷含量符合要求時(shí)采用高拉碳工藝，依靠鋼中碳控制鋼水含氧量，這樣也可以減少加入增碳劑所帶來的鋼水污染問題。同時(shí)應(yīng)該注重優(yōu)化復(fù)吹工藝，強(qiáng)化底吹攪拌，促進(jìn)鋼、渣平衡。冶煉時(shí)應(yīng)采用大容量轉(zhuǎn)爐，這樣可以減少鋼水與耐火材料之間的接觸，提高鋼水純凈度，同時(shí)可以提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。

 

　　（3）爐外精煉工序

 

　　爐外精煉是生產(chǎn)超純凈鋼的重要手段。采用不同的爐外精煉方法組合，可生產(chǎn)不同純凈度的鋼種。但與轉(zhuǎn)爐匹配時(shí)，在保證鋼水純凈度的前提下，要充分注意：

 

　　爐外精煉的生產(chǎn)節(jié)奏應(yīng)與轉(zhuǎn)爐及連鑄相適應(yīng)，保持高的生產(chǎn)效率和設(shè)備作業(yè)率；必須充分考慮爐外精煉的成本，努力降低精煉電耗、氬耗和耐火材料等消耗；

 

　　搞好擋渣出鋼、合成渣洗、吹氬攪拌、合金微調(diào)和鈣處理以及真空吹氧脫碳等基本工藝，對于轉(zhuǎn)爐冶煉特殊鋼尤為重要。

 

　　目前首鋼精煉設(shè)備為LF+VD，綜合國內(nèi)外生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可知生產(chǎn)軸承鋼時(shí)需采用LF+RH設(shè)備，因此建議首鋼增加一座RH爐，以擴(kuò)大品種范圍。

 

　　（4）連鑄工序

 

　　鋼水澆注時(shí)應(yīng)該合理設(shè)計(jì)水口或采用電磁制動(dòng)，避免鋼水卷渣；充分凈化鋼水，防止浸入式水口堵塞；減少結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面波動(dòng)等技術(shù)來控制鋼中大型夾雜物的生成。同時(shí)應(yīng)采用低過熱度澆注技術(shù)，以減少偏析和中心疏松。

 

　　建議采用二冷末段電磁攪拌技術(shù)，以改善鑄坯表面質(zhì)量，減少鑄坯疏松及成分偏析，提高等軸晶率等。并且中間包處安裝等離子加熱或感應(yīng)加熱裝置，以保證適宜的澆注溫度。另外，還應(yīng)采用凝固末端電磁攪拌、氣水霧化冷卻、輕壓下等技術(shù)，進(jìn)一步減小中心偏析。

   

　　根據(jù)國內(nèi)外生產(chǎn)特殊鋼的經(jīng)驗(yàn)，為了減少鑄坯中心偏析，通常采用立彎形大方坯連鑄機(jī)，Ф50mm以上的棒材采用一次成材；而生產(chǎn)小規(guī)格產(chǎn)品，需經(jīng)初軋開坯。考慮到首鋼方坯連鑄機(jī)生產(chǎn)的方坯尺寸較小，所以產(chǎn)品規(guī)格相應(yīng)地要小，才能保證所需的壓縮比以保證質(zhì)量。今后在鋼鐵結(jié)構(gòu)調(diào)整改造中，應(yīng)采用大方（矩）坯鑄機(jī)，以確保特殊鋼棒材產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大規(guī)格、品種。

    

　　有關(guān)研究表明，矩形坯理論上可明顯改善偏析傾向，所以可以優(yōu)先考慮矩形坯連鑄生產(chǎn)。

   

　　（5）軋制工序

   

　　有關(guān)研究表明，特殊鋼軋制時(shí)采用控軋控冷技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化，達(dá)到提高鋼材強(qiáng)韌性的目的。因此建議軋制時(shí)采用控軋控冷生產(chǎn)工藝。

   

　　（6） 后序工藝

    

　　特殊鋼材生產(chǎn)中，鋼坯、鋼材的探傷檢查和修磨處理、緩冷工藝設(shè)施以及鋼材的熱處理（如：正火、退后），是必不可少的工藝環(huán)節(jié)，是提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加技術(shù)含量和附加值的重要保證。這是目前國內(nèi)轉(zhuǎn)爐鋼廠與特殊鋼企業(yè)在競爭中的重要弱勢。首鋼發(fā)展特殊鋼生產(chǎn)應(yīng)予以充分重視。

   

　　轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)特殊鋼有著良好的經(jīng)濟(jì)效益。2006年首鋼生產(chǎn)特殊鋼線材140萬噸，比生產(chǎn)普通鋼線材平均每噸增加效益330元，生產(chǎn)特殊鋼棒材40萬噸，比生產(chǎn)普通鋼棒材平均每噸增加效益480元。

 

　　⑴ 特殊鋼用途廣泛，市場需求穩(wěn)定增長，國內(nèi)華北市場緊缺。

 

　　⑵ 轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)特殊鋼，技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理。

 

　　⑶ 首鋼轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)特殊鋼具有技術(shù)、成本、市場上的優(yōu)勢，首鋼應(yīng)大力開發(fā)生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐合金鋼。