“2017年全国高品质特殊钢生产技术研讨会”于2017年4月25－27日在湖北武汉召开。会议的主题是：“精细产品质量控制、加强产用衔接服务、探索绿色智能制造。”来自全国大专院校、科研院所、特钢生产和用户企业等30多个单位近170人参加了本次会议。

会议主要就以下几个方面进行了交流。

一、特殊钢生产及质量控制的进展与问题

我国是钢铁大国，但在特殊钢生产及产品质量仍存在很大不足，还不能完全满足装备产业发展的需求。老牌的工业化国家，其基础材料产业是伴随着工业化过程逐渐发展起来的。我国则面临着装备的跨越式发展对材料特别是基础原材料更高的性能需求。

钢铁研究总院刘浏教授指出，近几年，国内特殊钢质量有明显进步，主要表现为钢材纯净度提高，以轴承钢为例，不少钢厂对钢中T.O和[S]的控制达到国际先进水平，钢中[Ti]和[P]的控制偏高。与钢的纯净度相比，夹杂物的控制水平差距较大，主要表现为不能完全消除钢中A类、B类和D类夹杂，造成钢中最大夹杂物尺寸高于日本轴承钢，影响钢材疲劳寿命。

轴承钢中大型夹杂主要来源：①钢水卷渣：可分为精炼卷渣和结晶器卷渣，是Ds和B类粗系夹杂的主要来源，占大型夹杂物总数的78.2%。其中精炼卷渣占72.2%，结晶器卷渣占27.78%。。②精炼中渣钢反应产生的内生夹杂：也是大型夹杂的主要来源之一，占13.04%。。③凝固过程中围绕细小氧化物夹杂沉淀析出的Ti(C,N)夹杂和硫化物夹杂，占大型夹杂来源的8.7%。

控制大型夹杂物可以通过以下途径：

（1）优化搅拌工艺，促进夹杂物聚合上浮并避免大量卷渣。

（2）降低精炼过程渣钢还原势，抑制内生夹杂产生。

（3）加强钢水保护，避免二次氧化使浇注过程中夹杂物数量增加。

（4）采用无渣浇注技术，避免中包浇注过程中进一步卷渣。

生产高品质特殊钢要采用高拉碳出钢，降低钢水aO≤150ppm；降低炉外精炼渣钢还原势，避免大量产生内生夹杂；采用各种措施避免卷渣夹杂并尽可能降低[Ti]；凸辊压下实现铸坯中心负偏析，明显提高内部质量。以上工艺不仅能提高特殊钢质量，而且降低了生产成本。

钢铁研究总院的范建伟博士通过对比夹杂物形成原因指出，转炉生产非调质钢控制硫化物夹杂可采取以下措施：

（1）优化炼钢工艺，降低钢中氧含量；

（2）强化精炼末期Ca处理，提高以内生夹杂为核心的硫化物数量；

（3）适当降低连铸过热度，强化结晶器电磁搅拌，以细化铸坯组织减少枝晶偏析。

在特钢生产中，除严格控制夹杂物外，微合金添加也能显著改善钢材性能。铌与钒有相似的特性，且储量丰富，所以用铌微合金在特殊钢生产中得到广泛应用。虽然中国铌微合金化钢发展取得了很大成就，但在汽车钢、结构钢和特钢等方面仍然存在很大的发展空间。如中信金属和其他合作单位合作开发了众多铌微合金钢，包括管线、海工、乘用车、商务车、建筑和不锈钢等多种高性能钢。同时还开发了含铌齿轮钢和弹簧钢等，含铌齿轮钢晶粒的细化及均匀化可显著改善齿轮的疲劳寿命，含铌弹簧钢良好的疲劳性能源自铌对晶粒细化和稳定钢中碳化物的双重作用，从而在保证钢板强度的同时，提高了材料的韧性，使疲劳性能提高了40%。铌合金在不锈钢生产中也有很好的利用，含Nb铁素体钢相较于含Ti钢有如下优点：高纯，氧化物夹杂更少，几无水口结瘤，粘辊几率更低，热轧带卷表面质量更好；析出相尺寸更小。

二、特殊钢用户使用要求及评价

特殊钢加工制备成轴承钢、齿轮钢、模具钢、海洋、船舶及汽车零部件等等被广泛应用在各个领域。特钢用户对特钢产品有何要求及如何评价特钢产品是特钢生产企业需努力的方向。

二汽专家介绍了汽车零部件可靠性试验主要包括以下几个方面：

（1）材料常规检验：化学成分、纯净度、晶粒度、淬透性、机械性能；

（2）工艺性试验：成型性（冷/热顶锻）、加工性能、热处理工艺性能、焊接性能、表面处理等；

（3）零件性能试验：单品试验——扭转疲劳、弯曲疲劳、接触疲劳等；

（4）总成试验:发动机总成、变速箱总成、驱动桥总成、传动轴总成、悬架弹簧总成等；

（5）搭载道路试验。同时还指出，材料的纯净度和晶粒度主要影响齿轮的弯曲疲劳性能、接触疲劳性能和抗过载能力；淬透性主要影响齿轮的弯曲疲劳性能、抗过载能力和齿轮精度；带状组织主要影响齿轮的精度。影响汽车前轴疲劳性能的主要因素：材料的表面质量、淬透性、晶粒度。

天马轴承的专家指出，目前我国轴承产品质量与国外还有较大差距。轴承是国家重大技术装备的关键零部件，目前轿车、高铁、风电、精密机床、燃气轮机、大型机械主轴配套轴承等重型装备用的高端轴承长期依靠进口。国产关键轴承与国外等先进国家轴承在使用寿命、可靠性、Dn值及耐温等方面存在较大的差距。我国高端轴承的使用寿命仅仅是国外的1/5～1/4，整体水平远远落后于国外。

（1）汽车轴承寿命低：国外汽车变速箱轴承使用寿命50万km，而国内不到10万km。高档轿车变速器、变向节及轮毂轴承全部进口。

（2）高铁轴承靠进口：目前我国高铁客运专线达1.2万km，保有量约1.2万辆，铁路轴承，国内企业（不包括合资企业）只能生产160km／h以下的轴承，实际在线的只有120km／h以下的轴承；我国高铁是世界上最发达的，但是所有高铁上的承载轴承，没有一套是国产的。城市轨道交通轴承全部进口。

（3）机床轴承速度低：国外高速机床主轴轴承的Dn值可达到4×10⁶，而我国不超过2.5×10⁶。高速精密数控机床轴承全部进口。

（4）轧机轴承寿命低：我国钢铁产量世界第一，轧机轴承的寿命仅仅800h，远低于国外的8000h。在轧钢量、轧制力和稳定性等方面差距较大。

（5）大型风电轴承进口：我国已经成为风电产业和风电应用大国，但2MW以上风电用主轴轴承和增速器轴承，全部从瑞典SKF、德国FAG、美国TIMKEN和日本NSK等进口。

在高端轴承如机床主轴轴承，燃气轮机轴承等全部使用进口轴承。高端轴承大量使用进口轴承的原因除了设计者怕冒风险外，真正的原因是国产轴承寿命短，可靠性差，耐高温温度低。。而影响轴承寿命和可靠性主要取决于轴承的制造精度和使用的材料。轴承钢是制造轴承的基础材料，随着装备制造水平的提高，对轴承材料的服役性能等提出了新的要求，尤其是国家“装备制造2025”计划的实施。

同时他还指出，①目前我国轴承标准制定标准太低，主要是特钢生产企业编订，和用户企业实际使用要求相差甚远；②产品检测设备及手段相对落后，尤其是对夹杂物的数量和级别判断多采用人工显微镜目视检测，受人为因素影响很大，严重限制了我国轴承钢质量的提高。纯净度是影响轴承钢性能的最大影响因素，要达到目前市场需要的质量要求，轴承钢生产企业需要特钢生产企业生产氧含量O≦6ppm、夹杂物尺寸≦15um（Ds≦0.5级）的高碳铬轴承钢。

中铁大桥设计院专家介绍了我国桥梁用钢也得到了快速发展。2000年建成通车的芜湖桥结束了桥梁结构钢依靠进口的历史，采用国产钢材，中国建造了大量的公路、铁路及城市钢桥。采用低碳、微铌技术路线研发应用了HPS-Q370qE实现了高性能桥梁结构钢的系列化，目前中国已经具有了三个等级的高性能桥梁钢。同时他还指出，目前钢材价格下降、劳动力价格增长，常用跨度钢桥具备了竞争力，将有较大的增长空间。

三、特殊钢发展方向及智能制造

北京科技大学朱荣教授主要讲述了智能化设备在电炉炼钢中的应用情况及今后的发展方向。包括智能配料和智能废钢预热及连续加料装置，还分别列举了多种智能供电技术和集束供氧及喷粉技术。自行开发的USTB底吹搅拌技术,初步试验证实底吹Ar可降低氮含量10%～20%，而采用底吹CO₂时，脱氮速率常数是底吹Ar时的3.2～9.6倍，氮含量可稳定控制在50ppm。还有余热回收、烟气分析及过程及终点智能控制系统，随着我国废钢量的不断增加，电炉炼钢也将有更大的空间，从而绿色智能化炼钢技术也将在电弧炉炼钢中得到广泛应用。

淮钢特钢的专家主要总结了企业在生产中提质增效的管理与实践，首先是加强企业质量文化建设，提高员工质量意识，建立健全质量严惩机制，从源头原料抓起，提出6s精益管理理念，抓好质量瓶颈问题攻关，加快新品开发步伐，并强化“以顾客为中心”的服务意识，提升服务能力，打造一流特钢企业。

同时来自全国特钢生产企业，新冶钢、莱钢特钢、马钢、宝钢、鞍钢、青岛特钢等也都介绍了特钢生产现状及特钢智能制造等方面的进展。

高品质特殊钢作为重大装备制造、重大工程建设、国防军工和航空航天等关键领域所需核心材料、关键材料得到了快速发展，部分特钢产品产量已跃居世界第一位。然而，与世界先进水平相比，我国特钢行业仍然存在着资源利用效率低、产品质量稳定性差和服役寿命低、低端产品过剩、材料设计与制造的数字化、智能化水平有待提高等问题。希望通过此次会议，使特钢生产企业和特钢用户建立更紧密的联系，全面提升产品质量、稳定产品性能，满足更多用户需求。

（中国金属学会 生产技术与书刊部）