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粉末冶金工具钢生产的发展是嘛

发布时间:2021-07-11 02:11:15 阅读: 来源:塑料托盘厂家

粉末冶金工具钢生产的发展

前言

粉末冶金高速钢(PM HSS)自20世纪70年代初实现工业化生产以来,在钢的品种、质量和产量上已取得长足的进步。继美国Crucible公司和瑞典Stora公司之后,1992年由奥地利B hler钢厂和瑞典Uddelholm钢厂合并组成的伯乐-乌得尔霍姆集团(以下简称B-U集团)异军突起,目前已在世界粉末冶金工具钢(PM TS)生产中占有举足轻重的地位。现在该集团正耗巨资建立新的PM TS生产线。预期,1999年4季度生产线建成投产后,将在PM TS市场上占据更为重要的位置。现将当前世界PM TS的消耗量,以及B-U集团生产的最新发展情况概述于后。

1全球粉末冶金工具钢的消耗量及B-U集团的产量

全球PM TS的消耗量

粉末冶金工具钢包括粉末冶金高速钢、粉末冶金冷作工具钢和粉末冶金塑料模具钢等三大类。在PM TS的总消耗量中,PM HSS约占75%,其余25%为粉末冶金冷作工具钢和粉末冶金塑料模具钢。PM HSS不仅用作切削刀具而且也用于冷作工具。根据来自B-U集团的信息,1998年全球(不包括中国和独联体各国)PM TS的消耗量每年约为9000t。其中PM HSS的消耗量约为67Px——瓦楞纸板原纸的综合环压强度(N/cm);50t,粉末冶金冷作工具钢和塑料模具钢的消耗量约为2250t。这是一个比较确切的数字。

B-U集团PM TS的产量及地位

B-U集团1998年PM TS的销售量占全球总消耗量的19%,为全球第二位PM TS的供应者。1998年该集团销售了约1710t PM TS,其中1280t为PM HSS,430t为粉末冶金冷作工具钢和塑料模具钢。以前B-U集团自己不生产雾化的PM TS粉末,而外购自瑞典和乌克兰的公司。然后自己进行热等静压(HIP)、锻造和热轧等热加工,以及进行材料的精加工和质量检验等。该集团认为,PM TS今后还将有大的发展。因此,从战略上分析,该集团应在自己的工厂中拥有1条完整的现代化PM TS生产线,以期在未来PM TS市场全球竞争上占有更重要的地位。是以,该集团在奥地利的Kapfenberg市伯乐钢厂内投巨资3亿奥先令(折合人民币1.9亿元)于1998年6月奠基建立1条最新的现代化PM TS生产线。其厂房面积为2500m2,办公室面积为430m2,操作工人24名,开两班。计划在1999年4季度建成。俟两项主要新设备(制粉设备及新的HIP设备)安装调试完毕投产后,B-U集团的PM TS产量将占未来市场总量的27%,而且钢的质量将达到一个新的水平。

2 B-U集团新PM TS生产线特点

世界上最早生产PM HSS的冶金厂为70年代初建立的瑞典Stora钢厂(现属法国Erasteel钢厂)和美国Crucible钢厂。稍后,按应对贸易保护主义能力增强照Stora厂的设计,又建造了瑞典ANVAL厂和原苏联乌克兰DSS厂。迄今,PM TS的生产已逐步积累了很多经验,其生产技术也在不断地进步。

B-U集团现在建立的PM TS生产线,不是对以前的PM TS厂的照搬和抄袭,其主要生产工艺将在新设计的先进设备上进行。生产大致分为下述5个工序。

1) 熔炼

熔炼废钢及合金在8t感应炉上进行,见图1。

1.感应电炉 2.中间钢包 3.雾化装置 4.粉末装罐 5.热等静压

图1B-U集团PM TS的生产过程

2) 钢水净化

熔炼钢水的净化在中间钢包中进行。中间钢包为特殊设计,以保证钢水的超高纯净度。此点极为重要,因为提高钢的净化程度,可减少钢中的非金属夹杂含量,由此PM TS可获得较高的强度和韧性,以及良好的可抛光性。

从图1可以看到,B-U集团采用的方法和目前Stora厂1994年以来采用的新净化工艺基本相同。中间钢包上有石墨电极加热,以保持雾化过程钢水温度的稳定。在钢液上面有一层冶金活性很强的电渣液。中间钢包底部通高纯氮气,以帮助钢中的非金属夹杂物上浮,而为钢液面上的电渣液所吸收。据称此举可减少钢中约90%的非金属夹杂物。

PM HSS中非金属夹杂物减少后可有效提高的强度钢绞线试验机操作要点及韧性,并可减少刀具崩刃。此外,夹杂物减少后还能有效提高钢其可抛光性(可由2.5级提高到0.2级),各种钢种的具体数据见表1。此数据同样适用于粉末冶金模具钢。表1不同钢种的可抛光性

钢种 达到的可抛光级别 ASP2000系列净化的PM HSS 0.2 传统的PM和电渣重熔工具钢 1.5 一般塑料模具钢 2.5 一般冷作工具钢 3.5数据引自Erasteel厂研讨会资料。PM HSS ASP2000

系列为应用净化钢水工艺生产的钢种。

3) 雾化超细钢粉的制备

采用高纯氮气将已净化的钢水雾化成钢粉。所制钢粉颗粒重量约为0.2mg。B-U集团的雾化装置为自行设计,其优点是能生产更细的超细钢粉。采用这种超细的钢粉能生产出经热等静压(HIP)后无需再进行锻造或热轧,而可直接供用户使用的HIP状态的高强度PM HSS,因之可缩短生产周期,降低生产成本。

4) 粉末装罐

雾化的细钢粉在过筛后装入低碳钢罐中,抽真空后焊接密封。

5) 热等静压

B-U集团定购了最新的现代化HIP设备。它有一个高功率的加热器,装罐的钢粉无需预热便可在热等静压机的高压容器中同时被加热(1150~1180℃)及加压(>100MPa)制成钢锭,然后再经锻造和热轧成PM钢材;或直接制成HIP状态的钢材。这种钢材可含有较高的硫含量(0.2%)从而具有很好的可机械加工性,特别是铲削加工性(见表2S039、S059、S069、S079Isomatrix诸钢种)。表2 B-U集团的粉末冶金工具钢牌号

序号 钢种 化学成分/% 注 大类 钢号 C W Mo Cr V Co S 1 高速钢 S390

S039 1.6 10.8 2.0 4.75 5.0 8.0 ≤0.03

0.2 锻或轧材

HIP直接成材 2 S590

S592

1.31

6.3

5.1

4.2

3.0

8.4 ≤0.03

0.2 锻或轧材 3 S059 0.2 HIP直接成材 4 S690

S069 1.44 5.6 5.0 4.1 3.7 — <0.03

0.2 锻或轧材

HIP直接成材 5 S790

S079 1.3 6.3 5.1 4.2 3.0 — ≤0.03

0.2 锻或轧材

HIP直接成材 10 冷作模具钢 K190 2.3 — 1.1 12.5 4.0 — 锻或轧材 11 塑料模具钢 M390 1.9 0.6 1.0 20.0 4.0 — 锻或轧材 12 将发展的高速钢 S392 1.6 10.8 2.0 4.75 5.0 8.0 0.2 锻或轧材 13 S692 1.44 5.6 5.0 4.1 3.7 — 0.2伯乐集团各钢号标法:以S390为例,实为B hler S390 Isomatrix,正文及表中均简写为S390。

3 B-U集团生产的PM TS的牌号和成分

B-U集团目前生产11种PM TS,见表2。包括粉末冶金塑料模具钢B hler M390 Isomatrix、粉末冶金冷作工具钢B hler K190 Isomatrix和9种PM HSS。9种PM HSS为4种基本成分,即S390,S590,S690和S790。前2种含有8%的钴,后2种不含钴但含较高的钒。在成分上S790为美国AISI的M3Ⅱ型,S690为美国AISI的M4型。S590为原瑞典Stora厂的ASP30,世界上各PM钢厂均有此牌号,市场争夺最激烈。只有S390高钒高钴牌号为B-U集团自行开发的最高性能的钢种。这些成分的PM HSS,主要合金元素不变,但根据不同含硫量和HIP后是否锻轧,而派生出2~3个改型钢种。以S590为例,便有S590、S592和S059等3个品种。S590为低硫(S≤0.03%),S592为高硫(约0.2%)品种。这两种PM HSS均为HIP后再经锻造和热轧成材。S059为高硫(0.2%)品种,但经13、具有实验结束后返回初始位置的功能HIP后不再经锻造或热轧,即直接HIP达到所需尺寸。这3种不同的PM HSS可供有不同需要的用户选用。

B-U集团将在此新的PM TS生产线上生产传统的粉末冶金产品,而且还将发展若干新的、对其未来发展具有重要意义的产品。这些新产品现已研制成功,例如表2中的No.11、12、13等钢种,特别是No.11,其铬含量高达20%,耐磨性极好,且具有良好的抗腐蚀性能。(end)

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