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  发展我国高速钢的战略分析(上)            【字体:
发展我国高速钢的战略分析(上)
作者:Mold Sou…    文章来源:Mold Sources    点击数:    更新时间:2008-5-18    

高速钢制品—刀具、模具、轧辊等,是资源、技术和劳动密集型的产品。扩大高速钢制品产量适应国情,符合可持续发展战略方针。
对高速钢的发展而言,包括量的增长和质的提高。就当前而言,质的提高是当务之急。

我国拥有丰富的钨、钼、钒资源,怎样用高新技术生产优质工具钢—高速钢、模具钢、基体钢,进而深加工成刀具、量具、模具和轧辊等成品,满足国内需要,进入国际市场取代资源出口,这不仅是当务之急,而且是一个具有深远意义的战略发展问题。

     我国钨钼钒的资源优势

    1 钨资源的形势

    我国金属钨储量145万t(基础储量292万t),占世界总储量的57.5%,产量及出口量均居世界第一,具有举足轻重,左右世界钨市场的能力,但近年来由于无序开采,盲目资源出口,使钨业陷入困境。2003年出口钨精矿,中间产品APT,钨酸及钨铁占出口金额的62.8%。

    2 钼资源的形势

    我国金属钼储量高达183.98万t(基础储量330.2万t),产量居世界第二,陕西金堆城、河南滦川钼矿床之大是世界所罕见的。我国用于钢铁工业的钼占总产量的77%。我国钨钼矿很多系共生矿,要采用湿法冶金方法分离殊为困难,对于钢铁工业生产高速钢和模具钢,钨和钼均为有价合金元素,可部分替换,不必致力于分离。

    3 钒资源形势

    我国钒资源丰富,仅攀枝花钒钛磁铁矿区就有V2O5资源储量达2500万t,近年攀枝花钢铁公司在转炉提钒上应用新技术、提高钒渣的品位,成为世界三大产钒企业之一。湖南、湖北、四川和安徽4省石煤伴生钒资源储量达2000万t之多,正待开发。

    钒的主要用途在钢铁工业,在低合金钢、工具钢和其他合金钢中用量占87%。在钛合金中用作合金元素,如Ti6Al4V,Ti6Al6V2Sn,Ti8AlMoV合金用于驱动装置构件、飞机船舶骨架结构及反应堆材料。

    最近微合金化HSLA钢总量在全球达1亿t,钒是重要微合金化元素,用量急剧增大。国内随建筑业的发展Ⅲ级螺纹钢筋HRB400需用激增,不少钢厂简单地采用在Ⅱ级钢筋20MnSi 的基础上加V-N合金合金化,吨钢用量虽少,若我国每年2200万t钢筋全采用加V-N合金化,战略合金元素V资源将耗尽,势必引发资源危机。为此,笔者正致力于开发新的增氮强化剂,取代V-N。

    4 钨铁、钼铁的出口是变相资源出口

    仲钨酸铵由于执行了国家出口配额制,1997年以来出口量受控制,而价格逐渐回升。鉴于外经贸部解除了对铁合金配额限制,误将钨铁、钼铁视为一般铁合金,钨铁出口量剧增,由1996年656t到2003年达6028.6t,7年的时间增

长了9.2倍。

    全部用新料1tW75的钨铁可以供冶炼12tM2高速钢,而通常电炉用40%返回料,1tW75的钨铁可冶炼20tM2高速钢。那么,6000t钨铁可冶炼12万t高速钢,这种畸形现况,必须立即纠正,建议外贸部门将钨铁编回配额制。

    1t钨铁冶炼综合电耗大于4000kW·h,排放大量CO2(300m3/t),SO2,NOx。环境负荷ELV很重。因此钨铁、钼铁大量低价出口,不仅使资源优势丧失,又使我国沦为西方发达国家转移污染的场所。

 

    高速钢及模具钢的重要性

    1 高速钢刀具

    根据世界工具协会统计,以切削刀具为例,高速钢刀具占总销售额的71.26%(含W、Mo),硬质合金刀具(含WC、Mo2C及WSi2、MoSi2)占28.24%,而各类陶瓷刀具(氧化铝陶瓷、氮化硅-氧化铝陶瓷、立方氮化硼聚晶)仅占0.5%。高速钢问世至今已有近百年历史,合金化与制造工艺不断有发展,但材料基本成分变化不大,高速钢长盛不衰基于以下4点原因:

    (1)韧性和加工塑性比硬质合金刀具高一档次。硬质合金多用于车刀刃头形状简单刀具,而高速钢可用于铣刀、拉刀、丝锥、带锯锯条等复杂刀具;

    (2)高速钢制备工艺日益完善:为提高材料纯净度和均匀性方面采用电渣重熔精炼、微合金化、快速凝固及表面涂层等新技术的发展;

    (3)价格低廉;

    (4)可回收再利用。

    钨系高速钢如美国ASTMT1钨的质量分数为18%,日本JISSKH3钨的质量数为18%,德国DINS18-1-2-5钨的质量分数为18%。钨钼系高速钢如美国ASTMM2w(W+Mo)=11%,日本JISSKH53w(W+Mo)=11%,德国DINS7-4-2-5w(W+Mo)=11%。

    高速钢热处理后有大量碳化物相析出(MC、M6C、M2C、M23C6等),制成刀具在600℃左右红热温度下具有较高硬度(HRC>60),保持良好的切削性能。因此,高速钢广泛应用于车刀、钻头、铣刀、拉刀、插齿刀、绞刀、丝锥和锯条。特别由于高效自动机床、高速切削机床、积木式机床的发展以及难切削材料应用扩大,如高温合金、钛合金、超高强度钢材切削加工对高速钢需求日益扩大。

    根据OECD统计,2003年全世界高速钢钢材产量达22万t,我国产量居世界第一,特钢协会统计2003年钢锭达77236.33t,钢材59332.7t,(含非协会民营企业的总钢材产量,达6.4万t),其中2

3726.5t制成钻头、立铣钻及锯片出口,4万t满足国内需要。但某些高档次产品如轿车加工用的超硬高速钢仍需进口。

    2 高速钢模具

    目前家用电器零件约80%用模具加工;机电工业中70%零件用模具加工;塑料制品、陶瓷制品、橡胶制品、建材、耐火材料大量采用模具成型。一种中型载重汽车改型即需4000多套模具,净重2000多吨。20世纪80年代,日本、德国、美国等发达国家模具工业总产值已超过机床总产值。目前世界模具总产值约660亿美元,日本称“模具是促进社会繁荣的动力”;德国称“模具是工业发展的基石”。

    模具钢普遍含钼、钒等金属元素。特种热作模具钢含较高的钨:国产3Cr2W8Vw(W)7.5%~9.0%,美国ASTMH21w(W)8.5%~10.0%,日本热作模具钢JISSKD5w(W)9%~10%,英国热作模具钢BH26w(W)17.5%~18.5%,法国热作模具钢Z30WCV9w(W)8.5%~9.5%。

    2003年我国14家特钢厂生产合金模具钢:Cr12Mo1V1(D2)、CrWMo(O1)、3Cr2W8V(H21)、5CrNiMo、5CrMNMO、4Cr5MoSiV1(H13)、4Cr5MoSiV(H11)、3Cr2Mo(P20)和3Cr2NiMnMo(718)等模具钢23万t,其中H21(3Cr2W9V)由于w(W)9%,具资源优势,出口量最大,用于热作模具及压铸模。

    3 高速钢作构件基体

    要求高硬度,高耐磨性的冷挤压冲头,冷轧轧辊曾采用高速钢来制造,但往往又由于其韧性差而过早失效。近年来为提高它的韧性而研究发展了基体钢,基体合金化学成分及淬火后基体组织与高速钢近似,但碳的质量分数减少,钢中共晶碳化物量少,碳化物尺寸细小,分布均匀。我国发展6W18Cr4V及6W6Mo5Cr4V等半碳高速钢。

    高级航空用轴承一直采用W18高速钢。近年由于温室效应,地球变热,空调制冷设备飞速发展。因此,空压机叶片用高速钢叶片的需求逐年上升,世界潜在市场达4万t/a。

 

    我国高速钢的生产现状与存在问题

    1 我国高速钢产量

    2003年创我国历史的最高水平。我国高速钢1985~2003年产量的增长见表1。根据OECD统计2003年实际高速钢钢材达22万t,我国实产钢材6.4万t(部分民营企业未进入行业统计),占世界29.1%,居世界首位。江苏天工集团2003年高速钢产量达23008t,超过法国欧拉司蒂(Erasteel)处于国际领


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