世界高速钢生产工艺及质量进展分析
一、市场需求对高速钢发展的影响
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,由于硬质合金引入超细化制造技术,韧性提高,从而挤占部分高速钢在金属切削刀具领域的用量;另一方面,高速钢应用领域不断拓宽,除金属切削刀具外,高速钢在以下领域的应用逐步增加:冷作模具、轧辊、木工刀具及其它非金属切刀、耐磨件、油泵油嘴针阀等。
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 | 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 | 木工刀具及其它非金属切刀 | 钢板、扁钢、钢带 | M2、W4 |
冷作模具 | 预硬化模板、棒材 | M2、V3N、M35、W4 | 耐磨性 | 扁钢、棒材 | M2 |
轧辊 | 离心铸造或复合重熔、棒材 | 专用钢种 | 油泵油嘴针阀 | 钢丝 | 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刀用高速钢会稳步增加。
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
各类刀具的销售额相对值及材料构成
单位:%
刀具品种项目 | 车刀 | 麻花钻 | 螺纹刀具 | 铣刀 | 齿轮刀具 | 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、日本等制造业发达国家和地区,已占据市场75%-80%;国内工具市场销售额约为50亿人民币。其中国有企业约占市场份额60%,民营乡镇企业约占市场份额的 30%,进口工具约占10%。
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,江苏天工和飞达两厂,集高速钢生产和工具制造于一体,大量生产出口麻花钻,国内消费高速钢约1.5万吨/年,占全国总量的37%。
加入WTO后,国外刀具产品纷纷进人中国市场,国内工具厂家十分重视名牌和产品升级,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冶金高速钢。为降低成本提高竞争力对高速钢质量要求明显提高,重点是性能一致性要求,同时对表面质量和尺寸精度提出更高要求。
3.其它行业对高速钢的需求
模具制造行业
全国模具钢消耗8-10万吨,其中有一部分是用高速钢替代的。目
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。
耐磨性
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。
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、无限冷硬铸铁轧辊相比,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对广泛应用。
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
二、国外高速钢生产简况
1.近年来世界高速钢产量
据不完全统计,世界高速钢产量为16?18万吨,其中中国4.5万吨,俄罗斯约3万吨,欧、美、日8万吨(日本1.6万吨),其它0.5?2.5万吨。主要生产国为中国、法国(瑞典)、日本、奥地利、德国、俄罗斯。
2.世界著名高速钢生产企业
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
Erasteel(欧拉司蒂)厂
法国欧拉司蒂厂建立于1993年,由法国的Commentryenne
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、30吨AOD精炼炉、精锻机、线材连轧
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
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
Bohler(百禄,又译作伯乐)钢厂
奥地利的Bohlor钢厂1870年创建;为世界第二
近年Bholer高速钢材产量为10000-12000吨/年。由于技术进步,全厂职工人数从
钴高速钢在其高速钢总量中的比例,1989年为14.4%/1840吨,1991年为21.2%/
1998年,Bohler钢厂的研究费用为5000万奥地利先令(9折合人民币3400万元)。在技术发展方面,于2000年投产了一个新的粉末冶金工具钢车间,投资近3亿奥地利
Yasugi(安来)钢厂
日本日立金属安来钢厂始建与1899年,属综合特殊钢厂。现
该厂共有从10吨?40吨的电弧炉6座(总能力115吨)。高速钢在10吨电弧炉熔
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
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
20世纪70-80年代,我国曾大量进口安来厂生产的小直径(Φ5.5-10mm)热轧盘
3.工艺技术发展趋势
粉末冶金高速钢
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
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8000吨;
铸锭法生产高速钢工艺
炉外精炼
国外冶炼高速钢多用30吨以上电弧炉,配有电磁搅拌装置,均配有炉
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的生
连续浇涛
众所周知,特钢连铸难于普钢连铸,而高速钢连铸难度更大6为解决高
有人预测未来的高速钢生产工艺流程应为以下两种:
一是通用型钢种、中小型材及钢丝生产流程;
二是大断面材及高牌号高速钢材生产流程。
4.标准及质量情况
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,也是各国高速钢钢号的基础。
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 | + | + | x | x | x | / |
脱碳 | + | + | + | + | + | + |
淬回火硬度 | + | / | / | + | / | / |
共晶碳化物不均匀度 | / | + | x | / | / | + |
断口 | x | + | x | x | x | x |
红硬性 | x | + | x | x | x | x |
“+”代表要求较严,“-”表示要求较松,“/”表示有检验要求,“x”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较多而且较严。除前苏联和中国几乎都没有规定检验共晶碳化物不均匀度和大块角
从实物质量水平看,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
20世纪80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
近10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
规格 | 1/4D处碳化物平均级别 | 1/8D处碳化物平均级别 | 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 | Φ60-80 | 4.38 | 2.88 |
Φ40-60 | 3.5 | 2.16 |
说明进口材1/4D处碳化物与国内水平相当,但1/8D处即刀具刃口部分碳化物非
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