吴建常：促进我国高品质特殊钢产业发展

大家好!今天能够参加由中国金属学会特殊钢分会尊龙国际举办的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。
      预祝大会取得圆满成功!祝各位代表生活愉快，身体健康!
      谢谢大家！
      （中钢协）