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2011-06-22   作者:罗百辉   浏览:1853    放大字体  缩小字体

  新型国产模具钢亟待开发

  我国模具工业进人了快速发展时期,这极大地促进了模具钢生产、应用技术的进步。通过引进先进的设备和技术,已能生产高质量的模具钢,有些钢种的冶金质量已达到国际先进水平,并有少量出口,在国际上享有一定的声誉。但应看到,我国模具钢生产、应用的总体水平仍然较低,存在许多长期没有解决的问题。国产模具钢绝大多数是电炉钢,钢的成分偏析大,纯净度低,碳化物级别偏高,疏松级别超标,模块的纵横向性能相差悬殊。模具钢材料利用率低,原因是钢材中圆棒料占85%以上,锯料、改锻中消耗量大;模块、扁钢、板材等品种很少,精品、制品更少。模具钢改锻效果差,绝大多数改锻仅以模坯达到形状、尺寸为目的,忽视组织改善,以致模坯中仍保留超级别的碳化物和不利的流线分布。模具选材和热处理不当也是模具钢应用中一个突出问题。模具设计、制造者不熟悉材料和热处理,热处理技术人员不熟悉模具工况条件,常常造成选材或热处理工艺不与模具相匹配。此外,热处理工艺执行不严,热处理设备和工艺落后,操作不当造成模具变形、开裂,是普遍存在的。调查表明,模具因选材和热处理不当造成早期失效者占70%左右。表面处理在模具上的应用,除渗碳、渗氮外,其它扩渗处理(渗非金属,渗金属)应用很少,镀膜和喷涂处理应用更少。一些应用又常因种类和工艺选择不当,达不到预期效果,甚至不但无益,反而有害,成为模具钢应用技术中一个薄弱环节。

  目前我国模具选材用钢较为广泛,除了工具钢(碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢)外,还有轴承钢、弹簧钢、调质钢、渗碳钢、不锈钢等,钢种达数十种之多,但常用的只有二十余种,而用量最多的只有八种:Cr12、Cr12MoV、CrWMn、3Cr2W8V、5CrMnMo、SCrNIMo、45、40Cr。据估计,这八个钢号年用量占我国模具钢年总用量的80%。为此,国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉指出,随着工业生产发展和少、无切削工艺广泛应用,对模具钢性能提出了更多、更高的要求,常用钢种已经不能完全满足需要,迫切需要研制和应用新型模具钢。

  近年国内研制了近200种新型模具钢种,如超硬高速钢W10Mo4Cr4V3A1、W6Mo5Cr4VsiA1Nb等;强韧耐磨钢7Cr7Mo2V2Si、Cr8MoV2Ti等;高速钢基体钢65W3Mo2Cr4VNb、5OMo3Cr4SiMnAl等;中碳超高强度钢4Cr5Mo2MnVSi、4Cr3MoMnVNbB等;时效钢25Cr3NiMoAl、10Ni3MnCuAl等;火焰淬火钢7CrSiMnMoV、7Cr2SiMnMoVTiRe等;易切削模具钢8Cr2MnWMoVS、5CrNiMnMoVSCa等。也引进了国际通用的几种美国钢号,如D2(Cr12MolV1)、H13(4Cr5MoV1Si)、P20(3Cr2Mo)等。新钢种满足了模具较高力学性能、特殊工艺性能和特殊使用性能的需求,解决了模具设计、加工、使用中的一些难题,大幅度提高了模具使用寿命,带来十分显著的经济效益和社会效益,对工业发展和少、无切削工艺广泛应用起了极大促进作用。但因多种不利因素的影响,新型模具钢的应用量仍然较少,年用量仅相当于模具钢年总用量的1/40~l/50,其用量呈逐年上升态势。但是,目前我国高档市场国产模具钢占有率低,国产模具钢还不能全部满足国内模具行业的需求,每年约有25%的模具需从国外进口,主要为中、高档模具。原因之一是国产合金钢在品种、质量、尺寸规格及性能等方面还与国际先进水平有一定的差距。

  罗百辉表示,目前国内模具钢按其材质及用户使用情况来看,可以分为低、中、高档三个方面。低档市场,主要是一些日用五金、日用塑料生产企业所用的模具。对模具钢没有特别的要求,只求价格低廉。不需要国有大钢厂的产品,更不需要进口产品,通常选择乡办或民营企业的产品。中档市场,以国内中型模具制造企业为主。对模具钢的要求较严,确保材质稳定、价格适中,基本采用国产模具钢。但注重产地,一般以上钢五厂、抚顺特钢、大治特钢、长城钢厂等国企产品为主。其价格为进口模具钢的1/3左右。高档市场,主体是外资(包括港资、台资企业)及出口为主的模具制造厂家。对模具钢质量要求较高,通常采用国际招标的方式组织货源或由母国提供。所以绝大部分为进口产品,少量使用中国的高品质材料。其模具钢进口价格比国产的高2倍左右。

  从模具钢市场分布格局来看,高档市场这一占主导地位的模具钢市场,迄今为止国内产品的占有率很少,而这一市场将是国内模具业发展的趋势,潜在市场很大。

  据罗百辉调研发现,国产模具钢与国外相比,确实存在一定的差距。比如国产的通用性模具钢H13、D2、LD、P20、PMS、SKD61等品种内在质量均能达到美国模具钢通用标准ASTMA681,属国际一般水平,基本上能满足国内外一般模具用户的使用。但对高标准模具钢用户提出的高要求,如冲击韧性、碳化物低偏等残余元素控制、高质量长寿命要求等,目前还无法满足。如冷作模具钢要求在低温条件下具备耐磨损、抗塑性交形、抗崩角、抗整件开裂、可机加工性和可磨削性等各种性能。而塑胶模具用钢要求具有高光洁度表面、耐腐蚀、耐磨损、高热传导性、机加工性、抛光性、蚀刻性能等。据国内外塑料模具技术比较显示,国外的淬火钢模具寿命在160-300万次,国内只有50-100万次,非淬火钢模具寿命国内也只有国外的一半。钢材质量是造成这一状况的其中一个原因。如一些特钢厂采用普通废钢加生铁电炉的冶炼方式,缺乏优质铁水,导致生产成本高,在残余元素控制上与国外有一定的差距。

  另外,国产模具钢新品种少。近年来,国外一些著名模具钢生产企业研制开发了许多模具钢新品,如Q90M热作模具钢、高强韧性模具钢、DH13、DH53、火焰淬火模具钢、粉末冶金冷作模具钢等,这些高性能模具钢成了当前国际模具市场的典型品牌产品。现在国外一些特殊钢生产企业紧跟国际模具制造业发展的趋势,以节能、节材、缩短工模具制造周期为出发点,确立模具钢向品种、规格多样化、精料化和制品化方向发展的战略,开发模具钢的深度加工和经淬火回火处理。采用这种模块、模板,可使模具制造企业的生产效率大幅度提高,模具制造周期进一步缩短,从而降低制造成本。由此,赢得了市场的青睐。相比之下,国产的高性能模具钢新品较少,一些生产高档模具厂家自然选择国外的产品。国产模具钢应把适应模具产业发展的需求作为科研和开发方向。

  国内模具钢近期发展重点应在下列几个方面:

  1、提高冶金质量,增加品种规格,坏料制品化、精品化

  采用先进的设备和技术,采用先进的冶金方法和工艺,如炉外精炼,电渣重熔,真空处理,多向锻轧,精锻、精轧,生产纯净度的优质钢材;增加生产高均匀性、高等向性的模块、扁钢、方钢、板材等。通过机加工、调质处理等方法提供制品化、精品化的模具钢产品。把我国丰富的合金资源及劳动力资源转化为模具钢产品优势,提高国际市场竞争力,扩大出口,这是我国模具钢发展的战略目标。

  2、研制、推广应用新型模具钢

  国内新型模具钢种类繁多,但研制新型模具钢的空间仍然很大、况且有些新钢种性能有待改进。如铝合金大型铸件日渐增多,研制大型铝合金压铸模具钢仍是当务之急。又如建筑业近年发展很快,研制价格低、耐磨性高、有足够强韧性的陶瓷、耐火砖模具钢也是一个急需解决的课题。

  鉴于新型模具钢能大幅度提高模具使用寿命,能解决模具设计、制造、使用、修复中的生产和技术难题,能获得巨大综合效益,应大力推广应用新型模具钢,可望新型模具钢应用量逐年增加。同时也要重视老钢种的使用,通过合理选材,采用新工艺,扬长避短,发挥其更大效用。

  3、建立模具选材用材专家系统

  随着产品品种多样化,模具工况条件复杂化,合理选材用材更显重要和迫切。已有的研究工作积累了大量数据资料,在此基础上补充完善钢种性能数据,总结国内外在模具材料技术领域的最新成果和经验,建立适应我国模具产业发展需求的选材用材专家系统。

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  外国钢企“侵略”中国市场步伐加速

  产能过剩一直是中国钢铁业的痼疾,也令很多国内钢厂徘徊在盈亏线旁,但这并不能成为外资钢企进军中国的障碍。5月底,日本第四大钢铁企业神户制钢在沪宣布全资子公司——神钢投资正式开业,负责管理并推进集团在中国的各项业务。

  神户制钢并不是第一家涉足中国市场的外资钢企。包括日本第一大钢企新日铁。全球第一大钢企安赛乐米塔尔在内的业界巨头,均已通过各种方式进入中国的钢铁生产和销售环节。一些后起之秀对中国市场也非常感兴趣,有消息称,印度塔塔钢铁有意加大对中国的投资。

  这些外资钢企进军中国,首先是瞄准了中国的庞大市场。神钢投资董事长川崎博也表示,集团规划未来5到10年实现营业额3万亿日元(合人民币2380亿元),其中以新兴经济体为中心的海外市场要贡献50%的份额。而中国区域是海外市场的重心,未来营业额将在目前2600亿日元(合人民币206亿元)的基础上再翻一番。

  神钢之所以如此有信心,也不无道理:虽然中国钢铁业整体过剩,某些细分品种却呈现短缺。据国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉透露,2011年1到4月,我国进口钢材555万吨。按此趋势下去,全年就是1500万吨--这不是一个小数字,全球第二大钢铁生产国日本的年粗钢产量也只有1亿吨左右。在中国进口的钢材中,大部分为高技术含量。高附加值的品种,如冷轧薄板、电工钢等。短时期内,中国钢厂尚没有能力替代这些进口产品。如在日本大地震发生后,华南的三家日系汽车厂商一度出现汽车板供应告急的现象。

  事实上,在某些品种上,外资钢企不但不害怕中国市场的激烈竞争,还欢迎国内钢厂来竞争。如不锈钢巨头芬兰奥托昆普早先在中国推出双相不锈钢产品时,公司首席执行官兰特宁表示,双相不锈钢可广泛用于核电设备和污水处理等新兴产业,市场前景广阔。但由于该产品本身属于新材料,"需要有更多的企业参与研发和竞争,才能为其市场推广创造良好环境。

  此外,外资钢企在中国的布局策略,也可为困境中的国内钢厂提供一定借鉴。如神户制钢不但卖钢材,还卖钢材的下游产品机械装备。两者在其销售收入中的占比分别达到44%和33%,可谓平分秋色。德国钢铁巨头蒂森克虏伯也是如此,对中国用户来说,蒂森克虏伯的电梯远比其钢材有名。

  值得注意的是,外资钢企的多元化,基本是沿着产业链上下延伸。而反观国内一些钢企的多元化,却有些脱离主业,比如卖红酒。这也许能够赚到一定利润,但长久看对公司核心竞争力的提升并无益处。

 
 
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