粉末冶金发展历史(精选8篇)
摘要:粉末冶金是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方,因此,一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。粉末冶金材料是指用几种金属粉末或金属与非金属粉末作原料,通过配料、压制成形、烧结等工艺过程而制成的材料。这种工艺过程成为粉末冶金法,是一种不同于熔炼和铸造的方法。其生产过程与陶瓷制品相类似,所以又称金属陶瓷法。粉末冶金法不仅是制取具有某些特殊性能材料的方法,也是一种无切削或少切削的加工方法。它具有生产率高、材料利用率高、节省机床和生产占地面积等优点。但金属粉末和模具费用高,制品大小和形状受到一定限制,制品的韧性较差。粉末冶金法常用于制作硬质合金、减摩材料、结构材料、摩擦材料、难熔金属材料、过滤材料、金属陶瓷、无偏析高速工具钢、磁性
材料、耐热材料等。
关键词:粉末冶金、基本工序、应用、发展方向、问题及机遇
Powder metallurgy technology Abstract: Powder metallurgy is used for preparing metal or metal powder(or metal powder and metal powder mixture)as raw material, after forming and sintering, manufacture of metal materials, composite and various types of products technology.Powder metallurgy method and the production of ceramic have similar place, therefore, a series of new powder metallurgy technologies can also be used for preparing ceramic material.Powder metallurgy materials refers to the use of several kinds of metal powder or metal and non metal powder as raw material, through mixing, pressing, sintering process and made of materials.The process to become powder metallurgy method, is different from the melting and casting method.Its production process and ceramic products are similar, so called ceramic metal.Powder metallurgy method not only has some special properties of material preparation method, is also a kind of without cutting or less cutting processing method.It has high productivity, high material utilization rate, saving machine tools and production area etc..But the metal powder and high mold cost, product size and shape are subject to certain restrictions, flexibility is poor.Powder metallurgy method often used for the production of hard alloy, antifriction material, structural material, friction material, refractory metal materials, filter materials, metal ceramic, no segregation in high speed tool steel, magnetic materials, heat resistant materials.Key words: powder metallurgy, basic process, application, development trend, problems and opportunities
一、世界粉末冶金工业概况
2003年全球粉末货运总量约为88万吨,其中美国占51%,欧洲18%,日本13%,其它国家和地区18%。铁粉占整个粉末总量的90%以上。从2001年起,世界铁粉市场持续增长,4年时间增加了近20%。
汽车行业仍然是粉末冶金工业发展的最大动力和最大用户。一方面汽车的产量在不断增加,另一方面粉末冶金零件在单辆汽车上的用量也在不段增加。北美平均每辆汽车粉末冶金零件用量最高,为19.5公斤,欧洲平均为9公斤,日本平均为8公斤。中国由于汽车工业的高速发展,拥有巨大的粉末冶金零部件市场前景,已经成为众多国际粉末冶金企业关注的焦点。
粉末冶金铁基零件在汽车上主要应用于发动机、传送系统、ABS系统、点火装置等。汽车发展的两大趋势分别为降低能耗和环保;主要技术手段则是采用先进发动机系统和轻量化。
欧洲对汽车尾气过滤为粉末冶金多孔材料又提供了很大的市场。在目前的发动机工作条件下,粉末冶金金属多孔材料比陶瓷材料具有更好的性能优势和成本优势。
工具材料是粉末冶金工业另一类重要产品,其中特别重要的是硬质合金。目前制造业的发展朝着3A方向,即敏捷性(Agility)、适应性(Adaptivity)和可预测性(Anticipativity)。这要求加工工具本身更锋利、刚性更好、韧性更高;加工材料的范围扩大到吕合、镁合金、钛合金以及陶瓷等;尺寸精度要求更高;加工成本要求更低;环境影响要减到最小,干式加工比例更大。这些新要求加快了粉末冶金工具材料的发展。硬质合金的晶粒(<200nm=和超粗晶粒(>6um);涂层技术发展很快,CVD、PVD、PCVD技术日益完善,涂层种类也很多,从常用的CVDTiCN/Al2O3/TiN到CVDPCBN(聚晶立方BN)以及PVDTiAIN,Al2O3,cBN(立方BN)和SiMAlON等,满足加工场合的需要。
信息行业的发展也为粉末冶金工业提供了新的契机。日本电子行业用的粉末冶金产品已经达到了每年4.3亿美元,其中热沉材料占23%,发光与点极材料占30%。前者主 要包括散热材料,如Si/SiC,Cu-Mo,Cu-W,Al-SiC,AlN以及Cu/金刚石等材料;后者则主要包括钨、钼材料。
二、粉末冶金技术简介
粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法,既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料,又可制造各种精密的机械零件,省工省料。但其模具和金属粉末成本较高,批量小或制品尺寸过大时不宜采用。
粉末冶金工艺的基本工序是:
1、原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分为两类:机械法和物理化学法。而机械法可分为:机械粉碎及雾化法;物理化学法又分为:电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。
2、粉末成型为所需形状的坯块。成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯,并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。
3、坯块的烧结。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于单元系和多元系的固相烧结,烧结温度比所用的金属及合金的熔点低;对于多元系的液相烧结,烧结温度一般比其中难熔成分的熔点低,而高于易熔成分的熔点。除普通烧结外,还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。
4、产品的后序处理。烧结后的处理,可以根据产品要求的不同,采取多种方式。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。此外,近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工,取得较理想的效果。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比较:
1.粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的,因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品,比如金属与非金属组成的摩擦材料等,控制制品的孔隙率和孔隙大小,可生产各种多孔性才材料和多孔含油轴承。
2.提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末,凝固速度极快、晶粒细 4 小均匀,保证了材料的组织均匀,性能稳定,以及良好的冷、热加工性能,且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制,可提高强化相含量,从而发展新的材料体系。3.利用各种成形工艺,可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件,大量减少机加工量。提高材料利用率,降低成本。粉末冶金工艺的优点:
1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。
2、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯,而不需要或很少需要随后的机械加工,故能大大节约金属,降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品时,金属的损耗只有1-5%,而用一般熔铸方法生产时,金属的损耗可能会达到80%。
3、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料,也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的杂质,而烧结一般在真空和还原气氛中进行,不怕氧化,也不会给材料任何污染,故有可能制取高纯度的材料。
4、粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。
5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品,特别是齿轮等加工费用高的产品,用粉末冶金法制造能大大降低生产成本。粉末冶金工艺的缺点:
1、在没有批量的情况下要考虑 零件的大小.2、模具费用相对来说要高出铸造模具.三、粉末冶金技术的应用与发展
1、用用于机械零件的制造
现代粉末冶金技术在机械制造中的应用范围正沿两个方向扩展:一是制取承受高负荷的零件;二是制取几何尺寸复杂、尺寸精度高的零件,并使最终机械加工量减至最小限度。
在承受高负荷零件的制造中,后致密化技术中的锻造(以下简称粉末锻造)和热等静压起到了非常重要的作用。
粉末锻造又称预型坯热端,是粉末冶金预热段组成的复合工艺。用这种方法制成的零件,其密度可达理论密度的99.4%。它主要用于铁基零件,用用的材料主要是碳钢和低合金钢,也用也高温合金。用这种方法制造的锦基高温合金零件的强度—温度性能已经超过了传统方法制造的同一合金零件。
热等静压是在高温高压下同时实现粉末的成型和烧结,一次制成成品零件。用热等静压制得的零件晶粒细小均匀,密度接近理论密度,并且分布均匀,且具有优异的机械性能和物理性能。
制造形状复杂、尺寸精度高的零件所辖用的工艺方法主要有粉末锻造、注射成型、热等静压和粉末冶金的组合工艺。
用于这一用途的粉末锻造有两种:一种是采用松装烧结制成接近最终制品的压坯,再放入模内进行锻压的方法。这种方法制成的铁基零件密度虽较低(约为7.2g/ cm3), 但粉末分布均匀(密度差不超过0.05g/cm3), 适用于制造汽车发动机水泵叶轮, 四磁芯电磁仪表零件及多管接头零件。另一种是前述的预型坯热锻法。它特别适用于制造环形零件, 如齿轮、离合器毂、凸轮和轴承座等。
用注射成型法可使所制零件密度达到理论密度的96%。以波音707 和波音727 飞机机翼传动机构的螺纹部分用镍圈为例, 这种圈结构复杂且有内螺纹, 过去用锻坯需经14 道工序加工而成, 采用注射成型, 可以制造几乎无余量的零件, 只需少量的磨削和校准, 并且该零件具有高的抗腐蚀性和好的机械性能。
热等静压工艺拟用于用高温合金制造的滚刀、涡轮发动机轴承和轮, 及用钛合金制造的飞机涡轮发动机和机身零件, 可减少机加工作量, 提高材料利用率。
粉末冶金组合工艺可用于制造形状复杂、用常规方法不能制造的零件或大型粉末冶金零件;可用于制造不同部位具有不同化学成分、密度及物理—力学性能的零件;还可与不同材料(如钢或铝等)组合烧结成适用于某种专门用途的零件。2、应用于合金性能的改进
随着对材料要求的不断提高, 传统的铸锭冶金(IM)方法对合金的性能改进已趋于顶峰, 粉末冶金(PM)技术成为改进和研制合金的一种手段。2.1 铝合金
到目前为止, 用PM 方法改进或研制的铝合金按性能可分为4 类: 高强度, 高弹性模量, 低密度, 热强和功能铝合金。
7090, 7091, MR61, MR64, CW67, IN9021 和IN9052 属PM 高强度铝合金。前5 种是RSP(快冷合金粉末)合金, 是在7
系合金的基础上添加少量的Co, Zr 或Cr 作为附加剂和稳定剂而制得的;后两种是用机械合金化方法制得的, 它们在抗拉强度、抗蚀性、断裂韧性等方面具有良好的综合性能。
PM 高弹性模量、低密度铝合金大多数是在IN2024 合金的基础上(也有降低Cu, Mg 含量及用Zr取代Cr 的)添加1% ~ 3% Li 的铝锂合金。Al-Cu-Li-Zr, Al-Li-Zr 及Al-Cu-Mg-Li-Zr 是发展高弹性模量、低密度铝合金的主要方向。对于要求更高模密比的合金, 可考虑用Be 或Mn 来取代或部分取代Cu, Mg, 或研制Al-Li-Be 合金。另外, PM 方法解决了IM 方法生产铝锂合金的困难, 还可细化晶粒和第二相粒子, 消除偏析, 提高合金的塑性和韧性。
在热强铝合金方面, 研究较多的是Al-Fe 系合金。已商品化的CV78 比现有的IN2219 的使用温度提高50~ 90 , 用它代替钛合金制造喷气式发动机涡轮, 成本可降低65%, 重量减轻15%。正在研究并已开始使用的有8009 和FVS1212。8009 高温强度高,断裂韧性好, 已用于锻造各种航宇零件和汽车部件, 以及薄、厚板和挤压型材;FVS1212 具有高的刚性和优异的高温性能。
功能铝合金分为两组: 一组为耐磨和尺寸稳定铝合金。它广泛用于光学机械仪表和其他仪表。另一组是低膨胀系数铝合金。这类合金一般为Al-Si 合金,含Si 量为10%~ 30% , 另外再加石墨强化, 还有增加N i, Mg, Fe, Zr 等, 以改善其抗热性。它们具有低的膨胀系数和高的弹性模量, 可用于仪表、发动机等行业。2.2 高合金材料
高合金材料如高速钢采用PM 方法生产, 可得到碳化分布均匀的细晶粒组织, 具有较高的抗弯强度和冲击强度, 韧性可提高50% , 热处理变形约为IM 高速钢的1/ 10。还大大提高了耐磨削性能, 用它制造的刀具寿命可提高3~ 5 倍。此外, 粉末冶金制品的工序较少, 材料利用率可由50%~ 60% 提高到95%。2.3 高温合金
采用先进的粉末冶金技术可以制得纯净的合金粉末, 并且合金组织均匀, 无偏析。采用PM 技术, 可使现有的高温合金的工作温度提高100 , 疲劳寿命提高100 倍, 蠕变强度大约提高20%。2.4 磁性材料
与熔铸方法相比, PM 磁性材料有如下优点: 可以生产出具有特殊性能的磁性材料, 如铁氧体、磁介质等;能用单畴粉末制造出优质永磁材料;材料晶粒细、强度大、无缩孔及偏析等弊病。用PM 方法制造体积小、形状复杂的小型磁体具有极大的竞争力。采用PM 方法生产材料最显著的一个特点是材料设计的自由度高, 通过改变材料的 成分或工艺方法以改变材料的晶体结构, 可获得不同功能的材料。3、应用于新型材料的研制 3.1 金属基复合材料
用于制造金属基复合材料的工艺方法有: PM 法、压铸法和搅拌铸造法。与搅拌铸造法相比, PM 法制取复合材料的温度低, 减轻了基体与增强体之间的界面反应, 减少了界面上硬质化合物的生成, 从而得到较好力学性能的材料;PM 法可以制造用搅拌铸造法不能制取的材料, 如用搅拌铸造法制造碳化硅钛基复合材料时, 碳化硅晶须溶于钛合金基体, 采用PM 法可避免这一现象发生。与压铸法相比, PM 法增强体的体积分数可以任意调节, 成分比较准确, 制取的材料力学性能好, 用PM 法生产的材料无比重偏析。因此, PM法已成为开发金属基复合材料的主要工艺方法之一。3.2 弥散强化高温材料
弥散强化类高温材料最早用于铁基材料的研究,近年来扩展到铝基材料。ODM751 是新近研究的氧化物弥散强化的铁基材料, 这种材料有优良的抗蠕变和抗腐蚀综合性能, 耐温可达1350 , 它主要用于温度高于900 , 要求高强度、高腐蚀性的场合, 如热交换器、蓄热器、热电偶外壳等。已生产的弥散强化铝基材料有原苏联的 我国的LT71,LT72 和西方国家的SAP930, SAP895, SAP865 等。这类材料靠Al2O3 弥散强化。它的热强性在200~ 500
范围内比任何铝合金都高, 500 的高温瞬时强度可达80~ 90 MPa, 热稳定性好, 长时间加热后力学性能损失小, 在500
及其以下任何温度长时间加热, 对其室温性能无明显影响, 抗蚀性与纯铝相近。它可用于飞机的防火板、航空及化学工业用的热交换器及制造原子堆汽轮导管支持元件。
另外,近年来弥散强化铝合金研究的有: Al-C,Al-TiC,Al-ZrC, Al-NbC, Al-Cr2O3, Al-MoC, Al-WC 等, 其中Al-C 材料已用于内燃机活塞, 它的强化相是Al4C。金属间化合物的研究主要采用机械合金化方法, 已有初步成果的有NiAl, TiAl 和MoSi2。这类材料的单体和复合材料具有密度低, 模量、高温强度及高温蠕变强度高的特点。高压涡轮叶片用NiAl 高的导热系数使制成的部件温度均匀, 且其热点温度至少可降低50 , 另外, 它的抗高温氧化性也好。MoSi2 的熔点高, 抗氧化性好, 但要在实际中应用, 其室温塑性和韧性还有待进一步提高。3.4 梯度功能材料
目前, 梯度功能材料的开发仅有热功能梯度材料。它是基于航宇结构、核聚变反应堆和未来高速飞行的需要而研制的。它的一面是高强度的金属材料, 另一面为耐高温粉末材料(如高温结构陶瓷、金属间化合物), 中间层为高强度的纤维(如氧化锆、碳化硅纤维等)和微粒(如陶瓷或金属间化合物粉末, 碳粒或玻璃微粒等)。这种结构既保证了高强度和高耐热性, 又保证了材料的组织与工作的温度梯度相适应, 减小了在高温下受热表面和金属材料层间的热膨胀失配而引起的应力。4、其他方法的应用 4.1 超塑性材料
采用PM 法可获得极细的晶粒, 合金界面上的氧化物质点和析出相均能起钉扎晶界的作用, 使材料具有高的组织稳定性。另外, PM 法制备的超塑性材料还可实现高应变速率的超塑性, 高的应变速率能提高超塑性成形效率。因此, 在材料的超塑性研究中, PM技术受到了极大的关注并取得了可喜的成果。4.2 高抗蚀性材料
高的抗腐蚀和抗应力腐蚀能力是粉末冶金的主要特性, 洛克希德-乔治亚公司已用PM 铝合金设计和制造了3 个试验性飞机零件, 其中两个是挤压梁, 一个是锻造襟翼滑轨加强缘条。这些零件安装在3 架洛克希德C-141 运输机上进行试验。它的寿命比用IM法加工的零件长得多, 使更换费用大大减少。
四、粉末冶金技术国内与国外差距
1、产品水平低
在产品精度方面,少数企业尺寸精度可达IS07—8级,形位公差可达8—9级,与国外水平相比低1—2级,但一般企业约相差2—3级。产品质量不够稳定,产品内在重量和外观质量均有较大的差距
2、工艺装备落后
多数企业仍采用性能较差的设备、能耗大、效率低、炉温均匀性差,质量不稳定;国内还没有形成一个专业生产粉末冶金模具、模架的企业
五、粉末冶金材料和制品的今后发展方向:
粉末冶金制品的应用范围十分广泛,从普通机械制造到精密仪器;从五金工具到大型机械;从电子工业到电机制造;从民用工业到军事工业;从一般技术到尖端高技术,均能见到粉末冶金工艺的身影。粉末冶金材料和制品的今后发展方向:
1、有代表性的铁基合金,将向大体积的精密制品,高质量的结构零部件发展。
2、制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密的高性能合金。
3、用增强致密化过程来制造一般含有混合相组成的特殊合金。
4、制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金。
5、加工独特的和非一般形态或成分的复合零部件。
六、国内粉末冶金技术面临的问题及机遇
随着我国汽车工业快速发展,高附加值的零部件需求将加速增长。与此同时,汽车产业链全球化的采购系已经形成,带给国内零部件企业商机显而易见。然而,我们是否能够握当前机遇,不仅是我国汽车零部行业突破当前困局的机遇,更是产业升级的契机。因此,充分利用自身势,扬长补短是产业突破困局的必手段。
虽然,当前我国的粉末冶金技术水平相对国外发达国家依然有着不小的距离。但由于我国拥有原料供给的区域优势,作为产业竞争力提升的基础,依然有较强的竞争力。
与此同时,自上世纪90年代开始,我国粉末冶金制品行业也呈加速发展(主要集中在东部及沿海地区),东部和沿海地区的年产量增长幅度均在10%以上。以山东为例,该省的生产企业由于引进了国外先进设备技术,生产高强度、高精度粉末冶金零件,把粉末冶金制品的质量、技术提高到一个新的水平;粉末注射成型、粉末锻造、纳米技术、精细陶瓷等新技术的开发应用提高了行业整体技术水平,构成了一个完整的行业体系。据不完全统计,目前全省已有各类粉末冶金企业40多家,产品应用各个领域。
最后在拥有区域优势的同时,建立产业基地,形成基地集群效应,从而实现市场和效益最大化、成本最小化。同时,在行业内部合理分工,逐步形成分工明确的纵向多层次有机整体,依托国内市场发展制造能力,再通过国际合作迅速提升竞争力、获取竞争优势,并且通过国际合作所获得的企业在未来发展中的资本、技术、产品和管理的支撑,进入国际合作伙
伴的配套体系和融人全球采购体系,突破当前产业困局。
参考文献:
【1】粉末冶金新技术与新装备
刘文胜 马运柱...矿冶工程 2007 5 【2】现代粉末冶金材料和技术发展现状
(一)黄伯云 易健宏 上海金属 2007 3 【3】现代粉末冶金材料和技术发展现状
(二)黄伯云 易健宏 上海金属 2007 4 【4】钛及钛合金的粉末冶金新技术
周洪强 陈志强 材料导报:网络版 2006 1 【5】世界粉末冶金的发展现状
刘咏 黄伯云 中国有色金属2006 1 【6】粉末冶金多孔材料性能研究
孙纪国 王浩...导弹与航天运载技术 2006 4 【7】粉末冶金文摘
作为一种典型的净终成形制造技术, 粉末冶金在节能、省材、环保、经济、高效等诸多方面具有优势, 逐渐被各行业所认知并得到广泛应用;特别是汽车粉末冶金制品的应用与快速发展, 推动了粉末冶金行业步入发展的快车道。
粉末冶金技术的本质优势就是“绿色技术”或“可持续制造”。体现了低碳经济的内涵, 其低碳经济的社会特性符合国家的能源发展战略:包括资源综合利用政策、循环经济政策、节能减排政策和发展高科技政策。2011年5月国家发展改革委员会发布了《产业结构调整指导目录 (2011年本) 》, 作为鼓励类产品, 新型粉末冶金零件, 高速列车、飞机摩擦装置, 含油轴承历史性的首次列入其中。
粉末冶金零件是“关键基础零部件”的重要分支, 是高端装备制造业、轨道交通、高速列车、重载车辆以及航空航天等产业不可或缺的基础配套产品。尤其汽车及汽车零部件, 包括汽车发动机、变速器、转向系统、防抱死制动系统、离合器等都离不开粉末冶金产品的配套。
我国粉末冶金工业起步于20世纪50年代初期, 基本与日本同步, 但就其发展速度而言, 大大落后于日本, 与北美、欧洲相比, 差距更大。经历了半个多世纪的创业发展, 在独立自主开发的基础上, 通过“七五”、“八五”、“九五”技术改造和技术引进, 已经发展形成产品门类齐全、有一定生产规模和科学技术水平的新兴工业体系。尤其近20年来, 我国粉末冶金机械零件行业发生了很大变化;装备水平有了很大改进和提高, 部分企业已经拥有世界先进的CNC粉末压机和先进的烧结炉, 拥有了现代化的模具制造设备和检测设备, 这就大大增加了开发研制效率, 大大改变了企业形象, 提升了企业市场应变能力和参与国际竞争能力。目前, 已能为汽车、摩托车、工程机械、国防工业以及电动工具等工业行业提供配套。
【关键词】风机 、压缩机、烧结引风机
【中图分类号】TH43 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158(2013)03-0204-01
1.风机在冶金行业的应用
1. 1烧结用风机
冶炼用的矿石在冶炼之前对矿石要进行烧结,烧结要用烧结机,而烧结炉则需用烟气主抽风机和冷却通风机。例如某中型钢厂有两个矿石烧结车间,一个装有62.5m2烧结机5台的车间,共使用风机29台,其中用在烧结机上有18台;另一个装有75m2烧结机3台的车间,共使用风机90台,其中用在烧结机上有8台,其它风机用在通风、除尘、降温及冷却。风机行业生产的抽送烧结烟气的离心鼓风机有几十种型号规格,目前国内最大的烧结鼓风机SJ16000型,流量16000m3/min,功率达5000kW。
1.2焦炉煤气输送鼓风机
焦炭是冶炼钢铁的主要燃料和还原剂,也是高炉中料粒的支撑剂和疏松剂,而炼焦炉内的煤气须经风机抽出后,一部分作为炼焦炉的燃料,一部分加压后送往钢厂作为燃料,另一部分用作生产其它副产品。
焦炉煤气输送的典型代表产品象我公司生产的2D90型离心鼓风机。其主要结构特点是采用全可控涡三元流叶轮的专有专利,机组效率高、能耗低。其机组配置有:电动机+增速型液力偶合器+离心鼓风机或变频电机+增速箱+离心式鼓风机、润滑系统和仪控系统组成。机壳为水平剖分式结构,轴承箱下面有横纵向定位键槽,以保持机体良好对中,并能适应机壳热膨胀;轴承箱与壳体铸成一体,增强刚度便于拆卸检修。 转子由主轴、叶轮、隔套、平衡盘和半联轴器等组成。轴承分为支撑轴承和止推轴承两部分,支撑轴承为椭圆瓦或错位瓦滑动轴承,止推轴承为米切尔双面止推滑动轴承。密封设在级间、叶轮进口、平衡盘外围及轴两端,均为迷宫式拉别令密封,轴封采用迷宫密封+氮气。其主要性能参数:进口流量为12655m3/min,进口压力95kPaA,出口压力125kPaA。
1.3、高炉鼓风机
在生铁冶炼过程中,必须用高炉鼓风机向高炉输送一定量助燃的空气(或氧气)以提高炉内温度。此外,还需要将燃烧空气送到热风炉里的离心通风机。
氧气对钢铁工业在于强化冶炼过程。在炼钢方面用于氧气顶吹转炉炼钢,氧气底吹转炉炼钢,平炉熔池吹氧炼钢,电炉氧气炼钢等多种。特别是氧气顶吹转炉炼钢已成为钢铁工业飞跃发展的一条主要途径。炼钢用氧量非常之大,空气中含有氧气,因此,就用到高炉鼓风机。高炉鼓风机的典型代表产品象交大赛尔生产的离心式压缩机3DJK系列(进口导叶可调)和4SJK系列(进口导叶可调+段间冷却器)。其主要性能参数:流量范围1200~5500m3/min(压缩机进口体积流量),压比2.9~6.5。
2.未来的发展趋势
冶金工业所用的风机种类尽管有许多种,但相对来讲有一定难度。目前,国内高炉工艺上用到的压缩机有离心式(轴流式)压缩机、烧结引风机和高炉煤气余压回收透平发电装置。
2.1、离心式压缩机
西安交大赛尔采用企业自有的知识产权专利,叶轮采用全可控涡技术,机组效率高于国外、国内三元流直线叶轮。且配有进口导叶可调机构,满足变工况需求。
国外生产轴流压缩机的主要厂家有瑞士苏尔寿公司、德国MANGHH、日本三菱重工株式会社、川崎重工株式会社和美国爱利奥特公司、DRESER-RAND公司。国内陕西鼓风机厂生产轴流式压缩机。近年来,为了提高轴流压缩机的效率,苏尔寿公司采用混合反动度设计方法改善了级间匹配。减少动叶叶顶与机壳间间隙也能提高压缩机性能和效率。在降低轴流压缩机噪声方面,国外多放在隔声、消声上,其措施是:(1)采用加厚铸造机壳,减弱噪声散射;(2)采用隔声罩和消声器,减少噪声扩散。
2.2、烧结引风机
烧结引风机作为烧结机配套的主抽烟机,其耗电量大约占烧结厂总耗电量的50%以上。又因其输送的介质为烧结烟气,含尘量大,因此,提高效率,降低能耗,加强耐磨措施,提高使用寿命,仍是烧结引风机的主要技术课题。烧结引风机的风量取决于烧结机的烧结面积;压力取决于烧结料层的厚度。烧结机的大型化(已可生产1000m2的烧结机)和厚料层(已达700mm),促使烧结引风机向大风量、高负压方向发展。烧结引风机的最大流量为40000m3/min,最高压力为19620Pa,最大功率为14500kW。由于制造工艺条件和运输条件等因素的限制,特大型烧结机配套的烧结引风机往往采用双机并联形式。
烧结引风机的耐磨措施: (1)锯齿形中盘不仅可以改善叶轮出口气流分布和降低GD2,而且可避免烟气对中盘的冲刷; (2)叶片上装有可更换的耐磨衬板(衬板表面堆焊碳化钨); (3)由可更换的锥盘保护中盘不受磨损; (4)机壳装有涡形衬板和侧衬板;(5)表面涂覆涂覆陶瓷防磨涂料、涂覆树酯、石英粉加水玻璃等涂料; (6)表面强化处理表面堆焊、热喷涂、渗硼、激光表面硬化和高频淬火等。
目前,国外正在进行关于烧结引风机气动设计计算的二相流(固体微粒和烧结烟气)的研究,试图从空气动力学方面来进一步解决烧结引风机的磨损问题。
2.3、高炉煤气余压回收透平发电装置(GRT)
该装置发展最快、水平最高的是日本。据1987年资料统计,1500m3以上的高炉共47座,安装了38套TRT装置;2000m3以上的高炉共38座,安装了35套TRT装置。目前无论是GRT装置的质量、数量,还是效率,日本都处于领先地位。
参考文献
[1]彭秀蔓:风机在冶金行业的应用及节能潜力与总体市场预测[J].风机技术,2008年第3期
资料来源:前瞻网:2013-2017年中国粉末冶金制造行业产销需求预测与转型升级分析报告,百度报告名称可查看报告详细内容
粉末冶金是冶金和材料科学的一个分支,是以制造金属粉末和以金属粉末(包括混入少量非金属粉末)为原料,用成形——烧结法制造材料与制品的行业。粉末冶金行业是机械工业中重要的基础零部件制造业。
粉末冶金工业行业发展现状:
近年来,通过不断引进国外先进技术与自主开发创新相结合,中国粉末冶金产业和技术都呈现出高速发展的态势,是中国机械通用零部件行业中增长最快的行业之一。
“十一五”期间,在中国经济高速发展,特别是中国汽车工业强劲发展的推动下,中国粉末冶金行业迎来了又一个增长期,与“十五”期间粉末冶金零件的平均年销售量6.4万t,粉末冶金汽车零件平均占比25.2%相比,“十一五”期间粉末冶金零件的平均年销售量增至11.4万t,同时粉末冶金汽车零件占比提升至40.6%,2010年度销量更是达到了16.2万t,粉末冶金汽车零件占比达到了46.7%,粉末冶金汽车零件已成为中国粉末冶金行业最大的市场。
2011年1-12月,全国粉末冶金零件的产量达122.5万吨,同比增长20.06%。2011年我国34个重点企业的粉末冶金零件销量为143428吨,其中铁基零件销量为134544吨,铜基零件销量为8884吨。
中国粉末冶金行业发展很快,汽车行业、机械制造、金属行业、航空航天、仪器仪表、五金工具、工程机械、电子家电及高科技产业等迅猛发展,为粉末冶金行业带来了不可多得的发展机遇和巨大的市场空间。
粉末冶金工业行业前景趋势分析:
中国制造业即将进入关键材料与核心零部件时代,关键材料与核心部件将是制造产业链中的主要经济增长点。随着新材料与核心零部件时代的到来,国内粉末冶金材料产业将迎来一个高速发展的全新时期。
前瞻网:2013-2017年中国粉末冶金制造行业产销需求预测与转型升级分析报告,共十六章。首先介绍了粉末冶金的概念及生产技术等,接着分析了国际国内粉末冶金行业的发展状况,并对中国锻件及粉末冶金制品制造行业的财务状况进行了详实的分析,然后介绍了粉末冶金细分产品的发展。随后,报告对粉末冶金工业做了重点区域发展分析、主要应用行业分析、技术发展分析和未来前景趋势分析,最后对粉末冶金的重点企业经营情况进行了介绍。
4冶金工业做好节能降耗工作的策略
随着社会工业化进程的不断加快,社会资源的日益短缺,人们的节能环保意识的逐渐提高。为了顺应社会的发展,冶金企业应重视生产过程中的节能降耗工作,结合企业自身发展实际情况,积极采取有效的节能降耗措施。笔者认为冶金企业做好节能降耗工作应从以下几方面入手:
(1)冶金企业应深刻认识到生产过程中采用先进节能降耗技术的重要意义。应将积极引进先进成熟的节能降耗技术,带动原料、燃料和材料节约,是实现冶金企业降低生产投入成本,提升市场竞争力的战略思想和手段。
(2)冶金企业应积极掌握世界科技前沿,引进当前先进生产工艺和技术。全面考虑企业的工艺配套问题,保证企业新开发项目不管是技术方面还是节能降耗方面都在高起点;对于那些落后的工艺和陈旧设备应进行技术改造或者直接更新。逐步实现冶金企业单体设备节能降耗向系统节能降耗转变。
(3)冶金企业应将引进先进技术和本企业的具体情况结合起来。根据生产和设备能力状况,在应用先进节能降耗技术时,有选择地配套采用先进设备和工艺,避免盲目投资造成新的设备闲置或资源浪费。
(4)加大科技投入,不断研究新企业生产节能降耗问题。将技术引进和二次创新有机地结合起来,形成有本企业特色的自主节能降耗技术体系。
5结语
总而言之,冶金工业作为推动国民经济总值不断攀升的重要力量,我们在大力发展冶金工业的同时,还需考虑到冶金生产过程中对我们赖以生存自然环境所带来的影响和破坏。随着自然资源和能源的日益紧缺,生态环境的日益恶化,为了实现冶金工业可持续发展,必须要加大对冶金生产工艺、技术等的研究和开发,尤其是在环保技术和节能技术方面要下大功夫。
参考文献:
特殊钢产业发展
来源:中国钢铁企业网 2012-11-06 复制网址〖宽屏查看〗
大力开发电渣冶金技术,促进我国高品质特殊钢产业发展
中国钢铁工业协会顾问吴建常
大家好!今天能够参加由中国金属学会特殊钢分会举办的2012年全国电渣冶金学术年会,我非常高兴。特别是在钢铁工业需要调整结构、国家提出了促进高品质特殊钢发展之机,召开这次会议有很重要的意义。
电渣冶金作为特种冶金学科的主要分支,是生产高品质特殊钢的重要手段。由于电渣产品洁净度高、成分均匀、组织致密,性能优异,长期以来为我国的国民经济建设,尤其为国家重大装备、重大工程、国防国防和航天航空的发展和建设做出了重要贡献。
1952年前苏联乌克兰巴顿电焊研究所米多瓦尔院士在实验室试制第一个电渣重熔不锈钢钢锭,意味着电渣冶金技术的诞生,距今正好是60周年。1962年5月,朱觉、屠宝洪、傅杰、印祥麟等指导北京带钢厂及北京钢丝厂分别建成了300kg单相双自耗电极串联有衬电渣炉和120kg三相有衬电渣炉,实现了液态金属电渣冶金技术工业化,今年又是液态金属电渣冶金技术工业化50周年。
今天,本次学术会议特别邀请了乌克兰巴顿电焊研究所电渣研究中心主任,列夫·米多瓦尔教授,也就是发明电渣重熔技术的鲍里斯·米多瓦尔院士的儿子。另外,作为液态金属电渣冶金技术的发明者之一的傅杰教授以及参与第一台200吨世界最大电渣炉技术开发的刘海洪教授也出席了本次学术年会。这些学者的参会使得本次会议具有特别的意义。还有我们全国特殊钢企业、重型机械企业以及从事电渣冶金研发的科研单位和大学等几十个单位的代表参加本次会议,我们共同回顾半个多世纪以来电渣冶金技术的发展历史,共同研讨今后的发展方向,我们感到非常荣幸,意义非同寻常。
在这里,我想谈几点自己的感想。
1、电渣冶金为我国国民经济和国防建设做出巨大贡献
1958年12月9日冶金部建筑研究院电渣组将铁合金粉末涂在碳钢棒上作自耗电极,用高炉风管(铜制)作水冷结晶器,冶炼出合金工具钢,这是我国电渣冶金的首个试验研究。1959年11月北京钢铁学院朱觉教授率电冶金师生与冶金建筑研究院电渣实验室合作,采用电渣重熔法,研制成功航空轴承钢。1960年北京钢铁学院(现北京科技大学)与北京钢厂合作,在学院内冶金厂建成了我国第一台容量为150kg工业性电渣重熔炉,生产了航空滚珠钢、无钒高速钢等。1960年5月,当时的冶金部在北京钢铁学院召开了全国现场会,推广电渣重熔工艺。会后,冶金部建筑研究院电渣冶金研究组曾乐、李正邦等赴重庆二钢,北京钢铁学院朱觉、傅杰、刘海洪等赴大冶钢厂等单位,推广电渣重熔技术,分别帮助重庆二钢、大冶钢厂、大连钢厂、抚顺钢厂、上钢五厂、上海重型机器厂建立电渣重熔车间,使我国在电渣重熔技术方面于1960年实现了工业化。2010年是我国电渣重熔技术工业化50周年。
1960年底,北京钢铁学院朱觉、傅杰在北京量具刃具厂发明了单相双自耗电极串联有衬电渣炉;1961年初发明了三相有衬电渣炉,4月由北京市委冶金组
下设的电渣组组长屠宝洪主持,在北京量具刃具厂一召开了有衬电渣炉北京市现场会议,予以推广;1961年2、3季度到1962年5月,朱觉、屠宝洪、傅杰、印祥麟等指导北京带钢厂及北京钢丝厂分别建成了300kg单相双自耗电极串联有衬电渣炉和120kg三相有衬电渣炉,实现了液态金属电渣冶金技术工业化,2012年是液态金属电渣冶金技术工业化50周年。
半个多世纪以来,我国大多数特殊钢厂基本均建有电渣车间。生产的品种涵盖合金结构钢、工具钢、模具钢、耐热钢、不锈钢、轴承钢、超高强度钢、高温合金、耐蚀合金、电热合金、精密合金等大部分钢种和合金。生产的钢锭重量从几十公斤到目前最大的几百吨。电渣冶金工艺从电渣重熔发展到电渣熔铸、电渣液态浇注和电渣热封顶等多种形式。电渣产品应用到国民经济的许多领域,包括铁路、航空航天、武器装备、火电、水电、核电、石油、化工、机械等,小到仪器仪表的精密零件、大到上百吨的汽轮机转子均有电渣的产品。我国电渣产品形成了自己的特色。例如,我国的铁路轴承全部要求采用电渣重熔工艺生产,高品质的模具钢和高速工具钢也基本采用电渣工艺生产,冷轧辊用钢、汽轮机叶片、高压锅炉管和镍基合金等产品采用电渣工艺生产也逐渐成为冶金工作者的共识。电渣熔铸水轮机导叶和叶片也成为我国的特色产品,应用到三峡工程等许多国内外水电机组中。
电渣生产不仅仅局限于特殊钢企业,我国的机械制造行业也广泛采用电渣技术生产大型锻件用钢锭。据估计,我国目前有电渣炉上千台,年生产能力超过200万吨。东北特钢集团、宝钢特材公司、攀长钢、西宁特钢、新冶钢、太钢和中原特钢等是我国特钢企业中电渣钢生产的骨干企业。上重在上世纪80年代初就装备了最大的200吨大型电渣炉。中钢邢机已成为我国最大冷轧辊电渣钢的生产基地,通裕重工己成为我国民营企业大型电渣产品的代表。在高速钢生产中,在河冶科技率先采用电渣技术之后,以天工集团为代表的我国一大批民营企业普遍采用小型电渣炉生产,重量以几十公斤到几百公斤为主,电渣车间炉子数量从十几台到几十台不等。在模具钢领域,除了上述骨干特钢企业外,由多达上百家的民营企业采用电渣重熔工艺生产各类模具钢。
我国是继前苏联第二个开发电渣冶金技术的国家。在过去的半个多世纪中,我国电渣冶金工作者在几代人的努力下,有许多自己独立的创造和发明,为世界电渣技术的发展做出了重要贡献。例如,傅杰和李正邦两位教授提出的电渣重熔过程夹杂物去除机理被国际电渣冶金界所普遍接受;姜兴渭教授提出的电渣重熔工艺参数优化匹配方法在国内大多数电渣钢生产企业的实际生产中得到普遍应用;我国最早发明和应用了有衬电渣炉炼钢技术;李正邦等开发的电渣熔铸涡轮盘技术获国家发明奖;沈阳铸造所开发了电渣熔铸水轮机叶片和导叶技术在国内外许多水电机组中得到应用;1981年我国建成了世界最大的200吨大型电渣炉,等等。
目前,我国是电渣炉数量最多、电渣钢产量最大、电渣钢应用最普及的国家。电渣冶金技术总体上处于国际领先水平。
2、电渣冶金技术近年来有了新的快速发展
在国际上从上世纪80年代起就开始开发和应用第二代电渣冶金技术,而我国则是最近十几年开始开发和应用新一代技术。第二代电渣冶金技术的主要特征是:
(1)保护气氛电渣重熔。第一代电渣重熔是在大气下进行的,大气中的氧、氮、水汽会不同程度地对重熔钢液产生污染,降低钢的洁净度。
(2)以同轴导电设计的电渣炉短网结构,可以有效地降低短网的电损耗,提高炉子的功率因素和降低电耗。
(3)以电极称重传感器为基础的电极熔化速度控制系统,可以精确控制电渣钢锭的凝固质量,显着提高产品质量的稳定性。
(4)以导电结晶器和液面检测技术为基础的半连续和连续电渣重熔技术,可以实现半连续的电渣长锭生产,甚至加上切割装置后实现电渣连铸技术。另外,如果采用T型带内模的导电结晶器,可以实现电渣重熔空心锭的生产。
(5)以导电结晶器和液面控制技术为基础的电渣液态浇注技术,可以生产复合轧辊、电渣浇注实心钢锭和空心钢锭。
(6)电渣炉和电渣产品的大型化
在国际上乌克兰、德国、奥地利和美国是第二代电渣重熔技术引领者。在西方发达国家,近十年新建的电渣炉普遍采用了保护气氛、同轴导电和熔速控制等新技术。奥地利因泰克(INTECO)公司还发明了快速电渣重熔技术,可以实现连续化生产。乌克兰巴顿电焊研究所发明了基于导电结晶器的电渣液态浇注技术,实现了电渣液态浇注复合轧辊技术的工业化。
电渣炉和电渣产品的大型化是电渣技术的重要发展趋势。火电、核电和石化等装备的大型化和高参数化使得大型锻件的重量不断提高,而且品种呈高合金化趋势,普通的真空浇注方法无法避免合金成分的偏析和严重的铸造缺陷,锻造用大型电渣钢锭的需求不断增加。我国于1980年创建的一台世界上最大的200t级电渣炉,为秦山核电站提供了一系列大锻件,为我国核电的自主化发展做出了重大贡献。发达国家也纷纷建造100吨以上的大型电渣炉,国外最大的电渣炉位于意大利,达250吨,己于201 1年投产。
我国电渣冶金技术在最近几年中也有了新的发展。国内引进同轴导电和熔速控制的电渣炉最早是北满特钢的10吨炉,1980年从德国进口。上世纪90年代中期开始中钢邢机、宝钢特钢和内蒙古北方重工分别从美国康萨克公司引进了4台15-20吨的电渣炉。而将保护气氛、同轴导电和熔速控制为一体的电渣炉是从本世纪开始的。宝钢最早从德国ALD引进5吨保护气氛电渣炉用于高温合金等高端品种的生产,效果显着。后来,奥地利因泰克公司与东北大学合作为新冶钢建成了16吨保护气氛电渣炉,使得冶钢的电渣产品质量有了显着提高。最近东北特钢在大连和抚顺基地引进了5台保护气氛电渣炉,最大的电渣炉吨位是100吨,是国内引进的最大电渣炉。
在吸收国外先进电渣技术的基础上,通过自主创新,国内东北大学、钢铁冶金总院和北京科技大学等单位与企业合作在第二代电渣冶金技术开发方面也取得了明显的进步。2008年宝钢与东北大学等单位合作建成了4台20吨同轴导电与熔速控制为一体的电渣炉。此后,东北大学先后为台湾中钢常州精材公司、宝钢特钢、河钢研究院等单位建成了集保护气氛、熔速控制和同轴导电为一体的4台新型电渣炉。钢铁研究总院也开发了保护气氛电渣炉技术。
2007年开始,东北大学为兴澄特钢和邢钢开发了半连续的抽锭式电渣炉,在国内首次采用T型导电结晶器技术,生产出来长6米的方坯和圆坯,最大直径达到600mm。从2006年开始,东北大学与乌克兰巴顿电焊研究所合作,为舞钢建成了世界上最大的板坯电渣炉3台,公称容量40吨,最大锭达到49吨。为武钢集团鄂钢公司建成了2台22吨的抽锭式板坯电渣炉,最大宽度为2米,最大锭高为4米。在乌克兰专家的指导下,东北大学为攀长钢设计了一台25吨的空心管坯电渣炉,最大外径达1100mm,长度可达6米。同时,可生产最大直径为
1100mm实心钢锭。该电渣炉采用了同轴导电布置、T型导电结晶器、双电源和液面控制等先进技术,目前已投入生产。
在大型电渣炉方面,我国一重建成了120吨的大型电渣炉,采用与上重相似的三个单相变压器六电极的方式,上重建成了450吨的大型电渣炉。最近,在山东玛努尔和浙江电渣核材有限公司分别建成了80吨和130吨的三相电渣炉,主要用于核电主管道的生产。
在液态电渣技术方面,傅杰教授团队进行了带导电结晶器的水平电渣液态浇注板坯的试验。东北大学进行了带导电结晶器的垂直液态电渣浇注的工业试验,最大结晶器直径为1000mm。这些试验取得阶段性成果。
3、我国电渣冶金产业迎来了新的发展机遇
尽管全球经济不景气,我国钢铁工业面临很大的经济困难,但是高品质特殊钢无论是国家政策还是市场需求均是积极的,电渣钢生产将迎来新的发展机遇。
我国政府十分重视特殊钢行业的发展,2010年《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将高品质特殊钢列为积极发展的一类先进材料。《国家“十二五’’科学和技术发展规划》将高品质特殊钢列为产业关键技术攻关示范重点,指出要“突破高品质特殊钢的超洁净、高均质、细晶化等关键技术,研发超超临界火电机组用钢、重大装备用轴承钢、新一代核电用钢、超低铁损高硅电工钢、高耐磨与高速工具钢等特殊钢材料,实现特殊钢产品生产高效化、减量化和绿色化,满足高速铁路、新能源、核电等国家重大工程需求,形成若干条特色专业化生产线”。工信部发布的《钢铁工业“十二五”发展规划》在重点领域和任务条款中,突出了产品升级,明确了下游行业主要用钢材产品升级的方向,包括建筑业、机械行业、造船业、汽车业、家电业、电力业主要用钢材产品升级的方向。促进特钢品质全面升级、支持特钢企业兼并重组,增强特钢企业的引领作用,鼓励特钢地企业走“专、精、特、新”的发展道路,促进特钢企业技术进步和产品升级换代,开发低碳节能环保型钢材以及重大装备制造所需的高性能特殊钢,明确了特殊钢发展重点、技术改造重点。在国家发改委公布的2011年产业指导调整目录的钢铁一栏中列出了“4.先进压水堆核电管、百万千瓦火电锅炉管、耐蚀耐压耐温油井管、耐腐蚀航空管、高耐腐蚀化工管生产;5.高性能、高质量及升级换代钢材产品技术开发与应用。包括600兆帕级及以上高强度汽车板、油气输送高性能管线钢、高强度船舶用宽厚板、海洋工程用钢、420兆帕级及以上建筑和桥梁等结构用中厚板、高速重载铁路用钢、低铁损高磁感硅钢、耐腐蚀耐磨损钢材、节约合金资源不锈钢(现代铁素体不锈钢、双相不锈钢、含氮不锈钢)、高性能基础件(高性能齿轮、12.9级及以上螺栓、高强度弹簧、长寿命轴承等)用特殊钢棒线材、高品质特钢锻轧材(工模具钢、不锈钢、机械用钢等)等”。在工信部颁布的“新材料产业“十二五”发展规划”在高性能钢铁材料专项工程中提出了以下发展规划:
工程目标:到2015年,形成年产高品质钢800万吨的生产能力,基本满足核电、高速铁路等国家重点工程以及船舶及海洋工程、汽车、电力等行业对高性能钢材的需要。
主要内容:组织开发具有高强、耐蚀、延寿等综合性能好的高品质钢材。重点推进核电压力容器大锻件508—3系列、蒸汽发生器690传热管、AP1000整体锻造主管道316LN等关键钢种的研发生产,实现核电钢成套供应能力。提升超超临界锅炉大口径厚壁无缝管生产水平,形成年产50万吨生产能力。加快开发
船用特种耐蚀钢和耐蚀钢管,分别形成年产100万吨和10万吨生产能力。开发高速铁路车轮、车轴、轴承等关键钢材,形成年产5万套生产能力。开发长寿命齿轮钢、螺栓钢、磨具钢、弹簧钢、轴承钢和高速钢等基础零件用钢,形成年产300万吨生产能力。开展DPT、TRIP、热成形、第三代汽车钢、TWIP等高强汽车板生产和应用示范,形成年产300万吨生产能力。大力实施非晶带材、高磁感取向硅钢等应用示范。而且在附件的具体目录中多项产品明确采用电渣重熔工艺生产。
近年来,我国虽然己在特殊钢开发方面取得了一系列进展。如自主开发出高质量轴承钢、汽车用弹簧钢、不锈钢、火电用小口径高压锅炉管、叶片钢、高性能模具钢和工具钢等,从而部分改变了我国特殊钢生产的落后局面;然而,我国钢材生产的产品多以中、低端为主,大量国民经济与国防事业发展所需的关键的高档特殊钢尚十分缺乏,不能满足国民经济和制造业发展的需求;高品质特殊钢的技术开发也仍以跟踪仿制国外技术为主,整个行业的自主创新能力相对薄弱。而且生产制造过程中资源、能源消耗高,环境污染严重,与目前国家倡地导的建设节约型社会和可持续发展的思想相违背;另外,冶金材料业和装备制造业的发展缺乏有效融合,严重制约了后者的快速发展。“十二五”期间,我国将在资源、能源、交通和海洋工程等领域部署一系列重大工程项目,在军工领域同样有着宏伟的目标,这些对特殊钢提出了前所未有的重大需求和技术挑战。因此,实施自主创新战略,研发我国重大工程与重大装备包括国防军工所需的关键特殊钢材料已刻不容缓。
因此,电渣冶金作为高品质特殊钢的主要手段之一,迎来新的发展机遇。
4、我国电渣冶金今后的努力方向
我国电渣冶金产业虽然取得了很大的成就,但是发展还不平衡,尤其是产品质量和稳定性方面与国际先进水平仍有较大差距,经济效益有待提高,高品质产品仍需努力。为此,我提出以下几点建议:
(1)积极推进电渣装备和工艺的技术改造,在引进消化国外先进设备和工艺技术的基础上,实现第二代电渣炉装备的国产化,使电渣生产设备和工艺适应高品质特殊钢生产的要求,特别是产品质量的稳定性。因为我国绝大部分电渣炉设备仍然停留在上世纪60—70年代的水平,技术改造刻不容缓。
(2)加强百吨级电渣炉设备和工艺的基础研究和技术攻关,使之真正能够生产出高质量的锻造用特大型钢锭。近几年,我国不少企业对建设百吨级电渣炉热情很高,已经建成百吨级电渣炉已有5台,正在建设或即将建设的百吨级电渣炉估计有6—8台。但是,设备和产品大型化后会带来一系列新的技术问题,特别是大尺寸钢锭的凝固质量和成分控制已成为超大型电渣钢锭的技术瓶颈。另外,要加强市场调研,我国的大型电渣炉总产能将超过国外电渣炉总和,市场是否真正需求是多少,也是大家需要值得思考的重要问题。
(3)进一步开发新的电渣工艺技术和装备是提高企业创新能力的重要措施。电渣重熔空心锭、电渣重熔大型板坯、电渣重熔双金属汽轮机转子、电渣连铸技术,电渣液态浇注板坯、空心锭和大型钢锭,电渣重熔有色金属,以及电渣熔铸技术等将是今后的发展方向。
(4)加强“政、产、学、研、用”合作,在政府的支持和扶持下,企业要主动与科研单位、院校和用户加强技术合作和协同创新,建立技术创新联盟,将科技成果尽快转化为生产力。
同志们,本次大会云集了国内外许多着名学者,尤其是老一代电
渣冶金工作者以及世界电渣冶金技术的发源地一一乌克兰科学院巴顿电焊研究所的专家。大家在此共同庆祝电渣重熔技术诞辰六十周年和液态金属电渣技术工业化五十周年,回顾历史,交流最新的电渣冶金技术,展望今后的发展,意义非常重大。我们相信通过这次会议的召开将促进我国电渣冶金技术的进一步发展,为我国特殊钢材料的发展做出更大的贡献。
刚才我们听取了翁部长、骆司长、张会长的重要讲话。大会审议完成了多项议案, 特别是通过的工作报告以及增补副会长、理事、会员单位和聘请张杰辉副省长为协会名誉会长的议案, 这必将对协会各项工作产生深远的影响, 对推进我省冶金行业健康平稳和可持续发展具有极大的促进意义。
2010年, 省冶金行业协会在义芳同志为会长的理事会领导下, 在省工信厅等政府部门的指导下, 紧紧围绕政府经济中心工作, 以冶金行业热点难点问题为突破口, 开拓创新, 积极作为, 各项工作取得了显著成效。在参与行业发展及政策研究, 制定地方标准, 开展统计调查, 做好行业运行分析预测, 开展质量评审, 落实节能减排和淘汰落后产能措施, 开展对标, 加强经济技术交流, 以及积极争先创优, 加强协会自身建设等方面, 做出了卓有成效的工作, 受到了政府部门的充分肯定和广大会员的一致好评, 为我省冶金行业的健康和持续发展做出了应有的贡献。省冶金行业协会是我省最大最重要的工业、产业协会, 是国家民政部评选的全国先进社会团体, 是最高等级的5A级协会和河北省先进行业协会。
2010年, 面对国内外极为复杂动荡的经济环境, 在省委、省政府的正确领导下, 我省冶金行业继续保持了平稳运行的良好态势。一是淘汰落后产能和节能减排工作取得了显著成绩, 省“双百”“双三十”节能减排企业全部完成了任务;二是主要产品产量增速得到控制, 经济发展质量进一步提高;三是产品结构优化升级步伐进一步加快;四是联合重组取得了新突破, 产业链建设取得新进展。
2011年是我国“十二五”规划的开局之年, 是深化改革开放、加快转变经济发展方式的攻坚时期。年初, 全省经济工作会议明确了我省2011年经济发展的主攻方面是, 以科学发展为主题, 以加快转变经济发展方式为主线, 坚持把“稳增长、调结构、控物价、惠民生”作为目标, 加快推进经济结构调整, 加强自主创新, 切实抓好节能减排, 不断深化改革开放, 着力保障和改善民生, 巩固扩大应对国际金融危机冲击成果, 保持经济平稳较快发展, 促进社会和谐稳定。
新的发展形势和新的发展目标, 为行业协会在经济建设主战场积极作为提供了更加宽广的舞台, 彰显了行业协会的社会责任和地位作用。
希望省冶金行业协会在新的一年里, 牢固树立“会员为本、服务立会”的宗旨, 发挥协会既有优势, 围绕我省“十二五”规划发展目标和任务, 携手广大会员, 抓住机遇, 迎接挑战, 坚持以科学发展为主题, 以转变发展方式为主线, 推动全省冶金行业结构调整, 提高发展质量, 提升经济效益, 实现冶金行业稳定和持续发展。
希望冶金协会在协会的各项工作, 尤其是以下五个方面取得更大成果, 为全省协会工作创造、总结出更多经验。
一是要深入企业、行业, 围绕行业发展中热点、难点问题开展调研, 提出解决问题的可操作性办法, 为政府部门当好参谋助手。
二是要积极发挥桥梁纽带作用, 积极反映行业诉求, 维护企业和行业的合法权益。指导企业向国际标准看齐, 帮助企业培育、推荐品牌, 提高企业知名度, 扩大社会影响, 帮助企业开拓国内、国际市场。
三是着力推动冶金行业结构调整、节能减排、自主创新和降本增效工作, 积极指导企业加大科技投入, 提高技术创新能力, 开发新技术、新工艺、新设备, 不断调整和创新品种, 不断提升核心竞争力, 实现又好又快地发展。
四是积极发挥行业管理作用, 积极参与政府决策和实施行业管理, 指导企业加强自律, 推进企业诚信建设, 创造公平竞争的市场环境, 促进行业健康发展。
风雨求学,毅然回国
黄培云,1917年8月23日生于北京市,祖籍福建省闽侯县(今福州市)。其父在海关工作,经常易地任职,全家随行。因此,黄培云小学读于北京,初中读于烟台,高中读于苏州。但这并没有影响他的学业,反而使他开阔了眼界,增长了不少见识。
由于勤奋好学,1934年,他以优异的成绩考入了清华大学化学系。1935年,为了挽救民族危亡,他毅然参加“一二·九”运动。1937年,日本侵略军进占北平,清华大学迁至长沙,与北京大学、南开大学组成西南临时大学,不久又西迁昆明成立西南联合大学。1938年2月,黄培云参加由闻一多等教授率领的步行团,并担任学生小组长,风雨兼程,历时两个多月,从长沙步行到昆明。这次步行对黄培云一生影响极大。在忆及这段往事时,他说:“它不但锻炼了我的身心,更重要的是深入穷乡僻壤,了解到不少民间实际情况与疾苦,使我进一步向进步与革命靠拢。”同年9月,黄培云大学毕业,在清华大学金属学研究所任助教。
1940年,黄培云考取清华大学第五届公费留美生,在麻省理工学院研究生院攻读博士学位。1945年获科学博士学位后,他继续在该院从事博士后科学研究工作。
为了中华民族的振兴,黄培云毅然偕同已入美国籍的夫人于1946年底回到了祖国,以图科学救国。1947年春,他受聘到武汉大学矿冶系任教授和系主任。
建校不是做好桌子板凳就行
1952年,国家对高等学校进行教学改革与院系调整,决定将武汉大学、湖南大学、广西大学、南昌大学的矿冶系,中山大学的地质系,以及北京工业学院的选矿系进行调整合并,成立独立的中南矿冶学院。该学院定位为以培养有色金属工业需要的人才为主,时任武汉大学矿冶系主任的黄培云参与了筹建工作。
校址最后选定在湖南长沙。“建校时最困难的是没有人,我们就在长沙即将毕业的学生中找几个能干的。”黄培云生前回忆道。他们先对学校的桌椅板凳、实验台需要多少木头进行估算,再去买木头,并且总能买到最好的木头。之后,他们又买了马达和锯片,自己装了锯木头的机器。很快木工厂建起来了。“说是木工厂,实际上除了那台锯以外,什么都没有。但学生们就是用它制作了一大批小板凳。”黄培云生前回忆起建校情景时娓娓地说道。
然而,建校不是把桌子板凳做好就行了。几所学校的师生加起来有好几百人,加上当时交通不便,从四面八方赶到长沙来这个过程就不简单。修整校舍时实在买不到瓦,他们就自己动手做瓦;建房子需要大量的砖,他们就自己建窑压胚烧砖,还因为用水的问题,他们办了一个小型自来水厂,甚至为了开出一条运输路,他们用锄头一点点地把羊肠小道铲平、开通。
面临6所学校所用教材差别很大的问题时,他们把6个学校的教材摆在一块儿,强中选优,最后确定以武大、湖大、北京工业学院的教材为主。
他们秉着革命的精神为建校出谋献力,终于学校在1952年11月如期开学,黄培云被任命为副院长。
黄培云倡导的“三严”作风——严肃对待教学工作、严密组织教学过程、严格要求学生在建校后起了很大作用。“我们一方面不断改善教学物质条件,一方面大力培养师资。学院成立时只有两万多平方米,实验室、教室、宿舍等都非常缺乏。”黄培云生前接受记者采访时说,用了大概3年时间,教学楼、实验楼相继建立,实验室设备不断补充,教学质量也有了提高。
从1954年开始,学院在苏联专家的指导下,改组了院务会议,调整教研组,修订教学计划及教学大纲,对教学法展开研究。1956年,中南矿冶学院培养出第一批毕业生,较强的专业能力和综合素质使这些毕业生受到用人单位的欢迎。
填补我国粉末冶金学科空白
不仅是奠基粉末冶金学科、培养学科人才,黄培云更是见证了它的发展。
粉末冶金是一门制取金属、非金属和化合物粉末及其材料的高新科学技术,它能满足航空、航天、核能、兵器、电子、电气等高新技术领域各种特殊环境中使用的特殊材料的要求。一些发达国家早在20世纪初就开始了该领域的研究,而中国在1950年代还是一片空白。
当冶金部把设立粉末冶金专业的任务下达给中南矿冶学院时,谁都不知道粉末冶金是怎么一回事。黄培云说他在麻省理工学院学过一门30学时的粉末冶金选修课,有点概念,但当时并不太重视这门课程。从那以后,黄培云在学术和专业方面由一般有色金属冶金研究转向集中研究粉末冶金与粉末材料。
“回想起来,我们那时候什么都没有,真是从零开始。学生、讲课教师、教材、实验室都还没有。我们首先在冶金系里成立了粉末冶金教研室,我兼任教研室主任,成员有冶金系主任何福煦、助教曹明德。”黄培云说。上世纪60年代他培养了第一批粉末冶金专业的研究生,到80年代,培养了这个专业的第一批博士生。至今他已培养硕士生、博士生80余人,其中很多人已经成长为我国粉末冶金领域的骨干力量。在培养人才之外,黄培云领导的粉末冶金专业还接受完成国防部门下达的任务。
从新材料研究室到后来的粉末冶金研究所,多年来,研究所同仁共完成国家重点科研项目近300项,获省部级以上奖励近40项,其中获国家级重大奖励7项,为我国原子弹、导弹、卫星、雷达等的发展作出了重大贡献。同时粉末冶金研究所现已成为我国粉末冶金学科中心。
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