国内外特殊钢产业的现状与未来发展

1、国内外特殊钢产业的现状与未来开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,特殊钢具有高纯洁度、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

2、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根本稳定,除瑞典的特殊钢比到达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升,世界先进国家不断采用新工艺、新技术以提升钢的综合性能,并与汽车工业等下游产业增强联系,又推动了特殊钢行业的新产品开发和技术进步.工业兴旺国家在钢产量到达最高点后,其继续开展的共同点是：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,增强研究开发,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

3、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年的开展,从无到有,不断开展壮大,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开展分别作出论述.一,国外特殊钢产业的现状与未来开展1.国外特殊钢开展的历史大概分成如下4个阶段：第1阶段：开展前期.大约在19世纪中叶以前,是现代钢铁业开展的萌芽阶段,技术装备、材料品种都非常落后,只有铸铁、熟铁和田锅炉钢,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

4、们开始在铁中添加合金元素,如铭、馍、钮等,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：技术开展期.从20世纪初到六七十年代,是特殊钢开展最快的时期,奠定了特殊钢开展的一些根本理论、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开展的重要原因,一战时期为军工需要而出现了馍铝钢、铭铝钢、馍铭铝钢；二战中研发的馍铭铝复合钢替代昂贵的馍钢和馍铭钢；20世纪50年代研发出具有优良淬透性的硼钢等.汽车、飞机的创造和普遍应用,进一步促进了特殊钢生产技术的

5、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开展.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开展,对高端特殊钢生产提供了支撑和保证.2 .国外特殊钢开展的现状特殊钢消费量与国家兴旺水平、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拟兴旺的国家和地区.长期以来,国外特殊钢消费需求根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2

6、4%,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,到达近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,近年来随着经济开展也有不同程度的增长.长期以来特殊钢的

7、生产主要集中在极少数兴旺国家,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2021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%.工业兴旺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兴旺国家垄断,其中日本出口量最大,居世界第1位,其2021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

8、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%.30生产国图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：特殊钢厂生产规模确实定是为了实现效益最大化,提升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/aSSAB,特钢无缝管10万t/aTenaris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

9、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效劳和深加工延伸是重要的开展趋势,兴旺国家的特殊钢企业都非常重视,比方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以全连铸为中央的连铸一连轧生产模式.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连铸一连轧力口局部模铸一锻造开坯或局部模铸一初轧/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央生产模式的优点,保存局部模铸,以生产局部尚不能连铸的产品,可以生产大批量产

10、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局部暂时难以连铸的钢种.3模铸一锻造开坯生产模式.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 .国外特殊钢未来开展展望近年来,国际特殊钢市场的竞争非常剧烈,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本钱、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

11、求也越来越迫切.出现以下几方面主要开展趋势：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、低本钱等优势,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

12、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洁度,需要采用钢包精炼加真空循环脱气；常用不锈钢一般采用僦氧炉精炼,而超低碳不锈钢、超纯铁素体不锈钢那么采用真空脱气法进行脱碳处理.冶临方法,结策卤工堀言会里杓国*承承不期期离越以告金工具国惊异祖用工会恬屈眼自笠m拧一般打,电炉转炉一i.f田铲转炉LF就Af电炉轮中I.卜11电惮LF口电热VQO-VADi<1*ASK置炉LFi

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14、4.6%,现在已超过74%,有的厂到达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,随着连铸技术的开展,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,其他大局部钢种都采用连铸工艺生产,有些国家的特殊钢连铸比已到达95%以上.并随着用户对于质量要求的提升,连铸坯断面有越来越大的趋势,见表2.生产厂寄二艺就是H裤蠢±5±rS»日聿山弗例HEAFLFRHCCf立式、疆初切开建轴承铭一场要钢日本大同知方广,LEAFf.FKHCC31号诵,&

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17、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升,并降低了本钱.二,国内特殊钢产业的现状与未来开展1 .国内特殊钢开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工程的需要.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

18、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2021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2021年的4436万t,不锈钢粗钢产量在改革开放之初长期徘徊在2030万t水平,到2021年产量超过1000万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

19、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 .国内特殊钢开展的现状1开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到达了很高水平2021年合金钢产量超过4000万t,兴旺国家仅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

20、调整以适应市场开展的需要.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开展中存在的问题但我国特殊钢行业的整体开展水平,不管工艺技术开展水平、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.学习参考.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：2021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

21、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35万次,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,特别是高性能含钻高速钢比例低,缺乏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

22、企业的先进和较先进的装备比例已经超过85%或到达90%比方太钢的不锈钢,武钢的硅钢.另外,局部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到达80%以上.与兴旺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兴旺国家相比差距大,特别是稳定性差.例如轴承钢O含量,目前我国最好水平到达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

23、定的限制在0.0007%以下,先进企业可以到达0.0005%以下如日本山阳特钢的轴承钢氧含量工0.0004%0.0005%,而O含量0.0005%的轴承钢生产的轴承寿命比0.0030%的产品寿命提升30倍.齿轮钢的O含量国外通常用I定限制在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 .国内特殊钢未来开展展望纵观我国特殊钢的开展历史,从无到有,不断壮大,在满足国家经济开展和国防事业中做出了重要奉献,但是与世界兴旺国家相比,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