国内外特殊钢产业的现状与未来发展

国内外特殊钢产业的现状与未来发展
特殊钢是具有特殊的化学成分（合金化）、采用特殊的工艺生产、具备特殊组织和性能、能够满足特殊需要的钢类。

与普通钢相比，特殊钢具有更高的强韧性、物理性能、化学性能、生物相容性和工艺性能。

在特殊钢中，除了优质碳素结构钢、碳素弹簧钢和碳素工具钢外，其余均为合金钢。

一般合金钢约占特殊钢生产量的70%。

目前世界上有近2000个特殊钢牌号、约50000个品种规格、数百个特殊钢材料、品种规格和检验标准。

与普通钢相比，特殊钢具有高纯净度、高均匀性、超细组织和高精度等特点。

特殊钢因性能多样化和服役性能优良，故其在能源开发、交通运输、石油化工、机电制造、轻工纺织、食品饮料、医药卫生、信息技术、日常生活、国防军工等诸多领域得到应用。

从世界范围看，特殊钢产量占钢铁总产量比例基本稳定，除瑞典的特殊钢比达到40%~50%外，多年来其余国家的特殊钢比均在15%~20% 之间。

目前，特殊钢生产全球化的进程加速，集约化、专业化生产程度不断提高，世界先进国家不断采用新工艺、新技术以提高钢的综合性能，并与汽车工业等下游产业加强联系，又推动了特殊钢行业的新产品开发和技术进步。

工业发达国家在钢产量达到最高点后，其继续发展的共同点是：以特殊钢国际市场为目标，尤其瞄准各类高技术含量、高附加值的特殊钢产品，加强研究开发，抢占全球市场份额。

国外特殊钢企业，从上个世纪80年代起（特别近10多年来），大多进行了一定的专业化改组（改造）。

特殊钢产业向生产专业化、规模效益化、质量高级化以及产品的深加工方向迈出了一大步。

我国特殊钢生产是从上世纪50年代学习苏联开始的，经过60年的发展，从无到有，不断发展壮大，当然也存在一些问题。

本文将就国内外特殊钢产业的现状与未来发展分别作出论述。

一，国外特殊钢产业的现状与未来发展
1．国外特殊钢发展的历史大概分成如下4个阶段：
第1阶段：发展前期。

大约在19世纪中叶以前，是现代钢铁业发展的萌芽阶段，技术装备、材料品种都非常落后，只有铸铁、熟铁和坩锅炉钢，还没有形成特殊钢的概念。

第2阶段：技术积聚期。

从19世纪中叶到20世纪初，由于战争的原因，需要大量性能更加优良的钢材制造军械、弹药，人们开始在铁中添加合金元素，如铬、镍、钒等，使钢的性能得到改善。

同时这一阶段生产技术装备也在进步，平炉、电炉、转炉相继出现，适应了规模化生产优质钢材的需求。

但是总体上，这一阶段的工艺技术、装备水平、材料性能都是不高的。

第3阶段：技术发展期。

从20世纪初到六七十年代，是特殊钢发展最快的时期，奠定了特殊钢发展的一些基本理论、成分体系、生产方法和技术装备等。

第2次世界大战是促进特殊钢快速发展的重要原因，一战时期为军工需要而出现了镍钼钢、铬钼钢、镍铬钼钢；二战中研发的镍铬钼复合钢替代昂贵的镍钢和镍铬钢；20世纪50年代研发出具有优良淬透性的硼钢等。

汽车、飞机的发明和普遍应用，进一步促进了特殊钢生产技术的进步和成熟。

第4阶段：技术成熟期。

20世纪六七十年代以后，人类经济社会科学技术突飞猛进，
促进了特殊钢的全面发展。

在这个时期中航空航天、核电、电子信息技术、现代制造技术、生命技术与生物技术、海洋工程等对材料性能提出了更高的要求，使特殊钢面临着巨大的机遇和挑战。

同时一系列先进装备的发展，对高端特殊钢生产提供了支撑和保证。

2.国外特殊钢发展的现状
特殊钢消费量与国家发达水平、工业化程度、技术进步水平和高端工业产品的出口量密切相关，主要集中在工业化程度高和经济比较发达的国家和地区。

长期以来，国外特殊钢消费需求基本呈稳定并略有不同程度增长的状态，消费量约8500万t，其中结构钢类约占70%，不锈钢约占24%，轴承钢占3.8%，工模具钢占1.6%，其他合金钢（含高合金钢）占0.6%。

日本因其强大的汽车工业，成为当前世界上最大的特钢生产和消费国，其近年特殊钢的表观消费量保持在2000万t左右。

美国的汽车、航空、电子、石油等行业在世界上具有重要的地位，而且拥有世界最强大的军事工业，其特殊钢表观消费量自1995年以来一直保持在1300万t左右（其中进口400多万t）；欧盟国家中，德国的特殊钢表观消费量名列前茅，达到近1100万t（比1993年的533万t翻了一番）；意大利、法国、瑞典等欧盟发达国家以及东亚地区新兴工业化国家（如韩国）等，特钢消费量均保持较高水平，近年来随着经济发展也有不同程度的增长。

长期以来特殊钢的生产主要集中在极少数发达国家，近年国外特殊钢（不含电工钢）产量约8800万t（另有报道，国外电工钢产量2009年约800万t），产量和所占钢产量比例也相对稳定并略有增加。

主要生产国日本、美国、德国、法国、英国、意大利、韩国和瑞典的特殊钢产量合计约5300万t（约占世界特殊钢产量的60%）。

工业发达国家的特殊钢产品主要面对的是国际市场，目前各国特殊钢材年出口量合计约3000多万t，国际高端特殊钢市场长期被少数发达国家垄断，其中日本出口量最大，居世界第1位，其2011年出口量为771万t，是日本特殊钢产量的31%；德国、法国、瑞典（瑞典的轴承钢80%用于出口）、意大利、英国等都以占领国际市场为目标，上述国家在国际市场共计占有约90%以上份额，图1显示，日本占30%，德国占20%、法国占12%、瑞典占11%、意大利占9%、英国占8%。

图1 世界特殊钢市场份额
国外特殊钢企业具有如下特点：1）生产专业化：根据专业化的需要进行了工艺、技术、装备的优化，建立专业化的技术队伍和营销网络，创造出了国际品牌。

2）形成合理规模：特殊钢厂生产规模的确定是为了实现效益最大化，提高国际竞争力和市场占有率。

国外典型企业的规模是：不锈钢薄板≥50万t/a，特殊钢棒材≥30万t/a（爱知特钢），特钢中厚板≥20万t/a（SSAB），特钢无缝管≥10万t/a（Tenaris）等。

3）产品高端化：国外著名特殊钢企业，都把生产高端、高附加值产品作为主要目标，不断增加这些产品的比例，避免同质化、低水平的竞争。

4）产品深加工：特殊钢产品的个性化服务和深加工延伸是重要的发展趋势，发达国家的特殊钢企业都非常重视，比如蒂森克虏伯公司的汽车零部件和电梯事业部就是典型的成功案例。

国外特殊钢生产模式大致有以下3种类型：1）以“全连铸为中心”的“连铸—连轧”生产模式。

其特点为：实现高效（节能）、规模为特征的专业化生产；流程布局“紧凑化”；通常用于生产批量较大的中、低合金钢以及奥氏体类不锈钢等棒线材。

2）“连铸—连轧”加
“部分模铸—锻造开坯”或“部分模铸—初轧/锻造开坯”相结合的生产模式。

其特点为：
具有上述“全连铸为中心”生产模式的优点，保留部分模铸，以生产部分尚不能连铸的产品，可以生产大批量产品，又可以生产多品种、小批量、难变形的高合金钢，还可生产锻材及锻件；对于采用初轧、锻造开坯生产模式的特钢企业，目的是利用原有初轧机生产部分暂时难以连铸的钢种。

3）“模铸—锻造开坯”生产模式。

其特点为：规模小，一般在20万t以下；品种单一，主要生产难变形、高压缩比的高合金钢；全模铸，生产连铸不能生产或质量难以保证的产品，具有生产钢种多样性和灵活性等优点。

3.国外特殊钢未来发展展望
近年来，国际特殊钢市场的竞争非常激烈，特殊钢用户对钢材的利用率、成品率以及性能、使用寿命等提出了更高的要求，同时特殊钢企业还面临着降低成本、资源有效利用、节能减排、循环经济等诸多压力，特别是对高质量的、高附加值的、高端产品的需求也越来越迫切。

出现以下几方面主要发展趋势：
1）转炉生产特殊钢。

国外先进钢铁生产国大量采用转炉生产特殊钢，其中日本转炉生产的特殊钢量虽然只占转炉钢总产量的16%-18%，却占特殊钢总产量的80%，对电炉钢生产企业形成了很大的冲击，其他国家中如德国的蒂森公司和韩国的浦项钢铁公司等都在不断扩大转炉生产特殊钢的比例。

转炉采用金属杂质含量低的铁水作为原料，脱碳效果好，适于生产低碳及超低碳、低氮和低金属杂质钢种。

随着转炉技术的进步、铁水预处理及二次精炼技术的采用，以及转炉冶炼的高效率、低成本等优势，转炉冶炼特殊钢的比例越来越大，转炉流程在特殊钢的生产领域已经占据了一定的地位，尤其是对用量大、适于连铸钢种的生产领域，如不锈钢、冷轧硅钢、轴承钢、弹簧钢等生产中取得了很好的效果。

2）采用炉外精炼。

无论是采用电弧炉冶炼，还是采用转炉冶炼，炉外精炼都是生产高质量特殊钢的关键工艺环节。

不同的特殊钢一般采用不同的精炼技术（表1），例如，合金结构钢一般采用钢包
精炼，而高性能轴承钢要求高纯净度，需要采用钢包精炼加真空循环脱气；常用不锈钢一般采用氩氧炉精炼，而超低碳不锈钢、超纯铁素体不锈钢则采用真空脱气法进行脱碳处理。

表1 不同类型特殊钢的冶炼和精炼工艺方案选择
近年来，随着高档特殊钢的比例越来越大，特殊钢中气体含量以及夹杂物控制日益严格，特殊钢炉外精炼进一步加强，真空精炼比例逐步提高。

日本是特殊钢生产水平最高的国家，LF+RH双精炼占统治地位。

长期以来，日本钢厂总的精炼比一直大于80%，现在已几乎达到100%，而真空精炼比在1989年就达到54.6%，现在已超过74%，有的厂达到80%-100%，对特殊钢来说比例更高。

3）广泛应用连铸技术。

传统特殊钢生产大多采用模铸方法，随着连铸技术的发展，目前，国外特殊钢生产企业，
除了在生产少量特殊用途或者连铸还无法生产的钢种，如超高强度钢、工模具钢、高速钢等高合金钢时仍采用模铸工艺外，其他大部分钢种都采用连铸工艺生产，有些国家的特殊钢连铸比已达到95%以上。

并随着用户对于质量要求的提高，连铸坯断面有越来越大的趋势，见表2。

表2 国外特殊钢典型生产工艺流程、浇注方式及主要品种
4）采用连轧与在线热处理技术。

近年在采用连铸技术的同时越来越多的特殊钢企业开始采用连铸连轧工艺技术，主要包括：连铸连轧技术、高精度轧制技术、控轧控冷技术和在线热处理技术等，使产品的均匀性、尺寸精度、性能稳定性进一步提高，并降低了成本。

二，国内特殊钢产业的现状与未来发展
1．国内特殊钢发展的历史大概分成如下几个阶段
第1阶段：新中国建立初期，通过向苏联学习，建立了一些特钢企业，主要满足国防和重点建设项目的需要。

当时重点特钢企业有：大连特钢、本溪特钢、抚顺特钢、重特、太钢；大跃进时期改建和新建的重点特钢企业有：大冶、北满、上钢五厂、首钢特钢公司；三线建设时期迁建的重点特钢企业有：长城特钢、西宁特钢、陕西特钢、贵阳钢厂等。

第2 阶段：改革开放30 年来，特殊钢企业的建设和改造取得了令人瞩目的成就。

我国主要特殊钢企业产量由改革开放之初1978年的265万t增加到2010年的564 万t（包括碳素结构钢），合金钢由1978年的125万t增加到2010年的4436万t，不锈钢粗钢产量在改革开放之初长期徘徊在20—30万t水平，到2010年产量超过1 000万t，占全球产量的1 /3，居世界第1位。

第3 阶段：21世纪以来，我国特殊钢行业经过结构优化、兼并重组，在集团化、专业化、产业延伸等方面都取得了很大进展，逐步形成了太钢集团、武钢集团、宝钢股份、中信泰富特钢集团、东北特殊钢集团公司、天津钢管公司等大型特殊钢企业集团和专业化特钢企业。

同时在全行业逐步建成不锈钢、硅钢、高速钢、合金钢棒材、中厚板、管材、线材、精密合金、高温合金、合金钢丝（制品）等专业化生产线。

2. 国内特殊钢发展的现状
1）发展的成就
改革开放以后，我国特殊钢事业也发生了很大变化，取得了很大的进步，如前所述，我国的特殊钢企业的产量已经达到了很高水平（2010年合金钢产量超过4000万t，发达国家仅8000余万t）。

许多的特殊钢的钢种我国的产量都到达世界第一位，我国特殊钢的产也对我国的国民经济建设，特别是国防建设发挥了重要的支撑作用，我国的两弹一星、神舟飞船、先进的战斗机、新型驱护舰、核潜艇、新型主战坦克和各种新型兵器都离不开特钢产品。

近年来，我国特殊钢行业的企业结构、工艺结构和产品结构不断调整以适应市场发展的需要。

一些企业特别是大型钢铁企业的一些生产线得到大规模的改造已经具有世界先进水平。

2）发展中存在的问题
但我国特殊钢行业的整体发展水平，不论工艺技术发展水平、品种质量状况，还是产业竞争力，与先进国家相比，都有很大差距。

具体表现在：
企业结构殊钢企业数量多、规模小、布局分散、集中度低。

据初步统计，全国有上千家规模小的特钢企业，由于企业过多，无序竞争严重。

品种结构殊钢品种中低端产品多，低端产量过剩，高端产品少，大量依靠进口，造成进出口产品价差巨大。

据统计：2010年上半年我国累计进口主要特钢产品91万t，平均进口价格为2549$ /t，出口价格为627$ /t，相差3. 1倍。

其中不锈钢棒线材进口价格为3991$ /t，出口价格为2993$ /t，价格差为998$ /a。

再以模具钢为例，每年进口10万t，进口价格比国内产品高几倍到十几倍，例如H13制的压铸模具寿命，国产仅3 ～5万次，进口的可达20万次。

又如高速钢，我国产量是日本的37.6倍，但单件价格只有日本的1 /24，特别是高性能含钴高速钢比例低，不足8%。

艺技术与生产装备艺技术装备水平参差不齐。

我国一些特殊钢企业，特别是一些长流程钢铁联合企业所属的特殊钢厂，经过全线各工序的系列改造和装备更新，引进世界一流的特殊钢装备，逐步形成了不锈钢、电工钢板带等的专业化生产线，并且这些企业的装备水平整体属于世界先进水平，这些特殊钢生产企业的先进和较先进的装备比例已经超过85%（或达到90%）比如太钢的不锈钢，武钢的硅钢。

另外，部分重点特殊钢企业正在开始进行有针对性的技术改造、装备更新，预计一、两年内可以完成，届时将形成工艺装备与产品的特色化的生产线，目前这些企业先进装备的比例较低，不超过50%，通过这一轮改造有可能达到80%以上。

与发达国家差距与先进国家相比我国特钢产品质量差且性能不稳定。

除大多数特钢企业装备落后的原因以为，特钢的技术含量高，生产难度大也造成我国特殊钢质量与发达国家相比差距大，特别是稳定性差。

例如轴承钢O含量，目前我国最好水平达到0. 0007%左右，通常是0. 0010%，而日本、瑞典生产的轴承钢的O含量都可以稳定的控制在0. 0007%以下，先进企业可以达到0.0005%以下（如日本山阳特钢的轴承钢氧含量≤0.0004%～0.0005%），而O含量0.0005%的轴承钢生产的轴承寿命比0.0030%的产品寿命提高30倍。

齿轮钢的O 含量国外通常稳定控制在0.0010%以下，我国通常是0.002% ～0.0013% ，比国外先进水平高0.0002%～0.0003%。

3.国内特殊钢未来发展展望
纵观我国特殊钢的发展历史，从无到有，不断壮大，在满足国家经济发展和国防事业中做出了重要贡献，但是与世界发达国家相比，我国特殊钢行业仍然处于“高速粗放”型发展状态，但我国特殊钢同时也面临着诸多困难与挑战（见图2）。

随着国内特殊钢企业的技术进步和质量提升，同时产品性能不断稳定的情况下，无论是针对国内市场还是进军国际市场，我国的特殊钢企业都具有以下的发展趋势。

（1）提升产业集中度，打造强势特殊钢集团。

国内钢铁联合企业很多在盲目追求产能、降低生产成本、增加品种等方式来提高企业效益，这样的结果就是：普钢企业开始涉足特殊
图2我国特殊钢面临的挑战
钢产品，由于缺乏特殊钢生产经验，导致只能生产低端的特殊钢产品，给特殊钢市场造成一定的冲击和破坏。

我国特殊钢企业分布分散，集中度不高，缺乏像国外一样的强势企业及企业文化。

田书华曾在“2005中国钢铁业再造国际研讨会上”发表的《中国钢铁业重组的必要性及途径》也提到，中国钢铁业产业集中度低，导致产业结构不合理，产品档次和质量低、生产消耗高，同时与上游原料行业谈判能力弱，由于多方竞争与下游用户难以形成牢固的供需关系。

我国特殊钢提升产业集中度势在必行。

（2）质量提升与性能发展。

我国的特殊钢生产，总体比例比国外钢铁企业低，同时在产品性能上，也不如国外同行。

通过技术研究与洁净度综合控制，将我国特殊钢的综合性能提高到国际水平。

使得产品向特、精、高的方向发展，提高产品附加值，企业向低成本、高效率发展。

（3）加强产品的深加工。

我国特殊钢企业大多只生产原材料，不进行产品的深加工，所以国内缺少特殊钢的深加工制品。

向国外同行学习，在钢铁产品生产与深加工方面做足功课，与零件需求企业联合开发近终型产品，在技术方面采用引进吸收和自主创新两个路径双管齐下，在保证产品质量方面改良或引进新设备。

（4）高端品种开发与标准健全。

我国钢铁材料标准多、时间老，抄袭模仿多、原创标准少，不被国际认可，特殊钢行业尤其如此，严重制约了我国特殊钢的国际竞争力。

我国在高级别特殊钢生产与科研上，还落后很多。

比如高速铁路轴类用钢，大型风电设备用主轴承和增速轴承钢，我国还没有达到批量生产的能力。

高端品种的开发与标准的建立，是促进我
国高级别特殊钢发展的必经之路。