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洁净特殊钢生产工艺技术 姜周华 东北大学 2008年10月，莱钢 目 录 现代特殊钢生产的进步及发展趋势 特殊钢的质量和生产特点 特殊钢洁净度控制——轴承钢为例 特殊钢连铸关键技术 电渣生产特殊钢新技术 特殊钢与合金钢 1 现代特殊钢生产的进步及发展趋势 (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﹑宝钢不锈、张家港浦项、酒钢等） 不锈钢型材﹑管线厂（长城﹑宝钢特钢﹑大钢等） 轴承钢﹑弹簧钢和合金结构钢厂（东特﹑本钢﹑兴澄 ﹑大冶等） 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 (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，目前已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 华东-中南地区：中信泰富 兴澄-新冶钢-石钢集团 东北特殊钢集团 汽车工业用钢棒材—抚顺 轴承钢棒线材—北满，大连 工模具钢—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 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 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） 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 石钢、鞍钢、包钢、武钢： BOF-LF-VD-CC 攀钢、本钢、兴澄、邢钢： BOF-LF-RH-CC 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 国内外部分大方坯炼钢连铸生产线 日本部分大方坯炼钢连铸生产线 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 2 特殊钢的质量和生产特点 高性能 高强度、高韧性、长寿命 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 2 特殊钢的质量特点和生产特点 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﹑铸造﹑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 2 特殊钢的质量特点和生产特点 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。 3. 特殊钢洁净度控制 ——以轴承钢为例 日本轴承钢的生产状况 国内轴承钢生产企业工艺流程 特殊钢转炉冶炼技术 特殊钢转炉/电弧炉出钢关键技术 低氧钢和夹杂物控制的精炼技术 3.1 日本轴承钢的生产状况 轴承钢的生产共同特点(1) （1）设备大型化 由于大容量的电炉或转炉提供初炼钢水，减少了钢水与耐火材料之间的接触，大大提高了生产率，降低了生产成本。 （2）除渣 为了冶炼出氧含量很低的轴承钢，必须把带有氧化反应的熔化过程与精炼过程分开进行。国外普遍采用无渣出钢、真空吸渣和换钢包除渣等技术，将氧化渣彻底扒除。 （3）铝脱氧 如果只采用真空脱碳、脱氧，钢中的氧含量高达20ppm以上。