国内外特殊钢产业发展现状与工艺技术比较

1、国内外特殊钢产业发展现状与工艺技术比较 一、现状研究特殊钢是重大装备制造和国家重点工程建设所需的关键材料，是钢铁材料中的高技术含量产品，其生产和应用代表了一个国家的工业化发展水平。虽然中国已是名副其实的钢铁生产大国，但还不能称为钢铁强国，中国钢铁质量尤其是特殊钢质量水平还落后于日、美、欧等发达国家。发展现代国防军工、高速铁路和电气化铁路、发展国产轿车制造业、油田开采设备换代、轴承行业装备换代、研制现代化的新型武器装备等，都需要高性能的特钢产品作为关键材料。在中国装备制造业升级换代时，也需要越来越多的特钢支持。从某种程度上来说，特钢行业将会成为中国经济发展的一个基础行业，其发展将直接影响中国其他

2、关键行业的发展。因此高品质特殊钢成为国家“十二五”重点扶植的战略新兴产业中新材料之一。1.特殊钢产业国际发展现状全球优特钢年产量约8000万t，占粗钢总量10%左右。世界特殊钢生产主要集中在日、美、德、法、英、意大利、韩国和瑞典，这些国家特殊钢年产量5500万t左右，约占世界特殊钢产量的70%。工业发达国家的特钢产量一般占15%20%，其中瑞典比例最高，达50%，其次为德国22%，日本19%，意大利17%，韩国13%，中国仅为5%。特殊钢产业总体水平最高的国家首推日本和德国。日本特钢产量占世界特钢产量的23%，达2300万t。德国特钢产量占据世界特钢产量的20%。其他一些发达国家在某些特殊钢品

3、种上居领先地位，如瑞典是世界上“特殊钢比重”最高的国家，其OVAKO公司的轴承钢、山德维克公司的工模具钢在国际上具有很高的知名度；法国的不锈钢和精密合金、奥地利的工模具钢、美国和英国的高温合金都处于国际一流水平。2.特殊钢产业国内发展现状中国特钢行业经过建国近六十年的发展，从无到有，不断发展壮大，特别是改革开放三十年来特钢的建设和改造，取得令人瞩目的成就。目前，中国特殊钢行业已具备较为完整、先进的生产工艺流程。包括：转炉流程、电炉短流程、生产特种合金的特冶流程。在政府导向和市场配置下，国内特殊钢企业经过重组和整合后，已形成三大特钢企业集团（东北地区的东北特殊钢集团公司、华东地区的宝钢股份特殊钢

4、分公司、华东-中南地区的中信泰富特钢集团）和三大专业化特钢企业（太钢-不锈钢、舞阳-特厚合金板、天管-无缝合金钢管）为主的格局。同时在全行业基本建成高速钢、合金钢棒材、中厚板、管材、线材、不锈钢、精密合金、高温合金、钦合金和合金钢丝（制品）等专业化生产线。中国特钢企业呈现国有专业特钢企业、民营特钢企业、地方中小特钢企业和大型钢铁公司下属特钢企业并存的局面，四类企业各有千秋。以东北特钢集团和宝钢特钢为代表的实力非常雄厚的特钢企业，集中优势搞高附加值特殊钢，已经基本形成精品基地；以中信泰富为代表的行业整合者专注于搞中低合金钢，同时伺机向特钢高端扩展，其凭借着强大的资本实力以扩大规模来提高效益；民营

5、企业两极分化较为严重，一类主要侧重低成本竞争策略，一类侧重于特钢产品深加工领域；大型联合钢铁公司下面的特钢厂主要搞普特结合，生产优特钢及中低合金钢。目前，中国特殊钢行业整体水平与世界先进水平相比仍有较大差距。如特殊钢连铸比仅为60%，连铸坯质量控制措施不完善，导致成材率低，连铸坯和特钢材质量无法与国外相媲美。电炉或转炉冶炼、炉外精炼和大方坯连铸工艺流程是当今世界上特殊钢生产的主导流程和技术发展方向，充分挖掘国内现有装备水平，完善特殊钢生产质量控制手段，发展具有自主知识产权的工艺、装备技术和产品，是中国特殊钢企业优质、高效生产的当务之急。3.特殊钢产业发展趋势从全球范围来看，世界产钢大国在钢产量

6、达到一定规模后，其发展的共同点就是钢铁总量保持稳定，高品质特钢比重上升。目前特钢企业向低成本、高效率和生态型发展成为各国特钢发展的必由之路，世界特钢生产正向生产高效化、流程专业化、规模效益化、技术质量高级化以及产品深加工方向发展，特钢产品向高品质化方向发展。根据中国特钢协的研究报告，中国特钢行业今后的发展战略是：提升装备水平，生产高附加值产品；建立“高洁净钢冶炼、精炼高效率和高均匀凝固（连铸、模铸）高精度变形（轧制、精密锻造）在线检测、精整热处理深加工”的先进特殊钢生产体系，优先开发、生产市场紧缺的品种。特殊钢产品向高品质的高端化方向发展。高品质主要指：高洁净度、高性能、高均匀度（组织均匀、超

7、细晶粒度及组织精确控制、性能均匀稳定）、高外观质量（高表面质量、高尺寸精度、精细化包装）。4.特钢领域新技术、新工艺进展当前，国际特殊钢工艺技术的发展主要体现在以下三个方面：一是生产工艺流程向高效化、连续化方向发展，二是产品质量向高品质化、高性能化方向发展；三是生产环境和产品应用技术向节能环保化方向发展。高品质化是特殊钢的重要发展方向。以世界特殊钢生产水平最高的日本为例，为改善特殊钢产品的洁净度、化学成分控制精确度、组织均匀性、性能稳定性、尺寸精度、表面质量，不仅配置了先进的特殊钢生产线，而且开发了与之相适应的一系列界面技术、在线控制技术，如：少渣冶炼技术、高洁净钢超低氧精炼技术、中间包电磁感

8、应加热技术、高比例等轴晶连铸技术、铸坯凝固末端动态轻压下技术、合金钢连铸专家系统、精密轧制技术、低温精轧技术、控轧控冷技术、超细晶轧制技术、在线热处理、钢材组织精确控制技术等一系列节点技术，以保证生产过程工艺参数群控制的本质化稳定，确保了特殊钢产品实物质量居于世界领先水平。目前，日本高品质特殊钢的质量水平已经达到O5ppm，N10ppm，H1ppm，残余元素S5ppm，P10ppm。二、国内外、省内外特殊钢产业比较分析1.国内外特殊钢工艺流程差异分析国内外特殊钢生产技术的主要差别在于：（1）国外特殊钢生产均采用大电炉或大转炉流程。电炉所用废钢均进行精选，从而保证钢中的残余元素处于较低的水平。国

9、内重点特钢厂大多采用电炉冶炼，废钢质量不如国外。（2）国外特钢企业初炼炉后钢水普遍采用真空除渣或扒渣技术，以防止氧化渣进入精炼炉及稳定精炼渣系。国内一般仅采用电炉偏心底出钢技术，下渣情况时有发生，从而带来产品质量波动。（3）国外厂家钢包精炼炉后大多配置RH真空脱气炉，国内一般采用VD真空脱气工艺，非金属夹杂物控制水平不高。（4）为保证最终产品质量，国外连铸坯断面尺寸普遍大于国内特钢厂。（5）国外特钢连铸根据生产的品种合理选用电磁搅拌，国内主要采用结晶器电磁搅拌，末段电磁搅拌的应用还处于起步阶段。（6）为解决高碳钢的中心偏析问题，国外多采用轻压下、大直径辊强压下和连续锻压等液相穴压下技术。国内凝

10、固末端轻压下技术还处于应用的初始阶段。总体而言，中国特钢企业的主体工艺流程的配置与国外先进工艺流程相比已没有本质差别，但在系统的整体性、工艺技术的细节把握等方面还有欠缺，这些问题已成为制约我们进一步提升产品质量、超越国际先进水平的重要因素。2.中国特殊钢产业竞争力分析目前世界特钢生产主要集中在日本（山阳、大同等）、瑞典（山德维克、奥瓦科）、韩国浦项昌原、美国铁姆肯、德国蒂森克虏伯等国际特钢知名企业。整体而言，日、美、欧特殊钢企业技术水平领先于国内企业，占据特殊钢高端产品市场。与国外先进水平相比，中国特殊钢高端产品的竞争力差距较大，中档产品竞争力旗鼓相当，在低端产品的成本方面具有一定优势。国内一

11、般质量要求的特殊钢材供大于求；一些高质量、高性能、特殊用途的特殊钢材，在品种质量上不能满足用户需要。最突出的问题是随着高端装备制造业的飞速发展，一些关键领域急需的高标准要求和特殊性能要求的特钢产品，例如高铁轴承、高等向性高档模具钢等产品尚不能生产，每年需从德国、日本、瑞典等发达国家进口。从产品结构看，中国特殊钢品种中30%碳结钢为代表的低端产品，64%是以合金结构为代表的中端产品，而以不锈钢冷轧薄板和合金工模具钢为代表的高端产品仅占6%（日本特殊钢产品结构为高端产品25%，中端产品占51%，低端产品占24%）。从进出口产品种类来看，中国进口的大都是特钢的高端产品，出口的主要是低端特钢产品，进出

12、口差距较大。在目前全世界约1500万t的特钢贸易中，日本占到世界特钢市场份额的1/3强，德国占20%，而中国尚不到世界特钢出口市场的2%，而且大都是中低档特钢产品。从技术水平来看，中国企业技术水平还处在发展的阶段，独自拥有的高精尖技术比较少。与普钢相比，中低端特钢产品的利润率要略高一筹，所以各路资本纷纷投资建立特钢厂，主要生产一些低端特钢产品。这造成了低端市场的低水平重复建设，竞争激烈，另一方面也不利于中国特钢行业的健康发展。近年来，国内主要特钢企业经过改扩建，不断充实、完善炉外精炼、连铸、轧制、精整设施，总体装备水平明显提高。宝特、兴澄、抚顺、大连、北满、冶钢、石钢、淮钢等企业均配有先进的连

13、铸、连轧及精整生产线和自动化探伤等精整手段，开始具备高品质特殊钢的生产和质量保证能力。部分产品逐步进入特殊钢高端领域。综上所述，中国特钢行业还不成熟，行业集中度不高，不同类型企业水平参差不齐，总体而言，正处于快速发展阶段。3.中国特殊钢产业发展方向“十二五”期间，中国钢铁业将重点围绕高品质特殊钢的发展，完善配套工艺技术装备，重点开发长寿命、低成本特殊钢长型材、钢管产品和市场，包括基础零件用钢、不锈钢、合金无缝管等开发高品质特殊冶炼加工钢材，包括超高强度钢材、工模具钢、超级不锈钢、高温合金、耐蚀合金等。特殊钢新材料的研发和发展以不断满足下游用户产品升级和国家重点工程、重大创新项目的需求为目标，主

14、要领域包括高铁、城轨、海洋工程和海上石油开采平台、大型或特殊性能船舶和舰艇、节能环保汽车、水电、核电、风电、超超临界火电、特高压电网、大型成套设备和大型（工程、冶金、矿山）机械等。由此可见，高品质特殊钢是“十二五”特殊钢产品的主攻方向，主要内容：提高质量和性能（高洁净度、高均匀度、超细晶、高表面质量）提高工艺技术水平（特殊钢无缺陷连铸、高精度连轧、控轧控冷）；降低零件加工成本（易切削技术、调质技术、在线热处理技术）等。4.山东省特殊钢产业优势领域与相对较弱领域特钢企业必须具有一定规模和高技术含量、高附加值产品才能够具有可持续发展的能力。现阶段，国内特钢企业多提出“优转特，特转精”的产品结构升级

15、换代的战略目标，近年来，通过积极提升装备条件，大力开发双高产品，产品档次提升很快。例如：宝钢特殊钢事业部建成了高合金钢棒材、银亮材、特种冶金加工生产线；东特集团建成了高精度合金钢棒线材连轧生产线、精整热处理生产线；太钢集团建成了300万t级不锈钢生产线；中特集团拥有转炉长流程及电炉短流程特殊钢生产线、特种冶炼、合金钢管、棒线材精整热处理、银亮材生产线；天津钢管拥有PQF连轧管机组无缝钢管生产线等，在中国特殊钢中高端市场占据国内领先优势。（1）优势领域齿轮钢：山钢齿轮钢连续八年保持产销量国内市场第一；最先实现CrMnTi窄淬透性子钢号产品全系列化批量生产；齿轮钢品种最全，形成日趋完善的汽车用齿轮

16、钢产品体系，拥有CrMnTi系、CrMo系、CrNiMo系（含CrMnMo系）、MnCr系四大系列齿轮钢，具备了生产国标、日标、美标、德标等所有系列齿轮钢产品的能力；成功推出了一系列高附加值产品，广泛用于轻、中、重型汽车，工程机械、船舶等领域；参加保证淬透性结构钢技术条件（GB/T5216）、中国汽车用齿轮钢标准标准编制小组，进一步提高山钢齿轮钢的市场影响力、行业话语权和品牌美誉度；产品进入一汽、东风汽车、上海汽车、卡特彼勒、株洲齿轮、綦江齿轮、法士特、杭州前进齿轮箱等高端用户，不断开拓高端市场，呈现良好的发展势头。工程机械用钢：形成齐全的工程机械底盘零部件用钢系列产品，支重轮轮体、履带板、履带链轨节、铲刀刃、销轴、销轴套管、液压杆等关键零部件用钢已形成系列化批量生产，可为用户提供配套解决方案；产品广泛用于山推、厦工、龙工、汇工机械、伊莱特重工等国内企业，同时供应卡特彼勒、韩国VOLVO等国际知名企业；申报多项技术发明专利；供卡特彼勒公司发动机凸轮轴用钢累计实现销售5000余t，卡特彼勒天津工厂反馈；采用莱钢的钢材生产的C15、C7/9凸轮轴疲劳寿命较国外竞争对手寿命更长，进一步增强了莱钢