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冶炼技术  

七大技术引领特殊钢工艺发展方向

作者:佚名
次数:1520
日期:2015-8-31 10:49:02

近年来,我国特钢市场发展迅速,特钢产量也由1.23亿吨/年增加到2.1亿吨/年,大型装备和工艺技术的国产化率提高至70%。目前,我国特钢行业发展机遇和挑战并存,在高品质特殊钢的生产方面与国外差距较大。同时,特钢行业面临着用户对产品品种、质量、交货时间、技术服务等方面的更高要求,也面临着资源、能源短缺的现状以及日趋激烈的国际竞争。

高品质特殊钢代表了特殊钢材料的发展方向,对保障国家重大工程建设、提升装备制造水平、促进节能减排和相关应用领域技术升级具有重要意义。因此,为促进我国高品质特殊钢产业可持续发展,加快自主创新、技术升级和结构调整,《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》把特钢产业的振兴提高到国家发展的战略高度,通过提供高品质特殊钢,增强对国家重大需求的保障能力。

我国特殊钢产业技术创新亟待加强

一直以来,美国、日本和欧洲等发达国家和地区高度重视高品质特殊钢材料及其生产技术的研发,并先后投入了大量人力、物力,持续开发特殊钢新技术、新品种和新材料。经过长期积累,目前国际上已形成了高水平的特殊钢材料、工艺和制备技术体系,并建立了与之配套的标准、规范、手册和数据库。上世纪90年代以来,为适应世界钢铁工业向生产集约、高效、低成本、绿色环保方向发展的大趋势,国外主要钢铁企业加大了资本重组和结构调整的力度,走“特、精、专”的发展道路,通过国际化经营实现专业分工和有限资源的合理配置,提高了特殊钢产业集中度与专业化程度。

纵观国际特殊钢产业的不断发展,靠的就是开发成本更低、可靠性更高的高新技术产品,以及生产装备和工艺技术来提高产品质量和性能。目前,国外先进的特殊钢冶炼技术可实现窄成分控制,凝固技术可保证成分和组织的高均匀度,加工技术可获得精确形状尺寸和组织性能,使生产产品能满足高端装备制造的需求。工业发达国家的特殊钢产量在钢材总产量中占比较高。其中,美国和韩国约为10%,日本、法国和德国为15%~22%,瑞典则高达45%。这些国家的特殊钢产品以高技术含量、高附加值品种为主,产量约占世界总产量的70%。

近年来,国内钢铁企业加大研发投入和技术改造力度,生产装备条件和工艺技术水平均取得了长足进步,专业化、综合化生产企业与多样化生产工艺流程相结合的特殊钢生产体系已初步形成。目前,我国特殊钢产业已经形成一定的规模,品种规格比较齐全。其中,我国不锈钢年产量超过1000万吨,轴承钢年产量达到300万吨,齿轮钢年产量突破200万吨。但值得注意的是,与普通钢行业相比,国内特殊钢行业的技术发展相对滞后,与国际先进水平的差距也较普通钢行业大。目前,我国特殊钢产量约占钢总产量的5%,产品基本面向国内市场,国际市场份额仅占2%左右。

七大关键特殊钢技术值得关注

高品质耐蚀钢技术。针对油气开采、储运和输送对高品质耐蚀钢和耐蚀合金的迫切需求,积极开发低合金耐腐蚀钢、油船货油舱用耐腐蚀钢、X60~X80耐腐蚀用热轧管线钢板和钢带、高耐腐蚀80ksi~110ksi(560MPa~770MPa)级热轧钢带和高频直缝焊钢管等,满足强度、韧性、焊接性和腐蚀防护等方面的特殊要求,并最终建设示范生产线,实现批量生产和应用。

资源节约型不锈钢技术。针对我国镍资源严重短缺、铬资源对外依存度高的现状,积极开发高性能含氮双相不锈钢、超级奥氏体不锈钢、高氮不锈钢、节铬型不锈钢及其配套焊接材料等,制定节镍型、节铬型不锈钢的技术标准,改变我国不锈钢产品过度消耗合金资源的现状,并最终建设示范生产线,实现批量生产和应用。

特殊钢冶炼和铸造技术。针对电炉流程开发顶吹供氧和底吹搅拌、增加铁水比和供氧强度、少渣冶炼和高碳出钢等关键技术,基于转炉流程开发铁水“三脱”预处理、转炉少渣冶炼和低氧位终点控制等关键技术,突破以非金属夹杂物控制为核心的洁净高效精炼技术以及铸造过程的凝固组织均质化控制技术,最终建设示范生产线,实现提高特殊钢生产效率、降低成本和提高钢的洁净度与组织均质度的目标。

特殊钢短流程工艺技术。围绕特殊钢薄带铸轧短流程,系统研究凝固与成型工艺、组织演变原理、第二相析出行为和强韧化机理,突破铸辊和侧封板长寿命化、水口结构优化和薄带板形控制等核心技术,开发铸轧薄带全线控制系统。针对特厚板冶炼和连铸,研究改善偏析、控制铸造组织均匀性关键技术,形成特厚板连铸工艺路程,并最终建设示范生产线,实现节省投资、降低能耗的目标。

特殊钢特种熔炼技术。开发大型真空感应熔炼的原料超纯化、真空造渣、底吹氩、超高温熔炼、中间包冶金等超洁净冶金技术,大型电渣重熔的专用渣系、气氛保护、熔速精确控制和无偏析凝固组织控制等技术,以及大型真空自耗炉低偏析、高均质熔炼和熔滴控制等技术,并最终建设示范生产线,实现特种熔炼流程生产高端特殊钢的超纯净熔炼、精准成分控制与凝固组织高均质化的目标。

特殊钢特种成型技术。突破纵向变断面、周期变断面板带材和大尺寸环形件的形状、尺寸、金属流动、组织性能的高精度控制等关键技术,开发变断面板带材均匀退火、高精度矫直、精密剪切和环轧工件椭圆度、厚度偏差精确控制等配套工艺,形成具有自主知识产权的成套工业化技术,实现大幅度节能、节材的目标。

特殊钢生产新技术集成。目前,我国特殊钢企业正在或即将进行的先进特殊钢生产线建设,通过新技术的系统集成与工艺优化,建立起高效率、低成本与稳定生产高品质棒线材、扁平材、锻材、无缝管材等不同类型特殊钢材的先进工艺流程,满足以高端装备制造业为主的市场发展需求,对行业起到引领和示范作用。

总之,面向我国航空航天、清洁能源、现代交通、先进制造等领域的发展需求,特殊钢产业应重点突破高温合金、轴承钢、耐热钢、耐蚀钢、电工钢、耐磨钢和工模具钢等高性能特殊钢关键材料技术,形成具有国际先进水平的高品质特殊钢材料体系和生产工艺流程,实现我国高品质特殊钢生产的战略发展目标。

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