高品質(zhì)特殊鋼技術(shù)發(fā)展和思考課件

高品質(zhì)特殊鋼技術(shù)發(fā)展的思考鋼鐵研究總院董瀚2013年7月31日長春高品質(zhì)特殊鋼技術(shù)發(fā)展的思考鋼鐵研究總院高品質(zhì)特殊鋼是發(fā)展方向高質(zhì)量高性能環(huán)境友好低成本窄化學(xué)成分高純凈度高均勻度組織控制高尺寸精度高表面質(zhì)量力學(xué)性能強(qiáng)度和韌性服役性能疲勞/延遲斷裂/腐蝕/蠕變工藝性能冷熱加工生產(chǎn)/加工/應(yīng)用過程中穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)地回收利用生產(chǎn)/加工/應(yīng)用過程中成本低高品質(zhì)特殊鋼是發(fā)展方向高質(zhì)量高性能環(huán)境友好低成本窄化學(xué)成分力特殊鋼行業(yè)近期關(guān)注原材料流程裝備工藝鋼材深加工應(yīng)用環(huán)保特殊鋼行業(yè)近期關(guān)注原材料流程裝備工藝鋼材深加工應(yīng)用環(huán)保特殊鋼行業(yè)近期關(guān)注提高質(zhì)量窄化學(xué)成分、高純凈度、高均勻度、精細(xì)組織、高尺寸精度、高表面質(zhì)量高端品種高鐵輪對、能源裝備、大型飛機(jī)、石油化工、武器裝備……流程再造資源供應(yīng)、環(huán)境保護(hù)、市場需求物質(zhì)、能量、時間、空間新型材料高強(qiáng)高韌鋼、長壽命鋼、低成本鋼鋼材—零件一體化技術(shù)特殊鋼行業(yè)近期關(guān)注提高質(zhì)量窄化學(xué)成分、高純凈度、高均勻度、精高品質(zhì)特殊鋼的關(guān)鍵技術(shù)高潔凈度化學(xué)冶金與精確控制化學(xué)成分技術(shù)凝固過程的潔凈度與均勻度控制技術(shù)板（方、圓）坯連鑄、大錠型模鑄、大錠型電渣的凝固控制技術(shù)高品質(zhì)特殊鋼的軋制（鍛造）工藝技術(shù)提高鋼材尺寸精度與表面質(zhì)量在線熱處理技術(shù)后步精整熱處理技術(shù)研究組織調(diào)控技術(shù)與缺陷檢測控制技術(shù)特殊鋼品種的應(yīng)用技術(shù)研發(fā)建設(shè)品種、工藝流程、裝備、在線檢測技術(shù)集成的生產(chǎn)示范線，推動特殊鋼技術(shù)整體的進(jìn)步高品質(zhì)特殊鋼的關(guān)鍵技術(shù)高潔凈度化學(xué)冶金與精確控制化學(xué)成分技術(shù)特殊鋼產(chǎn)品需要關(guān)注的共性問題特殊鋼的潔凈度水平特殊鋼產(chǎn)品的均勻度模具鋼等向性齒輪鋼帶狀組織、淬透性帶寬特殊鋼產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性特殊鋼產(chǎn)品的尺寸精度特殊鋼產(chǎn)品需要關(guān)注的共性問題特殊鋼的潔凈度水平產(chǎn)品的穩(wěn)定性和一致性生產(chǎn)工藝流程的不斷優(yōu)化品種開發(fā)能力、特殊鋼關(guān)鍵品種的特征關(guān)鍵工藝技術(shù)，尤其與設(shè)備的相關(guān)性生產(chǎn)工藝流程的在線控制，尤其是成分的精確控制，軋制模型的動態(tài)調(diào)整在線熱處理、在線探傷、在線精整原材料品質(zhì)產(chǎn)品的穩(wěn)定性和一致性生產(chǎn)工藝流程的不斷優(yōu)化特殊鋼產(chǎn)品的均勻度碳和合金元素的分布均勻分布夾雜物（硫化物、氧化物）分布不均勻鋼材硬度分布需更加均勻，提高加工性能化學(xué)成分的偏析控制降低熱處理變形特殊鋼產(chǎn)品的均勻度碳和合金元素的分布均勻分布特殊鋼產(chǎn)品的尺寸精度使用高精度軋機(jī)，如kocks軋機(jī)，提高棒材的尺寸精度生產(chǎn)高精度管材，采用同樣牌號的鍋爐管，使用國內(nèi)管材的機(jī)組效率需要提高扁鋼邊角銳度需要達(dá)到先進(jìn)水平特殊鋼產(chǎn)品的尺寸精度使用高精度軋機(jī)，如kocks軋機(jī)，提高棒技術(shù)的支撐作用

市場需求與企業(yè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品質(zhì)量鋼材品種工藝技術(shù)生產(chǎn)流程技術(shù)的支撐作用

市場需求與企業(yè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品質(zhì)量鋼材品種工藝技術(shù)生特殊鋼的生產(chǎn)工藝流程特殊鋼的生產(chǎn)工藝流程普鋼建成了先進(jìn)流程（濟(jì)鋼）普鋼建成了先進(jìn)流程（濟(jì)鋼）形成了先進(jìn)鋼鐵生產(chǎn)工藝流程普鋼長形材高爐—轉(zhuǎn)爐—連鑄—熱連軋—鋼筋、線材、型鋼普鋼薄鋼板高爐—轉(zhuǎn)爐—精煉—連鑄—熱連軋—冷連軋—薄板熱軋中厚板轉(zhuǎn)（電）爐—連（模）鑄—熱軋—熱處理—鋼板不銹鋼薄鋼板三步法冶煉—連鑄—熱連軋—冷連軋—不銹鋼薄板特鋼長形材電（轉(zhuǎn)）爐—精煉—連鑄—連軋—精整熱處理—棒線材特鋼鍛材特冶—模鑄—快鍛—徑鍛—熱處理—粗加工—鍛材無縫鋼管電爐—精煉—連鑄—軋管—精整熱處理—鋼管形成了先進(jìn)鋼鐵生產(chǎn)工藝流程普鋼長形材高爐—轉(zhuǎn)爐—連鑄—熱連軋形成特殊鋼材的專業(yè)化生產(chǎn)線棒線材電爐（轉(zhuǎn)爐）冶煉—精煉—連鑄—棒線材連軋—精整熱處理板帶材三步法冶煉（電爐＋K-OBM-S轉(zhuǎn)爐＋VOD精煉）—板坯連鑄—熱連軋—冷軋—酸洗連續(xù)退火無縫鋼管冶煉—精煉—坯料—環(huán)形爐加熱—穿管—軋管—加熱—減定徑—探傷精整鍛材鍛件冶煉—精煉—模鑄（連鑄）—快鍛（徑鍛）成材—鍛件加工形成特殊鋼材的專業(yè)化生產(chǎn)線棒線材電爐（轉(zhuǎn)爐）冶煉—精煉—連鑄按合金、性能和產(chǎn)量劃分特鋼優(yōu)特鋼合金不銹鋼合金特鋼生產(chǎn)和應(yīng)用量按合金、性能和產(chǎn)量劃分特鋼優(yōu)特鋼合金不銹鋼合金特鋼生產(chǎn)和應(yīng)用特鋼企業(yè)類型按材型分按流程分棒線材無縫管材中厚板板卷鍛材鍛件粉末冶金鐵水轉(zhuǎn)爐住金小倉V&MHüttenwerkeKruppMannesmannSSABDillingerHüttenwerkeNisshin廢鋼電弧爐日本大同Republic德國LSWTenarisV&MIndusteelAcerinoxOtokumpuSidenorDEW日本愛知Georgsmarienhütte特殊冶金CarpenterDEWSandvikSumitomoSMCATILatrobeA&DErasteelCrucible特鋼企業(yè)類型按材型分棒線材無縫管材中厚板板卷鍛材鍛件粉末冶金特殊鋼是不斷發(fā)展的新材料因為需求在不斷發(fā)展如汽車、能源、武器等特殊鋼是不斷發(fā)展的新材料因為需求在不斷發(fā)展特殊鋼

工業(yè)基礎(chǔ)材料和不斷發(fā)展的新材料軸承鋼產(chǎn)量400萬噸/年高速鋼產(chǎn)量10萬噸/年特殊鋼

工業(yè)基礎(chǔ)材料和不斷發(fā)展的新材料軸承鋼產(chǎn)量400萬噸/特鋼產(chǎn)品的主要發(fā)展方向抵抗溫度環(huán)境—溫抵抗載荷作用—力抵抗腐蝕失效—蝕適應(yīng)多種工藝加工—藝裝備的服役溫度向超高溫和超低溫兩個極限方向發(fā)展，需要耐650度以上溫度的耐熱鋼，耐-196度的低溫鋼。要求開發(fā)高溫穩(wěn)定性好的特鋼和低溫韌塑性高的特鋼裝備的高性能化和輕型化要求提高鋼材的強(qiáng)度，安全性和可靠性要求提高塑性和韌性，以及高強(qiáng)度化后所導(dǎo)致的疲勞破壞和延遲斷裂問題使用環(huán)境日益苛刻（工業(yè)大氣、工業(yè)廢水、海水等相關(guān)裝備的環(huán)境腐蝕現(xiàn)象日益嚴(yán)重），對耐腐蝕性能提出了更高需求加工制造的自動化和高效率化需要特鋼具有良好的加工性能，如熱變形性能、切削性能、冷彎性能、焊接性能等，易于加工制造特鋼產(chǎn)品的主要發(fā)展方向抵抗溫度環(huán)境—溫抵抗載荷作用—力抵抗腐案例案例Sanyo的夾雜物評估技術(shù)

從高潔凈鋼到超高潔凈鋼Thelargestinclusionsobservedineachofthirtysampleswitha100mm2testareaConventionalhighcleanlinesssteel(oxygencontent:5ppm)Premiumcleanlinesssteel(oxygencontent:5ppm)Sanyo的夾雜物評估技術(shù)

從高潔凈鋼到超高潔凈鋼Thel不銹鋼中氮含量不斷提高不銹鋼中氮含量不斷提高氮合金化不銹鋼

（1Cr22Mn15N）氮合金化不銹鋼

（1Cr22Mn15N）大同特殊鋼公司高均勻度模具鋼大同特殊鋼公司高均勻度模具鋼大同特殊鋼公司非調(diào)質(zhì)鋼技術(shù)大同特殊鋼公司非調(diào)質(zhì)鋼技術(shù)神戶制鋼氣閥彈簧鋼市場占有率逐年提高神戶制鋼氣閥彈簧鋼市場占有率逐年提高Sandvik公司蒸汽發(fā)生器用換熱器管Sandvik公司蒸汽發(fā)生器用換熱器管起落架用超高強(qiáng)度鋼公稱橫截面積cm2方向RmMPaRp0.2MPaA%AKJ/cm2645縱向186015153049645—920橫向1860151530291860151525294340300MAF1410A100起落架用超高強(qiáng)度鋼公稱橫截面積方向RmRp0.2AAK64超高強(qiáng)度鋼發(fā)展超高強(qiáng)度鋼發(fā)展高品質(zhì)基礎(chǔ)件用特殊鋼齒輪鋼1200MPa-1600MPa1500MPa-11000MPa螺栓鋼12.9KISCC30MPam1/216.9KISCC30MPam1/2彈簧鋼1800MPa-10.3b2000MPa-10.5b軸承鋼L10106[O]10-15ppmL10109[O]5ppm高品質(zhì)基礎(chǔ)件用特殊鋼齒輪鋼1200MPa1500MPa螺栓鋼GST技術(shù)提高耐延遲斷裂性能

晶界G+組織S+陷阱控制T—MoV合金化+工藝

GSTtechnologytoimprovedelayedfractureGST技術(shù)提高耐延遲斷裂性能

晶界G+組織S+陷阱控制T—MIST技術(shù)提高抗疲勞性能

FatiguelimitimprovedbyIST

（夾雜I+組織S+陷阱控制T—CrNiMoV合金化+工藝）IST技術(shù)提高抗疲勞性能

Fatiguelimitimp性能提高的潛力以硬度提高為例性能提高的潛力以硬度提高為例Theprecipitationofcarbontemperedat150℃temperedat165℃Theprecipitationofcarbontem極端馬氏體組織

EAF-VIM

4340極端馬氏體組織

EAF-VIM4340ASB組織形貌ASB組織形貌ASB斷口形貌ASB組織形貌ASB組織形貌ASB斷口形貌高分辨原子像高分辨原子像ASB的組織形態(tài)超細(xì)組織衍射斑點100nmASB的組織形態(tài)超細(xì)組織衍射斑點100nm需要關(guān)注鋼的發(fā)展純鐵<111>方向的實測抗拉強(qiáng)度為13.1GPa，（S.S.Brenner,J.Appl.Phys.,27(1956),854.）需要關(guān)注鋼的發(fā)展純鐵<111>方向的實測抗拉強(qiáng)度為13.1G高強(qiáng)度、耐腐蝕

耐高溫、抗低溫性能的極限化發(fā)展成本的持續(xù)降低質(zhì)量的穩(wěn)定性控制……高強(qiáng)度、耐腐蝕

耐高溫、抗低溫性能的極限化發(fā)展特殊鋼怎么辦特殊鋼怎么辦大家的關(guān)注應(yīng)用領(lǐng)域高鐵動車轉(zhuǎn)向架用車輪、車軸、軸承等大飛機(jī)用起落架、結(jié)構(gòu)件、主軸等火電機(jī)組用鋼核電機(jī)組用鋼新能源用鋼軍工用鋼……機(jī)器制造用鋼汽車用鋼海洋開發(fā)用鋼……大家的關(guān)注應(yīng)用領(lǐng)域高鐵動車轉(zhuǎn)向架用車輪、車軸、軸承等機(jī)器制造關(guān)于特殊鋼清晰的各鋼類的發(fā)展方向鋼材質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)國內(nèi)外對標(biāo)企業(yè)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝模糊的有競爭力的產(chǎn)品企業(yè)形態(tài)工藝流程技術(shù)發(fā)展品質(zhì)的發(fā)展方向與用戶的關(guān)系歷史、文化、科技發(fā)展評估關(guān)于特殊鋼清晰的各鋼類的發(fā)展方向模糊的有競爭力的產(chǎn)品案例石鋼的SBQ棒材（專業(yè)化）興澄特鋼的SBQ棒線材（專業(yè)化）美國TIMLEN的軸承鋼與軸承（零部件）方大特鋼的彈簧鋼與彈簧（零部件）久立特材的不銹鋼管材新興鑄管的鑄鐵管（零部件）江蘇興化不銹鋼（產(chǎn)業(yè)集群）……案例石鋼的SBQ棒材