对优化特钢工艺的思考和建议
2004-01-02 00:00 来源： 我的钢铁
我国特钢企业效益普遍不如以普钢为主的钢铁联合企业，特钢不“特”是其主要原因。在我们已经发现不能只重产量，而应把工作重点放在优化结构、把发展重点放在质量、品种、效益上时，办钢厂仍以规模为标准是否需要斟酌?可以说，“专业化、高技术、短流程”是特钢企业发展方向。2002年，我国粗钢产量已达到1.8亿吨，今年已超过2亿吨，但特钢仍不景气，这种状况值得深思。
特钢之所以为“特”，是因其用途、成分、组织、性能都与普钢有较大区别，工艺也不同。尤其是一些高合金钢，技术含量大、附加值高，但订货批量小、品种规格多，并要求交货及时、质量好、价格合理。然而，大型特钢厂一般用大电炉熔炼，按普钢和低合金钢工艺生产时，成本高于使用转炉的普钢厂，质量也难以保证。用传统特钢工艺生产时，又因流程长、能源和原辅料消耗大、设备、人工及管理费用高，使成本太高，利润很低，批量小时甚至赔本。因此，不少特钢厂要求定货量至少几十吨才生产，有的特钢厂甚至规定1000吨以下定货不接。鉴于特钢厂目前经济、技术情况，这种做法可以理解。但是在市场经济下，这样的企业难以生存，更不用说发展。
因此，目前不是特钢没有市场，而是国内特钢工艺普遍还比较落后，产品品种规格少、质量差、价格高，缺乏竞争力。例如，模具在汽车、塑料等工业生产中起着重要作用，我国每年在模具方面消耗的钢材总量超过40万吨，仅江、浙、闽、粤消耗模具钢近20万吨。据报道，中国模具市场越来越大，去年模具制造业产值达到400亿元，平均以年14％左右速度递增，拉动了模具钢市场价格上涨，同去年相比，一般涨幅350-500元/吨，高的甚至达到800-1000元/吨。
辊环在工业生产中也有着广泛用途。以轧钢行业为例，型钢轧机组合轧辊、高线预精机、精轧机、Y型轧机、无缝钢管张减径机组、型钢矫直机、锻轧机、冷弯型钢机组等都需要消耗大量高耐磨辊环。不仅金属材料轧制，轴承制造、造纸、食品、榨油等行业也都大量使用辊环。据不完全统计，目前国内各行业辊环消耗量5万吨左右，产值超过30亿元。
市场这样好，为什么不像其它产品那样厂家趋之若鹜?恐怕是因为与其它一些特钢产品一样，技术生存在下列问题：
一是流程长。传统特钢生产工艺环节过多，即：原料—电炉冶炼—铸锭—修磨—加热—开坯—再加热—轧制—热处理—发货—运输至工模具厂—备料—加热—锻造出毛坯(中间经一火；二火或三火加热)—热处理—粗加工—热处理—精加工—成品。
二是成材率低。高合金工模具钢适合压力加工的温度区间窄，需要多火加热，有的太脆，有的又太“粘”，因而成材率低。从钢水到棒材为70％-75％，棒材再锻为模具毛坯，然后机加工为成品，成材率为30％-50％。这样，从钢水到模具毛坯成品金属利用率为21~37.5％，有的连10％都不到。
这样就导致国内模具生产能耗大、金属利用率低、生产成本高，难于参与竞争。另外，特钢市场不如普钢大，而且技术含量高、进步快。如果投资大、工期长，又不能根据市场需求变化灵活调整品种规格，也许投产之日就是企业破产之时。特钢企业盛传的“不改造等死，改造早死”，说的就是这个意思。
特钢企业要生存、发展，不能走普钢规模经济的老路，产品不靠多而要靠精，必须在保证质量的基础上尽量降低工程投资和生产成本。降低投资和成本最有效的措施就是缩短流程、节能降耗并提高金属利用率。
近终形技术就是在这种背景下产生并发展起来。目前，普钢和一些特钢的“熔炼+炉外精炼+近终形连铸+连轧”工艺，已得到广泛应用并取得显著效果。特钢批量大的可以按这种工艺生产(工艺和设备需要根据钢种特性适当调整或改造)，甚至用转炉+炉外精炼代替电炉熔炼。但这样一来，这个市场也就容易被规模大、成本低的普钢厂挤占。对于批量小、规格品种多的钢种，可以采用电渣重熔或电渣熔铸近终成形技术。
电渣熔铸和电渣重熔是一种使用电渣冶金技术提纯钢水的技术，不仅减少钢中夹杂，还能改善它的组织，毋需反复加热、锻轧而使钢坯质量达到甚至超过锻钢，从而缩短流程、大幅度降低能源和金属消耗。对于一些合金含量高、难于进行锻造、轧制、切割、焊接等加工的钢材降低成本效果显著。
在国外和我国北京、上海、抚顺、太原、西宁、昆明等地，冶金、机械厂及一些军工企业早已应用电渣重熔工艺生产合金钢棒材、钢丝、板材、管材和曲轴、模具等合金钢坯。影响它大量推广使用的主要因素是：这种工艺是通过自耗电极在电渣中熔融、滴落而将钢水提纯，再在水冷结晶器中重新凝固来实现，生产率低、电耗高，因而成本较高，以前主要用来生产一些质量要求高的产品。
现在，电渣冶金研究工作者发现，电渣对钢液的提纯主要通过电渣与钢液接触面实现，只要采取措施保证电渣与钢水充分接触，许多合金钢坯可以通过电渣熔铸工艺直接生产。这样，就可以将生产率大大提高，而电耗降到电渣重熔的20％左右，并且可以生产一些壁厚小、形状复杂的钢坯，为电渣冶金的推广应用创造了条件。
北京远东电渣熔铸研究所在国内外电渣冶金理论和实践基础上，经过多年研究、试验，开发出一种适合国情的金属模电渣熔铸和电渣离心浇铸工艺与设备，使用这种技术成功地制造出高速钢辊环、不锈钢法兰、模具钢坯等合金钢制品。
使用这种电渣熔铸工艺，可以成功地实现近终成形，缩短流程：原料—电炉冶炼—电渣熔铸—热处理—粗加工—热处理—精加31-成品。这样做的好处：一是可以方便地回收利用同钢种废料，降低成本；二是减少了近2/3工序，特别是开坯和锻轧前多火加热，能耗下降2/3以上；三是无浇口冒口成型，从钢水到模具毛坯的金属利用率提高到80％，比传统工艺提高一到二倍以上；四是钢坯质量好，各向同性和力学性能达到或超过同钢种锻造坯水平。
另外，这种工艺实质上是一种适合研制精细合金产品的高新技术，技术起点高，又有很强应变能力，能够小规模起步，以市场为导向、效益为中心、灵活调整产品结构，是一种颇具潜力的特钢生产发展模式。
特钢之所以为“特”，是因其用途、成分、组织、性能都与普钢有较大区别，工艺也不同。尤其是一些高合金钢，技术含量大、附加值高，但订货批量小、品种规格多，并要求交货及时、质量好、价格合理。然而，大型特钢厂一般用大电炉熔炼，按普钢和低合金钢工艺生产时，成本高于使用转炉的普钢厂，质量也难以保证。用传统特钢工艺生产时，又因流程长、能源和原辅料消耗大、设备、人工及管理费用高，使成本太高，利润很低，批量小时甚至赔本。因此，不少特钢厂要求定货量至少几十吨才生产，有的特钢厂甚至规定1000吨以下定货不接。鉴于特钢厂目前经济、技术情况，这种做法可以理解。但是在市场经济下，这样的企业难以生存，更不用说发展。
因此，目前不是特钢没有市场，而是国内特钢工艺普遍还比较落后，产品品种规格少、质量差、价格高，缺乏竞争力。例如，模具在汽车、塑料等工业生产中起着重要作用，我国每年在模具方面消耗的钢材总量超过40万吨，仅江、浙、闽、粤消耗模具钢近20万吨。据报道，中国模具市场越来越大，去年模具制造业产值达到400亿元，平均以年14％左右速度递增，拉动了模具钢市场价格上涨，同去年相比，一般涨幅350-500元/吨，高的甚至达到800-1000元/吨。
辊环在工业生产中也有着广泛用途。以轧钢行业为例，型钢轧机组合轧辊、高线预精机、精轧机、Y型轧机、无缝钢管张减径机组、型钢矫直机、锻轧机、冷弯型钢机组等都需要消耗大量高耐磨辊环。不仅金属材料轧制，轴承制造、造纸、食品、榨油等行业也都大量使用辊环。据不完全统计，目前国内各行业辊环消耗量5万吨左右，产值超过30亿元。
市场这样好，为什么不像其它产品那样厂家趋之若鹜?恐怕是因为与其它一些特钢产品一样，技术生存在下列问题：
一是流程长。传统特钢生产工艺环节过多，即：原料—电炉冶炼—铸锭—修磨—加热—开坯—再加热—轧制—热处理—发货—运输至工模具厂—备料—加热—锻造出毛坯(中间经一火；二火或三火加热)—热处理—粗加工—热处理—精加工—成品。
二是成材率低。高合金工模具钢适合压力加工的温度区间窄，需要多火加热，有的太脆，有的又太“粘”，因而成材率低。从钢水到棒材为70％-75％，棒材再锻为模具毛坯，然后机加工为成品，成材率为30％-50％。这样，从钢水到模具毛坯成品金属利用率为21~37.5％，有的连10％都不到。
这样就导致国内模具生产能耗大、金属利用率低、生产成本高，难于参与竞争。另外，特钢市场不如普钢大，而且技术含量高、进步快。如果投资大、工期长，又不能根据市场需求变化灵活调整品种规格，也许投产之日就是企业破产之时。特钢企业盛传的“不改造等死，改造早死”，说的就是这个意思。
特钢企业要生存、发展，不能走普钢规模经济的老路，产品不靠多而要靠精，必须在保证质量的基础上尽量降低工程投资和生产成本。降低投资和成本最有效的措施就是缩短流程、节能降耗并提高金属利用率。
近终形技术就是在这种背景下产生并发展起来。目前，普钢和一些特钢的“熔炼+炉外精炼+近终形连铸+连轧”工艺，已得到广泛应用并取得显著效果。特钢批量大的可以按这种工艺生产(工艺和设备需要根据钢种特性适当调整或改造)，甚至用转炉+炉外精炼代替电炉熔炼。但这样一来，这个市场也就容易被规模大、成本低的普钢厂挤占。对于批量小、规格品种多的钢种，可以采用电渣重熔或电渣熔铸近终成形技术。
电渣熔铸和电渣重熔是一种使用电渣冶金技术提纯钢水的技术，不仅减少钢中夹杂，还能改善它的组织，毋需反复加热、锻轧而使钢坯质量达到甚至超过锻钢，从而缩短流程、大幅度降低能源和金属消耗。对于一些合金含量高、难于进行锻造、轧制、切割、焊接等加工的钢材降低成本效果显著。
在国外和我国北京、上海、抚顺、太原、西宁、昆明等地，冶金、机械厂及一些军工企业早已应用电渣重熔工艺生产合金钢棒材、钢丝、板材、管材和曲轴、模具等合金钢坯。影响它大量推广使用的主要因素是：这种工艺是通过自耗电极在电渣中熔融、滴落而将钢水提纯，再在水冷结晶器中重新凝固来实现，生产率低、电耗高，因而成本较高，以前主要用来生产一些质量要求高的产品。
现在，电渣冶金研究工作者发现，电渣对钢液的提纯主要通过电渣与钢液接触面实现，只要采取措施保证电渣与钢水充分接触，许多合金钢坯可以通过电渣熔铸工艺直接生产。这样，就可以将生产率大大提高，而电耗降到电渣重熔的20％左右，并且可以生产一些壁厚小、形状复杂的钢坯，为电渣冶金的推广应用创造了条件。
北京远东电渣熔铸研究所在国内外电渣冶金理论和实践基础上，经过多年研究、试验，开发出一种适合国情的金属模电渣熔铸和电渣离心浇铸工艺与设备，使用这种技术成功地制造出高速钢辊环、不锈钢法兰、模具钢坯等合金钢制品。
使用这种电渣熔铸工艺，可以成功地实现近终成形，缩短流程：原料—电炉冶炼—电渣熔铸—热处理—粗加工—热处理—精加31-成品。这样做的好处：一是可以方便地回收利用同钢种废料，降低成本；二是减少了近2/3工序，特别是开坯和锻轧前多火加热，能耗下降2/3以上；三是无浇口冒口成型，从钢水到模具毛坯的金属利用率提高到80％，比传统工艺提高一到二倍以上；四是钢坯质量好，各向同性和力学性能达到或超过同钢种锻造坯水平。
另外，这种工艺实质上是一种适合研制精细合金产品的高新技术，技术起点高，又有很强应变能力，能够小规模起步，以市场为导向、效益为中心、灵活调整产品结构，是一种颇具潜力的特钢生产发展模式。
