第一章 特殊钢材料学及冶金原理
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C/% 铁水 De-S LD LF CC CC CC CC 4.0~4.5 4.0~4.5 0.03 0.04 0.04 0.0012 0.0026 1.0 Si/% 0.25~0.7 0.25~0.7 0.11 0.22 0.22 0.008 0.67 0.24 Mn/% 0.2~0.4 0.2~0.4 1.37 1.50 1.50 0.17 0.22 0.31 P/% <0.25 <0.25 0.007 0.009 0.01 0.0026 0.0088 0.015 S/% <0.04 0.002 0.009 0.003 0.0003 0.0046 0.0022 0.006 0.0045 0.0019 0.0009 0.0022 0.0019 0.0012 0.0005 N/% O/% T/℃ 1300 1300 1668 1587 X70 IF钢 电工钢 轴承钢
重组整合
宝 钢 特 钢
不锈钢长型材 合金钢棒材 高合金钢型材 合金板带 金属制品 精密冷带 特殊钢管 银亮材
不锈钢长型材生产线
合金钢棒材生产线
特种冶金生产线
VIM+ESR 冶 炼 工 艺 流 程 VIM+VAR AIM+ESR AIM+VAR
VIM+VAR+ESR VIM+ESR+VAR EAF+(AOD)+LF+ESR
● ■
大连
●
北满
抚顺
东特产品结构
汽车工业用钢棒材—抚顺 轴承钢棒线材—北满，大连 工具钢—抚顺和北满 不锈钢棒线材—大连 特种合金—抚顺和大连 特殊钢精加工产品 (剥皮 磨光 冷拉棒材 钢 丝) —大连
宝钢特钢可持续发展的基本对策—— 已形成集团化竞争优势
★五钢公司 ★浦钢公司特钢分厂 ★上海钢研所的特钢长 材、扁平材 ★二钢公司的金属制品
汽车用钢
特钢增长方式—质量提升及材料发展
用户质量需求 材料发展前景
提高材质性能和稳定性，为汽车轻量化、安全性及低 成本化的发展需求提供新材料
汽车用钢
低成本 化 环境友 好
高温渗碳型齿轮、轴类件用钢等 超细晶、中碳非调质钢等 微合金化高强度 贝氏体钢等 无铅高硫系易切削非调质钢、石墨化易切削 钢等
特钢增长方式—质量提升及材料发展
▽
优质碳素钢 汽车用钢
兴澄特钢 R12m 五机五流弧型合金钢连铸机 —连铸坯最大截面积为300×340mm
1.1 现代特殊钢生产的进步及发展趋势
(3)质量性能高级化﹑稳定化；品种多样化、制品化
钢种：1000多个 类型：板﹑带﹑管﹑线﹑棒﹑型钢 质量：标准越来越严格，国外许多著名厂家 均有更严格的内部标准 制品化：满足用户需求，提高产品附加值
1.2 特殊钢的质量特点和生产特点
1.2.2 特殊钢的生产特点 品种、规格多 生产方法多 电弧炉、转炉、平炉、感应炉、真空感应炉、电 渣炉真空自耗炉、电子束炉等。目前以电弧炉为主， 转炉成为电炉的主要竞争对手。特殊用途采用特殊熔 炼设备 普遍采用二次精炼工艺连铸技术 例：轴承钢 UHP电炉+炉外精炼+大方坯连铸 复吹转炉+炉外精炼+大方坯连铸 生产流程复杂。冶炼浇铸之后的加热﹑轧锻﹑热处理 等后步工序多，需要专用的设备和生产线。
1.1 现代特殊钢生产的进步及发展趋势
现状与趋势
(1)专业化分工越来越细（八种类型）
生产航天工具用合金钢（包括军工等特殊质量要求高的品种） 的钢厂， 不锈钢板﹑带厂；（太钢﹑上三﹑上钢一厂） 不锈钢型材﹑管线厂；（长城﹑上五﹑大钢） 轴承钢﹑弹簧钢和合金结构钢厂；（抚钢﹑本钢﹑兴澄 ﹑大 冶﹑齐钢） 合金工具钢﹑高速工具钢和高强度钢厂 精密合金厂； 合金钢线材及钢丝厂； 钢铁联合企业中兼产大型合金钢材的分公司；
大型联合企业冶炼工艺流程
产品
CAS-OB 板坯连铸 热轧钢板 冷轧深冲钢板 镀层板，涂层板 锅炉板、桥梁板 造船板
铁水脱硫
转炉复吹
产品
RH/KTB/PB 板坯连铸 IF 钢 电工用钢 石油管线钢 低温用钢 超深冲钢
特殊钢厂冶炼工艺路线
VD 精炼 废钢 生铁 DRI/HBI UHP 电炉 LF 精炼 RH 精炼 大方 坯连 铸 轴承钢 轴承钢 齿轮钢 齿轮钢 优质弹簧钢 优质弹簧钢 硬线钢 硬线钢 帘线钢 帘线钢 石油套管 石油套管
钢铁冶金硕士生专业课
特殊钢材料学及冶金原理
姜周华 钢铁冶金研究所 2007年3月
Steel Changes the World Steadily 钢不断改变 世界
主要内容
总论 特殊钢材料学基础 特殊钢冶金学基础 合金结构钢 轴承钢 高速工具钢 工模具钢 不锈钢 电工硅钢 管线钢 耐候钢 特殊钢的应用
1.3特殊钢冶炼工艺的选择原则
特殊钢冶炼有多种可供选择的工艺组合。 其选择有此下几条原则：
钢种特点和质量要求 生产效率和经济效益
不锈钢:电炉法原材料成本高 ，用AOD成本低 电工硅钢：电炉也能生产，但转炉法效率高，成本低 根据本厂的实际条件，以及批量要求，规格要求
钢 铁 冶 炼 工 艺 路 线
成分变化情况
高纯净度[S] ≤0.001%，高韧性 ak≥130J/cm2，横/纵比＞80%
塑料模具钢提高耐磨性抛光 预硬化处理HRC＞40（微合金化） 性 等
工模具 钢
高性能 等向性
满足特殊用途要求的模具钢
不变形模具钢，耐蚀模具钢，超硬 碳化物或氮化物表面处理模具钢等
满足高端产品成型模具高精 组织细小均匀、高韧性、等向性和 度高性能长寿 切削性极佳的粉末冶金模具钢等 超硬高速钢，马氏体时效高速钢以 航空航天材料所需的特种刀 及高硬度（HRC≥70）的超级粉末 具 高速钢等
特种冶金厂冶炼工艺路线
EAF 电炉 LF 精炼 方坯 连铸 VD 精炼 模铸 电渣 ESR 高级轴承 钢 工模具钢 不锈钢 高温合金 精密合金 钛合金
真空 感应 炉 VIM
模铸 VAR
电渣 ESR
表1-1 不同钢种钢种冶炼工艺方案选择
钢类 碳结钢 碳工钢 合金结构钢 轴承钢 质量特点及要求 保证常规机械性能 气体敏感性强﹑钢锭易出现针状气孔中心裂纹；要 保证硬度﹑耐腐性及均匀性 淬透性↑气体﹑夹杂物↓机械性能 夹杂物↓﹑碳化物偏析↑ 冶炼方法 转炉（电炉）+吹Ar 电炉+LF 电炉（或转炉、平炉）+吹Ar 转炉﹑电炉+钢包吹Ar 电炉+LF 电炉+LF+VD+MC/CC 电炉+VOD/VAD 电炉+ASEA-SKF 转炉+LF+VD 电炉返回吹氧法 电炉/转炉+AOD或VOD 转炉+RH-OB 电/转+转炉（AOD）+VOD 电炉白渣工艺 电炉+ESR或VAR 感应炉+ESR 电炉+LF 电炉+LF（+VD） 电炉+ESR 转炉+RH 电炉+真空处理 VIM+VAR VIM+ESR 等离子精炼（PMR）
1.1 现代特殊钢生产的进步及发展趋势
(8)后步工序（轧制﹑锻造﹑热处理）的技术不 断完善
1）控制轧制和控制冷却技术已普遍用于 高强度，高韧性钢板的生产 2）直接淬火和控轧技术相结合正在成为 调质型高强度钢的主要生产方法 3）冷锻技术 提高金属收得率
1.2 特殊钢的质量和生产特点 高性能
高强度、高韧性、长寿命
特钢增长方式—特钢企业三类产品
产品延伸
特 钢 材
深加工产品 制品化产品 近终型产品
技术创新
特钢新工艺技术 新装备制造
特钢增长方式—质量提升及材料发展
汽车制造用钢需要高强钢
特钢增长方式—质量提升及材料发展
用户质量需求 材料发展前景
提高材质性能和稳定性，为汽车轻量化、安全性及低 成本化的发展需求提供新材料 高纯净度的齿轮钢（低C合结）等 高强度、高韧性、高接触疲劳强度低应变齿 轮钢等 细晶/超细晶、含硼高强度的冷镦齿轮钢等 低延迟断裂超高强度结构钢等 轻量化 安全性 高疲劳性能、高耐磨马氏体时效钢等 高精度、高表面质量、高疲劳寿命弹簧钢等 超高强度螺栓和弹簧用钢等 高使用应力悬架弹簧钢、高腐蚀疲劳强度弹 簧用钢 高使用应力发动机气门弹簧用钢等
(2)特钢增长方式—提升产业集中度 在政府导向和市场配置下，逐步形成三大特钢 企业集团： 东北地区：东北特钢集团 华东地区：宝钢集团 宝钢特殊钢集团 华东-中南地区：中信泰富 兴澄-新冶钢集团 (石家庄钢厂)
东北特殊钢集团
总资产: ￥154 亿 炼钢能力:235万吨/年 加工能力：195万吨/年 销售收入:100亿
低成本
低合金含量和低工艺成本
高精度
高形状尺寸精度和表面质量
绿色化
易于回收和利用、可持续发展
1.2 特殊钢的质量特点和生产特点
1.2.1 特殊钢的质量特点 由于特殊钢大多用于比较重要的场合，因此对性 能要求严格 特殊钢质量涉及冶炼﹑浇铸﹑加工﹑热处理等各 个工序 从冶金学观点看，就是如何保证成分和组织结构 不同钢种，有不同的质量要求，也会出现不同的 质量问题
模 铸
铁水 脱硅 脱磷
转炉 复吹
AOD
SS-V OD
源自文库
大板 坯连 铸
不锈钢
RHOB/ KTB
短流程钢厂冶炼工艺路线
铁水 脱硫 转炉 CASOB 小方坯 连铸 废钢 电炉 LF 炉 各类建材 普碳钢 普通低合金钢 机械工程用钢 易切削钢
废钢 生铁 DRI/HBI
UHP 电炉
LF 精炼
薄板坯 连铸
普通热扎板 冷轧板 镀层板
1.1 现代特殊钢生产的进步及发展趋势
(4)冶炼设备大型化﹑高 功率化和自动化
目前大多数新建电炉在50— 150t之间，且均为UHP电炉，采 用二级或三级计算控制 冶炼工艺发生较大变化，电 炉只作为熔化器（精炼任务移 至炉外） 现有小电炉5-30t通常用于 合金钢，批量较高品种，而且 往往后步工序采用特种熔炼设 备（ESR、VIM、VAR等）
(5)转炉生产合金钢的比 例增大
转炉法特点：生产率高，钢中气 体、 杂质（特别是残余元素）含 量低，有利于连铸机配合，生产 成本低 日本﹑美国、欧洲等许多国家转 炉法生产的合金钢占转炉钢总产 量的10％以上 主要品种：电工硅钢﹑工业纯铁 ﹑合金钢、不锈钢等
转炉生产特殊钢已成为发展趋势
国外尤其是日本采用转炉流程生产特殊钢： DeS-BOF-LF-VD/RH-CC 兴澄:BOF-LF-RH-CC （370×490 mm） 本钢: BOF-LF-RH-CC （350×470 mm） 石钢：BOF-LF-VD-CC （180×180，220×300 mm） 鞍钢、包钢、武钢：BOF-LF-VD-CC 攀钢 BOF-LF-RH-CC （280×380，280×325 mm）
用户质量需求 材料发展前景 高纯净度：超低氧含量 ≤3ppm等 准高温轴承钢及高速无噪音 轴承钢等 马氏体不锈轴承钢等
疲劳寿命可靠性
轴承钢
特殊环境下长寿命
具有耐热、耐蚀性
满足航空、宇航特殊使用 高清洁度、高温轴承钢等 要求
发展趋势—质量提升及材料发展
用户质量提升及发展需求
热作模具钢提高使用寿命
材料发展动向
第一章 前言 （总论）
现代合金钢生产的进步及发展趋势 合金钢的质量特点和生产特点 合金钢冶炼工艺的选择原则 合金钢的分类和编号简介
1.1 现代特殊钢生产的进步及发展趋势 什么是特殊钢?
普通质量非合金钢 非合金钢 优质非合金钢 特殊质量非合金钢 粗 钢 低合金钢 普通质量低合金钢 优质低合金钢 特殊质量低合金钢 优质合金钢 合金钢 不锈钢 特殊质量合金钢 特 殊 钢
举例说明
(1)轴承钢:用于制造滚动轴承的滚动体和套圈，要求有高的 接触疲劳寿命，而非金属夹杂物、碳化物偏析是产生疲劳裂 纹的根源 (2)合金结构钢:用于机械制造，要求良好的综合力学性能 (3)含硼结构钢:由于有效硼不易控制，有时淬透性不合格 (4)铬锰钛结构钢和含铝结构钢：钢液中非金属夹杂不易分 浮出，常常出现低倍缺陷和表面质量问题 (5)用于坦克柴油机曲轴的铬镍钨结构钢:要求高械性能和致 密的组织。层状断口、晶间裂纹、冲击值低等质量问题出现 (6)不锈钢:用于各种具有腐蚀性的场合， 故中心问题是耐 腐蚀性能。同时，由于铬容易氧化并使钢液流动性变差，表 面质量问题也比较突出
1.1 现代特殊钢生产的进步及发展趋势
(6)炉外精炼技术基本 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 合金钢的质量显著改 善，生产成本降低；例 如轴承钢氧化物夹杂含 量、合结钢的发纹﹑白 点﹑层状断口减少
(7)合金钢连铸比不断提高
＊ 连铸是提高合金钢质量﹑提
高生产率﹑降低成本的根本出 路 ＊ 由于钢水精炼，连铸机装备 水平提高，使得极大部分合金 钢均可实现全连铸 ＊ 我国特殊钢厂目前大多数已 有大方坯合金钢连铸机。如： 大冶﹑抚钢、兴澄、上五、西 宁、淮阴、大连﹑北满
宝钢特钢
市 场 环 境
合金钢棒材 生产线 不锈钢长型材 生产线 高合金钢型材 生产线 银亮材 精密冷带 行 金属制品 境 特殊钢管 合金板带 生产线
业
环
中信泰富
▽
新冶钢集团
- 兴澄特钢
-
(石家庄钢厂)
▽
高合金钢品种 高级汽车用钢 军工配套材料
▽
中低合金钢品种 轴承钢 齿轮钢 合金弹簧钢 合金钢管坯
重组整合
宝 钢 特 钢
不锈钢长型材 合金钢棒材 高合金钢型材 合金板带 金属制品 精密冷带 特殊钢管 银亮材
不锈钢长型材生产线
合金钢棒材生产线
特种冶金生产线
VIM+ESR 冶 炼 工 艺 流 程 VIM+VAR AIM+ESR AIM+VAR
VIM+VAR+ESR VIM+ESR+VAR EAF+(AOD)+LF+ESR
● ■
大连
●
北满
抚顺
东特产品结构
汽车工业用钢棒材—抚顺 轴承钢棒线材—北满，大连 工具钢—抚顺和北满 不锈钢棒线材—大连 特种合金—抚顺和大连 特殊钢精加工产品 (剥皮 磨光 冷拉棒材 钢 丝) —大连
宝钢特钢可持续发展的基本对策—— 已形成集团化竞争优势
★五钢公司 ★浦钢公司特钢分厂 ★上海钢研所的特钢长 材、扁平材 ★二钢公司的金属制品
汽车用钢
特钢增长方式—质量提升及材料发展
用户质量需求 材料发展前景
提高材质性能和稳定性，为汽车轻量化、安全性及低 成本化的发展需求提供新材料
汽车用钢
低成本 化 环境友 好
高温渗碳型齿轮、轴类件用钢等 超细晶、中碳非调质钢等 微合金化高强度 贝氏体钢等 无铅高硫系易切削非调质钢、石墨化易切削 钢等
特钢增长方式—质量提升及材料发展
▽
优质碳素钢 汽车用钢
兴澄特钢 R12m 五机五流弧型合金钢连铸机 —连铸坯最大截面积为300×340mm
1.1 现代特殊钢生产的进步及发展趋势
(3)质量性能高级化﹑稳定化；品种多样化、制品化
钢种：1000多个 类型：板﹑带﹑管﹑线﹑棒﹑型钢 质量：标准越来越严格，国外许多著名厂家 均有更严格的内部标准 制品化：满足用户需求，提高产品附加值
1.2 特殊钢的质量特点和生产特点
1.2.2 特殊钢的生产特点 品种、规格多 生产方法多 电弧炉、转炉、平炉、感应炉、真空感应炉、电 渣炉真空自耗炉、电子束炉等。目前以电弧炉为主， 转炉成为电炉的主要竞争对手。特殊用途采用特殊熔 炼设备 普遍采用二次精炼工艺连铸技术 例：轴承钢 UHP电炉+炉外精炼+大方坯连铸 复吹转炉+炉外精炼+大方坯连铸 生产流程复杂。冶炼浇铸之后的加热﹑轧锻﹑热处理 等后步工序多，需要专用的设备和生产线。
1.1 现代特殊钢生产的进步及发展趋势
现状与趋势
(1)专业化分工越来越细（八种类型）
生产航天工具用合金钢（包括军工等特殊质量要求高的品种） 的钢厂， 不锈钢板﹑带厂；（太钢﹑上三﹑上钢一厂） 不锈钢型材﹑管线厂；（长城﹑上五﹑大钢） 轴承钢﹑弹簧钢和合金结构钢厂；（抚钢﹑本钢﹑兴澄 ﹑大 冶﹑齐钢） 合金工具钢﹑高速工具钢和高强度钢厂 精密合金厂； 合金钢线材及钢丝厂； 钢铁联合企业中兼产大型合金钢材的分公司；
大型联合企业冶炼工艺流程
产品
CAS-OB 板坯连铸 热轧钢板 冷轧深冲钢板 镀层板，涂层板 锅炉板、桥梁板 造船板
铁水脱硫
转炉复吹
产品
RH/KTB/PB 板坯连铸 IF 钢 电工用钢 石油管线钢 低温用钢 超深冲钢
特殊钢厂冶炼工艺路线
VD 精炼 废钢 生铁 DRI/HBI UHP 电炉 LF 精炼 RH 精炼 大方 坯连 铸 轴承钢 轴承钢 齿轮钢 齿轮钢 优质弹簧钢 优质弹簧钢 硬线钢 硬线钢 帘线钢 帘线钢 石油套管 石油套管
钢铁冶金硕士生专业课
特殊钢材料学及冶金原理
姜周华 钢铁冶金研究所 2007年3月
Steel Changes the World Steadily 钢不断改变 世界
主要内容
总论 特殊钢材料学基础 特殊钢冶金学基础 合金结构钢 轴承钢 高速工具钢 工模具钢 不锈钢 电工硅钢 管线钢 耐候钢 特殊钢的应用
1.3特殊钢冶炼工艺的选择原则
特殊钢冶炼有多种可供选择的工艺组合。 其选择有此下几条原则：
钢种特点和质量要求 生产效率和经济效益
不锈钢:电炉法原材料成本高 ，用AOD成本低 电工硅钢：电炉也能生产，但转炉法效率高，成本低 根据本厂的实际条件，以及批量要求，规格要求
钢 铁 冶 炼 工 艺 路 线
成分变化情况
高纯净度[S] ≤0.001%，高韧性 ak≥130J/cm2，横/纵比＞80%
塑料模具钢提高耐磨性抛光 预硬化处理HRC＞40（微合金化） 性 等
工模具 钢
高性能 等向性
满足特殊用途要求的模具钢
不变形模具钢，耐蚀模具钢，超硬 碳化物或氮化物表面处理模具钢等
满足高端产品成型模具高精 组织细小均匀、高韧性、等向性和 度高性能长寿 切削性极佳的粉末冶金模具钢等 超硬高速钢，马氏体时效高速钢以 航空航天材料所需的特种刀 及高硬度（HRC≥70）的超级粉末 具 高速钢等
特种冶金厂冶炼工艺路线
EAF 电炉 LF 精炼 方坯 连铸 VD 精炼 模铸 电渣 ESR 高级轴承 钢 工模具钢 不锈钢 高温合金 精密合金 钛合金
真空 感应 炉 VIM
模铸 VAR
电渣 ESR
表1-1 不同钢种钢种冶炼工艺方案选择
钢类 碳结钢 碳工钢 合金结构钢 轴承钢 质量特点及要求 保证常规机械性能 气体敏感性强﹑钢锭易出现针状气孔中心裂纹；要 保证硬度﹑耐腐性及均匀性 淬透性↑气体﹑夹杂物↓机械性能 夹杂物↓﹑碳化物偏析↑ 冶炼方法 转炉（电炉）+吹Ar 电炉+LF 电炉（或转炉、平炉）+吹Ar 转炉﹑电炉+钢包吹Ar 电炉+LF 电炉+LF+VD+MC/CC 电炉+VOD/VAD 电炉+ASEA-SKF 转炉+LF+VD 电炉返回吹氧法 电炉/转炉+AOD或VOD 转炉+RH-OB 电/转+转炉（AOD）+VOD 电炉白渣工艺 电炉+ESR或VAR 感应炉+ESR 电炉+LF 电炉+LF（+VD） 电炉+ESR 转炉+RH 电炉+真空处理 VIM+VAR VIM+ESR 等离子精炼（PMR）
1.1 现代特殊钢生产的进步及发展趋势
(8)后步工序（轧制﹑锻造﹑热处理）的技术不 断完善
1）控制轧制和控制冷却技术已普遍用于 高强度，高韧性钢板的生产 2）直接淬火和控轧技术相结合正在成为 调质型高强度钢的主要生产方法 3）冷锻技术 提高金属收得率
1.2 特殊钢的质量和生产特点 高性能
高强度、高韧性、长寿命
特钢增长方式—特钢企业三类产品
产品延伸
特 钢 材
深加工产品 制品化产品 近终型产品
技术创新
特钢新工艺技术 新装备制造
特钢增长方式—质量提升及材料发展
汽车制造用钢需要高强钢
特钢增长方式—质量提升及材料发展
用户质量需求 材料发展前景
提高材质性能和稳定性，为汽车轻量化、安全性及低 成本化的发展需求提供新材料 高纯净度的齿轮钢（低C合结）等 高强度、高韧性、高接触疲劳强度低应变齿 轮钢等 细晶/超细晶、含硼高强度的冷镦齿轮钢等 低延迟断裂超高强度结构钢等 轻量化 安全性 高疲劳性能、高耐磨马氏体时效钢等 高精度、高表面质量、高疲劳寿命弹簧钢等 超高强度螺栓和弹簧用钢等 高使用应力悬架弹簧钢、高腐蚀疲劳强度弹 簧用钢 高使用应力发动机气门弹簧用钢等
(2)特钢增长方式—提升产业集中度 在政府导向和市场配置下，逐步形成三大特钢 企业集团： 东北地区：东北特钢集团 华东地区：宝钢集团 宝钢特殊钢集团 华东-中南地区：中信泰富 兴澄-新冶钢集团 (石家庄钢厂)
东北特殊钢集团
总资产: ￥154 亿 炼钢能力:235万吨/年 加工能力：195万吨/年 销售收入:100亿
低成本
低合金含量和低工艺成本
高精度
高形状尺寸精度和表面质量
绿色化
易于回收和利用、可持续发展
1.2 特殊钢的质量特点和生产特点
1.2.1 特殊钢的质量特点 由于特殊钢大多用于比较重要的场合，因此对性 能要求严格 特殊钢质量涉及冶炼﹑浇铸﹑加工﹑热处理等各 个工序 从冶金学观点看，就是如何保证成分和组织结构 不同钢种，有不同的质量要求，也会出现不同的 质量问题
模 铸
铁水 脱硅 脱磷
转炉 复吹
AOD
SS-V OD
源自文库
大板 坯连 铸
不锈钢
RHOB/ KTB
短流程钢厂冶炼工艺路线
铁水 脱硫 转炉 CASOB 小方坯 连铸 废钢 电炉 LF 炉 各类建材 普碳钢 普通低合金钢 机械工程用钢 易切削钢
废钢 生铁 DRI/HBI
UHP 电炉
LF 精炼
薄板坯 连铸
普通热扎板 冷轧板 镀层板
1.1 现代特殊钢生产的进步及发展趋势
(4)冶炼设备大型化﹑高 功率化和自动化
目前大多数新建电炉在50— 150t之间，且均为UHP电炉，采 用二级或三级计算控制 冶炼工艺发生较大变化，电 炉只作为熔化器（精炼任务移 至炉外） 现有小电炉5-30t通常用于 合金钢，批量较高品种，而且 往往后步工序采用特种熔炼设 备（ESR、VIM、VAR等）
(5)转炉生产合金钢的比 例增大
转炉法特点：生产率高，钢中气 体、 杂质（特别是残余元素）含 量低，有利于连铸机配合，生产 成本低 日本﹑美国、欧洲等许多国家转 炉法生产的合金钢占转炉钢总产 量的10％以上 主要品种：电工硅钢﹑工业纯铁 ﹑合金钢、不锈钢等
转炉生产特殊钢已成为发展趋势
国外尤其是日本采用转炉流程生产特殊钢： DeS-BOF-LF-VD/RH-CC 兴澄:BOF-LF-RH-CC （370×490 mm） 本钢: BOF-LF-RH-CC （350×470 mm） 石钢：BOF-LF-VD-CC （180×180，220×300 mm） 鞍钢、包钢、武钢：BOF-LF-VD-CC 攀钢 BOF-LF-RH-CC （280×380，280×325 mm）
用户质量需求 材料发展前景 高纯净度：超低氧含量 ≤3ppm等 准高温轴承钢及高速无噪音 轴承钢等 马氏体不锈轴承钢等
疲劳寿命可靠性
轴承钢
特殊环境下长寿命
具有耐热、耐蚀性
满足航空、宇航特殊使用 高清洁度、高温轴承钢等 要求
发展趋势—质量提升及材料发展
用户质量提升及发展需求
热作模具钢提高使用寿命
材料发展动向
第一章 前言 （总论）
现代合金钢生产的进步及发展趋势 合金钢的质量特点和生产特点 合金钢冶炼工艺的选择原则 合金钢的分类和编号简介
1.1 现代特殊钢生产的进步及发展趋势 什么是特殊钢?
普通质量非合金钢 非合金钢 优质非合金钢 特殊质量非合金钢 粗 钢 低合金钢 普通质量低合金钢 优质低合金钢 特殊质量低合金钢 优质合金钢 合金钢 不锈钢 特殊质量合金钢 特 殊 钢
举例说明
(1)轴承钢:用于制造滚动轴承的滚动体和套圈，要求有高的 接触疲劳寿命，而非金属夹杂物、碳化物偏析是产生疲劳裂 纹的根源 (2)合金结构钢:用于机械制造，要求良好的综合力学性能 (3)含硼结构钢:由于有效硼不易控制，有时淬透性不合格 (4)铬锰钛结构钢和含铝结构钢：钢液中非金属夹杂不易分 浮出，常常出现低倍缺陷和表面质量问题 (5)用于坦克柴油机曲轴的铬镍钨结构钢:要求高械性能和致 密的组织。层状断口、晶间裂纹、冲击值低等质量问题出现 (6)不锈钢:用于各种具有腐蚀性的场合， 故中心问题是耐 腐蚀性能。同时，由于铬容易氧化并使钢液流动性变差，表 面质量问题也比较突出
1.1 现代特殊钢生产的进步及发展趋势
(6)炉外精炼技术基本 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 合金钢的质量显著改 善，生产成本降低；例 如轴承钢氧化物夹杂含 量、合结钢的发纹﹑白 点﹑层状断口减少
(7)合金钢连铸比不断提高
＊ 连铸是提高合金钢质量﹑提
高生产率﹑降低成本的根本出 路 ＊ 由于钢水精炼，连铸机装备 水平提高，使得极大部分合金 钢均可实现全连铸 ＊ 我国特殊钢厂目前大多数已 有大方坯合金钢连铸机。如： 大冶﹑抚钢、兴澄、上五、西 宁、淮阴、大连﹑北满
宝钢特钢
市 场 环 境
合金钢棒材 生产线 不锈钢长型材 生产线 高合金钢型材 生产线 银亮材 精密冷带 行 金属制品 境 特殊钢管 合金板带 生产线
业
环
中信泰富
▽
新冶钢集团
- 兴澄特钢
-
(石家庄钢厂)
▽
高合金钢品种 高级汽车用钢 军工配套材料
▽
中低合金钢品种 轴承钢 齿轮钢 合金弹簧钢 合金钢管坯