高品质特殊钢的发展

中国金属学会
特殊钢分会特钢冶炼学术委员会
2011年特钢年会 北京科技大学 瑞典OVAKO公司
瑞典是特钢生产和出口强国（ 50%
左右）。经过重组、兼并，目前只
剩下生产高速钢、工具钢、不锈钢、
轴承钢的Avesta Sandvik SKF 等公 司。瑞典已经形成了每一类钢种由
一家企业生产的格局，即专业化生
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2011年特钢年会 北京科技大学 齿轮钢发展方向
开发窄淬透性带齿轮钢
开发低氧含量齿轮钢
开发渗层高韧性齿轮钢
发展方向
开发轻量化齿轮材料
开发易切削齿轮钢
开发低合金化齿轮钢
开发精密锻造和冷挤压技术齿轮用钢
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O（ppm） 12.2~16.8 12.6~19.8 11.1~19.4 11.0~18.9 23.3~24.8 18 20.5 10 15
O均值（ppm） 14.4 15.3 16.8 14.7 24 18 20.5
N均值（ppm） 61.7 61.5 77.2 45.5 67.4 86.6 68.9
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（4）高端品种开发与标准建立
70
60
50 40 30 20
国外 中国
10
0
高端产品
中国金属学会
终端产品
低端产品
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特钢服务的行业
航空航天
电站能源
信息电子及新材料
石油化工
0~1.0 0~1.0
1.5 1
首钢 1.0~3.0 0~1.0 0~1.0 0~1.0
法国 德国
中国金属学会
0 0
1.5 1
0 0
0.5 0.5
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国标
J9/HRC
30.0-42.0 20.3-40.0 30.2-41.6 23.1-35.3 32.5-42.0 28.5-36.2 30.5-36.8 30.6-34.0 34.0-39.0 N（ppm） 34.2~87.2 37.2~74.2 68.3~82.4 45.0~46.0 63.0~71.8 86.6 68.9 100 100
2007年新增炉外精炼设备统计
精炼种类 RH AOD 台数/台 61 43 总公称容量/t 9040 1712
VOD LF
VD CAS-OB 合计
27 295
32 16 474
1475 23440
2510 2190 40367
夹杂物含量降低，合金钢的 发纹、白点、层状断口减少
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2004-2020我国汽车制造用钢走势，单位/万吨
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汽车类优特钢的材料牌号及主要用途
材料 优质碳素钢 材料牌号 08~2035,45，16Mn 主要用途 轴、杆、螺 栓、叉杆类、 齿轮、车轮挡 锁圈 变速齿轮箱、 车桥齿轮、轴 类、螺栓螺母 钢板弹簧、弹 簧垫圈、挡圈 等 螺塞、螺母、 定位销、定位 环 螺母、螺钉、 螺栓、球头销、 销轴等 螺栓螺母，前 轴、连杆
我国特钢行业发展趋势
1 2 3
1）.国外特钢行业发展概况
2）.国外特钢行业的发展趋势
3）.我国特钢行业现状
4
4）.我国特钢行业发展战略
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（1）提升产业集中度
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任务移至精炼炉 现有的小电炉5~30吨，通常用于合金钢，生产 高级钢种，往往后续工艺采用特种冶炼
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（4）特钢炉外精炼技术普及
与UHP电炉、转炉配合实现全连铸生产，尤其 是实现多炉连浇
合金钢的质量显著提高，生 产成本下降，例如轴承钢的
80t RH
50t VD
殊钢棒材国内市场
模铸
占有率 20% ，不锈
135*135mm 160*160mm 185*185mm
模铸
370*480mm 弧形大方连坯铸机
大型轧机
开坯轧机
钢市场占有率 44% ，
结构合金钢棒材市 场占有率 26% ，均 为日本国内第一。
刈谷厂
中小型棒线轧机（HV）
中小型棒线轧机（HV）
国内外特钢质量对比
世界主要轴承钢生产厂的质量情况
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2011年特钢年会 北京科技大学 国内外轴承钢对比
轴承钢中非金属夹杂物评级对比
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2011年特钢年会 北京科技大学 国内外齿轮钢对比
我国主要齿轮钢生产企业
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（3）质量提升与性能发展
3500
3000 3000
2500 2100 2000 1750
1550
1500 1255 1000 956 1000 1100
1620
500
0 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2015 2020
崛起 新企业
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（1）专业化分工逐步细化
生产航天工具用合金钢的钢厂 齿轮钢、轴承钢厂
按生产产 品分类
精密合金厂
不锈钢板、带厂 合金工具钢、高速工具钢厂
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（2）质量性能稳定化，品种多样化
军工
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汽车行业
机械行业
交通运输
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轴承用钢
轴承是国民经济的战略物资，装备制造业的关键基础件。 我国的轴承用钢品种少，高级优质轴承钢的生产能力不足。
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2011年特钢年会 北京科技大学 以风电机组用轴承为例
产，使瑞典工具钢、轴承钢、高速
钢、不锈钢带、不锈钢板带、不锈
钢焊管还有高强度钢都成为世界的 名牌， 质量相当稳定 ，面对的 是国际市场，而且优、特钢产量占 55%，其中合金钢占50%。
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国内特钢现状
淘汰企业
整改 老企业
特钢企业
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（5）转炉生产特殊钢的比例增大
转炉冶炼特点：生产率高，钢种的气体、杂质低，有 利于连铸机配合，成本低； 欧美日等许多国家的转炉生产特种钢的比例在 10% 以 上。
日本近几年转炉电炉特钢比例
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旋转枢轴轴承
偏航、变桨
国内的风电轴承的需求与生产能力？关键技术？
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2011年特钢年会 北京科技大学 国内外风电轴承厂家
国际上一著名风电轴承公司主要有德国Rothe Erde(罗特艾德)、 法国Rollix（劳力氏)、瑞典SKF、德国Schaeffer (舍弗勒)、美
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高品质特殊钢发展趋势
中国金属学会 特殊钢分会特钢冶炼学术委员会 中国· 安徽· 芜湖 2011年
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国外主要特钢企业生产流程及产品
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2011年特钢年会 北京科技大学 日本大同特殊钢公司知多厂ELVAC和EAVAC工艺
生产高级别特殊钢，包括：不锈钢、耐热钢、工具钢、轴承钢等
国 Timken 和日本 NSK 等，在全球市场占据统治地位。 SKF 、 Schaeffer和Timken等还与国内风电主机企业签订了战略联盟关
系，全面供应配套风电轴承。 近3年来，国产风电轴承逐渐形成了规模化、系列化生产，主要
企业有瓦轴、天马、洛轴、徐州罗特艾德以及大冶轴等，还有 轴研科技、方圆支承、上海联合和西北轴等，不仅满足了国内 的需求，而且也成为国外一些风电设备厂家的采购渠道。
北京科技大学 22.0-35.0
22.5-30.0 22.0-34.1 24.9-38.9 24.0-31.0 22.2-27.0 23.6-31.9 23.9-28.0 26.5-29.0
J15/HRC
国内外齿轮钢对比
首钢 莱钢 淮钢 石钢 湘钢 西宁 大冶 兴澄
国标 首钢 莱钢 大冶 石钢 本特 西宁 淮钢 法国 德国
（1）提升产业集中度
东北地区
华东地区
华东 中南地区
东北特钢集团
宝钢特钢
中信泰富 兴城特钢 新冶钢 石钢集团
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（2）加强产品延伸与技术创新
深加工产品
产品延伸
特 殊 钢 材
制品化产品 近终型产品
特殊钢新工艺，新技术 技术创新 特殊钢冶炼生产的新设备
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2011年特钢年会 北京科技大学 国内外齿轮钢对比
A类（级） 国标 细系 粗系 ≤3 ≤2.5 兴澄 0.5~2.0 0~0.5 西宁 1.0~2.5 0 B类（级） 细系 粗系 ≤3 ≤2.5 0 0 0 0 0 0 0 0 C类（级） 细系 粗系 ≤2 ≤2 0 0 0~0.5 0 0~0.5 0 0~1.5 0 0 0~1.0 0 0~1.5 D类（级） 细系 粗系 ≤2 ≤2 0.5~1.0 0.5 0.5~1.0 1.0~1.5 0.5~1.5 0~1.0 1 0~0.5 0~0.5 0~1.0 0~1.0 0~0.5
轴承属于风电机组的核心零部件。风电轴承的范围涉及从 叶片、主轴和偏航所用的轴承，到齿轮箱和发电机中所用 的高速轴承。总体来说，轴承是风力机械中的薄弱部位。
轴承类型 与其相配套的部件
球面滚子轴承 单双排大直径圆锥滚子轴承 圆筒形滚柱轴承
滚珠轴承
主轴、齿轮箱 主轴、齿轮箱 主轴、齿轮箱、发电机
发电机
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2011年特钢年会 北京科技大学 风电轴承的市场
市场供需
2006 2010
现在
我国风电机组市场 配套轴承大部分都 是进口，价格昂贵 ，交货周期长
国产偏航轴承与变桨 轴承达到规模化、系 列化生产
主轴承与增速轴承技 术门槛高，尚在研发 阶段，依然进口
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（3）质量提升与性能发展
汽车制造用钢需要高强钢，北美和欧洲高强钢的增长趋势。
120
100
80
55 60
94 40 87 85 83 82
20
45 13 1987
0
6
1977
15
1992 高强钢
17 1997 钢总量
18 1998 2002 2010
合金结构钢
20~35CrMoH,35~42CrMo,40 MnB(H),45Mn2
弹簧钢
50CrVA,60CrMnBA,60Si2Mn
易切削钢
Y15,Y20,Y40Mn ML10~45,ML15~40Cr,ML15~ 30Mn,ML35CrMo
15A,22A,35MnVS,38MnVS
冷墩钢 非调质钢
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日本爱知制钢公司
一炼钢 二炼钢
爱知制钢公司特殊
50t 10t 电弧炉
80t 电炉
50t 电炉
钢锻材产量位居世
界第二。而轧制特
结 构 钢
不锈钢 50t 10t 真空吸渣器 （VSC）
50t LF
80tLF
50tLF
10t 50t VD
湘钢 1.0~2.0 0~0.5 淮钢 0.5~2.5 0
大冶 0.5~2.0 0~1.0 0~1.5 0~1.0 石钢 0.5~2.5 0 0~1.5 0~2.0
莱钢
0~1.5
0~1.0 0~1.5 0~0.5
0~1.5 0~0.5
0 0
0~1.0 0~1.0
1 0.5
0~1.0 0~1.0
0.5 0.5
钢种
1000多个
类型
板、带、板、线、棒、型材
质量
标准越来越严格，国外著名 厂家均有严格的内控标准
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（3）冶炼设备大型化、自动化和高效化
目前大多数新建电炉在50~150吨，为UHP电炉， 采用二级或三级计算机控制 冶炼工艺发生变化，电炉只作为熔化器，精炼
扁钢轧机
酸洗 连续热处理酸洗
磨棒
棒钢
线材
扁钢
磨棒钢
wenku.baidu.com
供锻造厂坯料
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2011年特钢年会 北京科技大学 德国Georgsmarienhü tte公司的棒材生产线流程
该公司的产品用户包括汽 车制造厂、模锻厂、滚动
轴承厂、特种模具厂、轮 箍厂和管材厂等等，其产
品尤其以高纯度著称。