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
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
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
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 |
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
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
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、
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
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
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
(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
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,
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
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
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
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。
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
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
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
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%。
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
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
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
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
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
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
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
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
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―
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
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
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,
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
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 | - | * | - | - | - | - |
“*”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
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
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
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
(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
(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,
(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
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
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
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
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 |
表6 重点高速钢生产厂高速钢产量统计 单位:吨
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
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
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
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
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
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
(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
(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,
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%
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
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
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
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。
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
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
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。
(完)