我国特殊钢发展现状及发展趋势

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《特殊钢冶金学》

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我国特殊钢研究的现状及发展趋势

前言

特殊钢是国民经济各部门不可缺少的重要基础材料，发展特殊钢对国民经济的支柱产业和现代国防建设具有重要的意义，在国防军工和航空航天等关键领域也需要大量的特殊钢材，在世界上工业发达国家，特殊钢占钢材总产量的比例很大，一般为15% ～

20%，其中瑞典特钢比最高，占其钢材总产量的45% ～ 50%，可以认为特殊钢是钢铁材料中的高端产品

1特殊钢的分类

目前我国冶金行业对特殊钢尚无统一的定义和概念，通常特殊钢产品是指具有特殊的化学成份（合金化）、采用特殊的工艺生产、具备特殊的组织和性能、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度和韧性、物理性能、化学性能，生物相容性和工艺性能。这与日本、欧盟对特殊钢的定义比较接近。一般地，将特殊钢分成优质碳素钢、合金钢、高合金钢（合金元素大于10%）三大类，其中合金钢和高合金钢占特殊钢产量的70%。主要钢种有：特殊碳素结构钢、碳素工具钢、碳素弹簧钢、合金弹簧钢、合金结构钢、滚珠轴承钢、合金工具钢、高合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热钢、以及高温合金、精密合金、电热合金等。

2特种钢的用途

（1）国防军工用钢；包括航空、航天、卫星、战略导弹及常规武器用高温合金、钛合金、精密合金、电子专用材料、低合金高强度钢、微合金非调质钢、易切削钢、高合金弹簧钢。

（2）轿车制造用钢；包括窄淬透性齿轮钢、气门弹簧钢丝、悬挂弹簧钢丝、阀门银亮材、易切削钢材、微合金非调质钢材，轿车排气、消音系统用新型铁 素体不锈耐热钢板和钢管。

（3）家电行业用钢；大量使用的模具钢，主要是塑料模具钢材，玻璃、陶瓷 （建材）等非金属模具钢材，模具扁钢材和模块。

（4）飞机、轿车、汽轮机及军工制造 用特殊超硬高韧高速钢，易磨削高耐磨性高速钢及高钴特种高速钢。

（5）电站用特殊合金钢材。主要是新型耐热钢：600-650℃用超级奥氏体 和马氏体型交换器用耐热钢；水电用耐气蚀、磨损和新型高强高韧不锈钢，用于高水头、高泥沙含量的水电机组转轮机叶片用抗磨损高强不锈钢特厚板。

（6）核电、风电、航天、航空、航海、电站、电器用高技术含量不锈钢。主要是不同表面状态的不锈钢冷板，彩色不锈钢板，黑色不锈钢带、高强度不锈钢，功能不锈

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钢（隔音防震不锈钢、形状记忆不锈钢、核聚变反应堆用低放射性不锈钢），以及核热交换管用无应力腐蚀不锈钢管和石化、电站用不锈钢复合板。

3特殊钢技术发展

影响特殊钢产品特别是高端特殊钢产品质量的因素很多，虽然特殊钢产品的牌号多，钢种复杂，对于不同的钢种，技术要求并不完全相同，但其基本要求是“三高一无”:高纯净度、高均匀性、高精度、无缺陷。生产高质量特殊钢的关键是精料、精炼、无缺陷连铸、高精度轧制、在线热处理和性能检测、先进的精整技术，其中精炼与连铸是国外先进特殊钢企业近年来较为关注的方向。根据产品的不同形成了以下几种类型的生产线：

１）不锈钢板带：冶炼（BOF／EAF－AOD／VOD－LF／LT）－板坯连铸－热连轧－冷轧－连续退火的专业化生产线。

２）轴承钢、齿轮钢、弹簧钢、合金结构钢、不锈钢棒线材：电炉／转炉冶炼－炉外精炼－方坯连铸－棒线材连轧－精整热处理的专业化生产线。

３）耐热钢、合金结构钢、不锈钢管材：电炉冶炼－炉外精炼－管坯连铸－穿孔－轧管－管材精整热处理加工的专业化生产线。

４）模具钢、高速钢、高合金钢：电炉＋精炼（或特种冶金）－模铸（连铸）－锻造（轧制）开坯－锻造（热轧）成材－制品加工的专业化生产线。上述几种类型的生产线的建设为下一步中国特殊钢的发展打下了良好的基础，随着装备的发展和技术水平的提高，中国特殊钢行业的技术水平和质量水平将会有大的发展和进步。

4我国特殊钢发展现状

１）中国目前存在特钢普钢化、普钢特钢化的倾向，低端化生产、同质化竞争比较严重，这会造成普钢产能过剩和特钢中低端产能过剩的问题。由于特殊钢产品钢种多，技术含量高、附加值高，专业化生产才是最佳选择。随着中国钢铁工业的结构调整和发展方式的转变，特殊钢行业应集中力量解决生产流程优化和高端产品的工艺技术及装备问题。

２）高端产品少，产品结构不合理，产业链短。中国特殊钢产量占钢产量的比例约为５％～８％，远低于工业发达国家。特钢产品的品种结构也不尽合理，一多半是低端的碳素结构钢，高端的不锈钢、耐热钢、工模具钢、轴承钢、弹簧钢、齿轮钢等不足三分之一，许多高端产品仍依赖进口。在这种现状下，应通过实施联合重组，减少特钢企业数量，提高产业集中度；调整产品结构，促进规模化、特色化、专业化生产，推动产品升级；并在今后的发展中重视产业链的延伸，发展深加工，这对于企业提高竞争能力和强化产品地位是非常有利的。

３）中国特殊钢市场门槛低，在很多领域没有准入和认证制度，加之一些技术标准过于陈旧及标准的指标不合理等原因给伪劣产品进入市场创造了条件。应及时修订特殊

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钢产品的技术标准，完善生产许可制度，限制部分中小型企业大量生产低端特殊钢产品。

４）特殊钢技术含量高，随着市场竞争的加剧，企业之间的技术封锁越来越厉害，技术交流越来越困难，限制了行业的技术发展。为了促进特殊钢行业的发展，必须加强共性技术创新能力建设，加强工程化研究，促进行业整体技术进步。

５）产品延伸和钢材深加工，发达国家的钢铁企业均或多或少涉足产品的后续加工，这对于提高企 业的产品质量、提高效益非常有利。随着国内钢材产能的扩大，竞争越来越激烈，企业为增加发展的活力，应当考虑产业链的延伸和产品的深加工，以增加盈利的手段。

5我国特殊钢未来发展趋势

5.1未来市场对特殊钢产品的要求

从市场需求角度特殊钢可大致分为常规用途的优特钢和特殊用途的高端特殊钢；对于常规用途的优特钢随着我国特殊钢流程优化和产品质量提升完全能够满足使用要求，这类产品用户关注度最高的要素依次为：质量、价格、交货期、服务。对于特殊用途的高端特殊钢而言，由于其用途特殊，加工及处理工艺复杂且耗费成本远大于原材料自身

价值，因此用户对产品的要求较高，对于这类产品用户关注度要素依次为：质量稳定性、使用性能、加工性能、使用安全性、技术服务、合理价格。由此可以看出，低端产品价格是市场竞争的主要因素，而对于高端产品而言，核心是质量稳定性和服役性能，用户对价格的关注度较低。另外一方面，随着环保压力逐渐加剧，越来越多的用户从节能环保的角度出发，需要特殊钢企业提供近终型产品，这类产品需要特殊钢企业进行必要的初加工和基础热处理并确保加工质量和热处理性能，以便于减少用户加工损耗、提高效率并有效节约能源。

5.2特殊钢生产技术的发展趋势

经过1985~2010年的高速发展，我国特殊钢的主体工艺流程和装备已经和国外主要特殊钢企业基本相当，在部分装备上已经处于领先地位，但在技术创新、新工艺新技术应用和资源有效利用、精细化管理等方面仍然存在很大差距，正是这些差距极大制约了特殊钢品种开发和质量提升，也极大的制约了我国特钢的整体竞争力。特殊钢主要的技术发展体现在以下方面：

1）冶炼成分的精准控制技术；除主要成分精准控制以外，关键的残余元素也必须精确控制。

2）结晶过程的冷却控制及偏析控制技术；系统研究连铸过程的冷却控制、电磁搅拌和液相穴的压下技术；大型模铸锭、大型电渣锭以及大型自耗锭的偏析控制技术。

3）特殊钢加工过程中的锻造与轧制结合技术；在建立数学模型优化锻造和轧制技术的基础上，研究锻轧组合加工新模型，最大限度的保障加工过程质量。

4）研究在线成分和缺陷检测技术；通过模型和检测元件结合的方式，建立过程仿真模型，确保过程质量状态受控。

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5）高尺寸精度、高表面质量、精准组织控制轧制及热处理工艺技术。

6）基于“绿色制造”理念的生态化技术支撑体系以及相应的钢铁生产技术、装备设计制造技术、自动控制技术以及系统集成技术。

6 结论

1)相对于普钢，我国特殊钢行业现实与发达国家的差距更大一些，因此为得到钢铁强国，需要做的努力更多。

2)特殊钢技术复杂、工序多、装备种类多，生产难度大，同时特殊钢对于国防、新兴工业领域的发展有关键作用，需要国家重视加大投入。

3)特殊钢企业通常产量低，利润低，赢利能力不强，但是特殊钢一些产品的研发和生产投入相对大，技术含量高，单单依靠个别企业公关有一定难度，国家应当组织一定的产学研研发平台，利用社会力量，形成合力，尽快改变特钢行业技术研发的面貌。

4)国家出台一些政策鼓励企业联合重组、鼓励企业更多的采用节能减排的工艺技术(如多利用废钢)，使企业在生产产品对社会经济有贡献的同时，对社会环境有所贡献。