高品质特殊钢生产流程发展方向纵观

目前，国内许多特殊钢企业正在进行先进特殊钢生产线建设与完善，通过对特殊钢生产的关键共性技术研究开发和系统集成，优化特殊钢生产流程，实现特殊钢生产高品质化、高效化和低成本化。本文在总结国内特钢产业发展的基础上，分析了国外特殊钢生产流程的技术特点，提出国内特殊钢生产流程的发展方向。1我国特殊钢制造业的发展1.1高品质特殊钢是战略性新兴产业特殊钢是重大装备制造和重点工程建设所需关键材料，也是钢铁材料中的高技术含量和高附加值产品。国家最近制定的国民经济和社会发展“十二五”规划中已提出发展包括特殊钢在内的七个战略性新兴产业。特殊钢是战略性新兴产业发展的重要材料基础。1.2国内特殊钢产业的发展建国六十多年来，我国特殊钢行业的发展经历了以下两个阶段：从1949年到1978年形成了适合计划经济体系要求的特殊钢行业体系，建成品种、规格齐全的特殊钢厂。从1978年至今是我国特殊钢产量迅速增长的时期。如不锈钢产能超过1000万t/a，轴承钢达到300万t/a，齿轮钢突破200万t/a。国内特殊钢产业技术进步表现在以下几方面：1） 建成一批大型、综合性特殊钢厂。2） 实现专业化生产。具有较高的市场占有率。3） 完善特殊钢生产体系，形成不同产品特色的专业化生产线。1.3国内特殊钢生产工艺技术的发展长期以来国内特钢产业发展一直以电炉流程为基础，以废钢为主要原料。由于国内废钢资源紧张，市场价格波动剧烈，造成特殊钢企业经营亏损。为提高企业竞争力，大量引进国外先进的电炉生产工艺和技术装备。80年代国外提倡超高功率大电炉，国内新建了一批大、中型超高功率电炉。90年代初，国外兴起直流电炉热潮，国内钢厂纷纷引进各种直流电炉。90年代中期，国外推行炼钢-精炼-连铸-连轧四位一体的电炉短流程生产线，国内特殊钢厂也纷纷进行技术改造，建设一批四位一体的电炉短流程生产线。90年代末期国外流行废钢预热技术，国内又引进了竖炉电炉、Consteel电炉等先进设备。和国外相比，国内电炉的技术装备水平不低，流程配备合理，但企业总体经济效益不佳，原因值得深思。20年的历史经验使国内特殊钢企业逐渐认识到：在中国特定的国情下采用电炉全废钢流程生产特殊钢，生产成本很难与转炉竞争。为解决这个问题，2000年以后国内多数大型电炉采用了铁水+废钢冶炼技术，企业经济效益得到改善。但生产同类钢材的成本仍比转炉钢厂高出200元/t钢。这主要是因为电炉仍沿用国外全废钢冶炼所推行的各种先进技术，完全不适应铁水条件下的生产。2特殊钢生产流程的技术发展2.1特殊钢生产流程的技术特点为满足特殊钢高品质和多品种、小批量的市场要求，特殊钢生产流程应具有以下技术特点：1） 品种范围宽，规格多；2） 生产工艺流程复杂；

3） 工艺兼容性强；4） 生产规模小，不利于组织高效化生产；5） 自产能源供给能力弱。因此，先进的特殊钢生产流程应在稳定产品质量的基础上力求实现高效化和低成本，同时要适应特殊钢产品批量小、品种多的市场需求，形成电炉与转炉结合、合结钢与不锈钢生产兼容、模铸与连铸共存、轧材与锻材优势互补为技术特色的生产流程。2.2欧美特殊钢生产流程欧美发达国家如美国、德国、瑞典等，由于工业化水平高，劳动力成本高，废钢的价格一般低于铁水价格，电炉流程的生产成本低于转炉流程。因此，这些地区的国家多选择电炉流程发展特殊钢行业，以提高特钢行业的市场竞争力。网状碳化物（107）低于由于国内特殊钢生产工艺相对落后，造成特殊钢产品质量达不到国际先进水平。以轴承钢为例，国外某公司可控制T.0<4X10-6，TiW7X10-6，而国内T.0<10X10-6，TiW30X10-6；碳化物控制：国外某公司带状组织<1.0，网状碳化物<1.0,国内带状组织<3.0，<1.5。由于国内轴承钢洁净度明显低于国外产品，造成轴承钢疲劳寿命L10国内国外网状碳化物（107）低于2.3日本特殊钢生产流程造成铁水与日本和韩国等国家，由于国家小、资源匮乏，煤、铁矿等主要原料依赖进口，废钢的价格差别不大。这些国家的特钢发展最初选择电炉流程，为了提高特钢行业的市场竞争力，近几年特钢生产已逐步由电炉流程转为转炉流程。目前日本转炉生产特钢的比例已超过80%。造成铁水与为大幅提高特殊钢质量，降低生产成本，日本对特殊钢生产流程进行了工艺优化，将脱磷、脱硫任务全部放在铁水预处理阶段，实现转炉洁净钢生产。在此基础上简化炉外精炼工艺，炉外精炼的冶金功能主要是降低钢中夹杂物和去除钢中气体含量。国内新建的转炉特殊钢生产线仍采用传统洁净钢生产工艺，以炉外精炼作为钢水提纯的主体。不仅使钢材洁净度降低，而且增加了生产成本，降低了生产效率。3我国应大力发展以铁水为原料的特殊钢生产新流程纵观各国发展，选择特殊钢生产流程必须适合各国的基本国情。抛开国情单纯从技术出发选择工艺流程不可能达到预期效果。另一方面，总结国内特殊钢发展的经验教训，也说明中国不能再仿照欧美发展全废钢电炉特殊钢生产流程。3.1加快发展以铁水为原料的特殊钢生产新流程我国属于发展中国家，国情与欧美等发达国家有很大差别，也不同于日本和韩国。我国煤、铁资源较丰富，劳动力成本低，铁水价格往往低于废钢价格，使转炉流程的生产成本低于电炉流程。因此，我国特殊钢生产流程的发展必须适应国情，发展以铁水冶炼为基础的转炉、电炉特殊钢生产工艺流程。我国发展以铁水为主要原料的特殊钢流程重点开展以下两方面的研究工作：1） 加快发展转炉特殊钢生产流程。目前我国转炉特殊钢生产流程研究开发工作刚刚起步，许多新建转炉特殊钢厂大多采用传统的转炉炼钢技术。与日本相比，生产工艺流程落后。由于特殊钢大多是中、高碳钢，而且对钢中T.O含量和夹杂物控制要求非常严格，完全照搬传统转炉生产工艺不仅达不到产品质量要求，而且增加生产成本，降低生产效率。为此，国内应加快研究开发铁水预处理作为钢水提纯主体的洁净钢生产新流程，实现特殊钢高效化、低成本生产。2） 进一步优化和完善电炉采用热装铁水冶炼技术，包括改进电炉供氧工艺，提高供氧强度；推广电炉烟气余热回收与废钢预热技术；开发电炉少渣冶炼工艺，降低渣量以及完善铁水供应条件，开发适合电炉采用的铁水预处理技术。3.2国内特殊钢生产中亟待解决的工艺问题为进一步提高特殊钢产品质量，降低生产成本，在研究开发以铁水为主要原料的特殊钢生产新流程中要抓紧研究解决以下关键共性技术：♦稳定铁水和废钢质量，提高品质；♦开发低氧钢冶炼技术，抑制钢渣过氧化；♦开发超低氧钢精炼技术，严格控制夹杂物总量；♦开发夹杂物精细控制技术，争取实现“零”夹杂；♦开发均质化连铸工艺，控制连铸坯中心偏析＜1.05；♦开发均匀加热技术，减小脱碳炉层厚度，改善铸坯偏析；♦开发窄成分控制与钢材组织精细控制技术；♦提高表面质量；♦提高尺寸精度。4结语1） 特殊钢产业不仅是战略性新兴产业，而且为国内新兴产业的发展提