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我國模具鋼産業未來之路

模具産業亟待整合
  
  模具是裝備制造業的物質和技術基礎,模具的用途很廣,各種模具的工作條件差别很大,所以,制造模具用材料範圍很廣,其中應用最廣的當屬模具鋼。模具鋼 的品種、規格、質量對模具的性能、使用壽命和制造周期起着重要的影響。模具鋼的發展也推動了工業産品向高級化、個體化、高附加值化的方向發展。
  
  日前,國務院《關于促進企業兼并重組的意見》出台,意見提出:進一步貫徹落實重點産業調整和振興規劃,做強、做大優勢企業;以鋼鐵等行業為重點,推動 優勢企業實施強強聯合、跨地區兼并重組、境外并購和投資合作,提高産業集中度,培養一批具有國際競争力的大型企業集團,推動産業結構優化升級。對此,國際 模具及五金塑膠産業供應商協會負責人羅百輝表示,近年來模具鋼行業發展趨勢正從分散趨向于集中,模具鋼産業發達國家一般僅有1~2家生産模具鋼的專業廠 家,其産量往往占全國的70%~80%。如瑞典的烏德霍姆公司、奧地利的百樂公司、美國的釩合金鋼公司(Vasco)、日本的日立金屬公司等。為了加強國 際競争力,國外的一些大的模具鋼生産企業進行了跨國合并和戰略合作。而我國模具鋼分散在10多家特鋼企業生産,由于生産分散,所以未能集中力量盡快建成技 術先進的模具鋼生産線和科研開發中心。羅百輝認為,面對這種模具鋼生産點分布“過散”現狀,我國模具行業當前的主要任務之一是推進改革,調整結構。重點選 擇2~3家基礎條件好、體制改革到位、整體實力強勁的骨幹企業通過兼并、重組等手段,在政策、資源、資金等方面予以培育和扶持,使這些骨幹企業明确發展方 向、引進先進設備,重點充實後步工序,建立先進的熱處理和精料、制品生産線,加強技術開發力量、建立完善的模具鋼生産線和科研開發中心,大量生産高純淨 度、高等向性、高精度、規格齊全的優質模具鋼精料和經過深度加工和預硬的模塊制品,全面滿足高檔模具鋼的需要,力争在3~5年内,造就2~3家國際一流大 型先進的模具鋼企業。
  
  模具鋼标準化任重道遠
  
  模具是制造業中不可或缺的特殊基礎裝備,模具鋼是模具制造的重要原材料,廣泛用于冷沖、熱鍛、壓鑄模具的制造,因此模具鋼産業的發展對模具産業的影響 至關重要。模具鋼作為一種特種鋼材,在性能上有何區别于普通鋼材的特殊要求?模具鋼在我國鋼鐵行業所占比重是多少?據中國金屬協會模具鋼學術委員會前主任 徐進介紹說,模具鋼是用來制造冷沖壓模、熱鍛壓模、塑料模、壓鑄橡膠模、玻璃模等模具的鋼種。模具鋼大緻可分為冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼3類。 由于各種模具用途不同,工作條件複雜,因此按其所制造模具的工作條件,模具鋼除一般應具有高的硬度、強度、耐磨性,足夠的韌性,以及高的淬透性和淬硬性等 一般工藝性能外,還應在等向性、均勻性、純淨性和可加工性等方面優于其他普鋼的特殊要求。
  
  目前世界主要工業國家都已形成了比較完整的模具鋼種系列,而且制定了國家的或協會的模具鋼标準系列,同時模具鋼的産量也得到快速發展,合金模具鋼一般 都包括在合金工具鋼中,産量占合金工具鋼的80%以上。工業先進國家合金工具鋼的産量占鋼的總産量的0.1%~0.15%。
  
  近年來,我國模具制造業獲得了快速發展,作為模具制造業的基礎,我國模具鋼行業發展的現狀怎樣?能否滿足和适應模具行業的高速發展?徐進認為,新中國 成立以後,我國模具鋼的生産技術取得了迅速的發展,經曆了從無到有,從仿制到自行開發的過程。我國在短短的50幾年内,根據對國内15家特殊鋼廠的統 計,2008年,合金工具鋼的産量已達38萬t。其中,合金模具鋼的産量超過30萬t,我國模具鋼産量已居世界前列。絕大部分國外的标準鋼号和在科研試制 中的模具鋼号,我國也都進行了生産和研制工作。通過幾次鋼種整頓和标準修訂,已初步形成了具有我國特色的模具鋼系列,在模具鋼生産技術、品種質量、科研開 發和應用工作等方面,都取得了很多新的成就,不但能基本滿足國内模具制造業的需要,而且有部分出口。
  
  但是,我們也必須看到,我國模具制造水平與發達的國家相比還普遍存在使用壽命短、生産周期長、質量可靠性與穩定性差、制造精度和标準化程度低等方面的 差距。這些差距的集中表現為我國在中高檔模具鋼的生産開發方面的能力不足。但形成這種差距的原因牽涉到我國模具鋼生産企業的整體創新能力、裝備水平、技術 和質量、管理水平、标準工作、專業人才、以模具為核心的産業鍊各個環節協調發展不夠等多方面的原因,模具材料發展滞後是重要原因之一。我國模具鋼産業除産 量外,在多方面與發達國家存在不小的差距,今後還有不少的工作要做。
  
  衆所周知,模具的質量與使用壽命除了靠合理的結構設計和加工精度外,主要受模具材料和熱處理的影響。從近年來我國模具進出口統計分析數據結果來看,我 國模具企業出口的模具産品絕大部分是中低端模具産品,而大部分高等級模具卻主要依賴進口。這與我國高檔模具鋼材料生産能力不足有很大關系嗎?我國模具鋼産 業與發達國家相比,存在的差距體現在哪些具體方面?徐進表示,我國的模具鋼産業在生産技術、品種質量、科研開發和應用工作等方面,從無到有,取得了很多成 就,基本上能滿足國内模具制造業的需求。但是,由于我國模具鋼産業發展時間較晚,還在以下幾方面存在一些問題,并與模具鋼産業發達國家形成差距。
  
  首先,在鋼種發展方面,鋼種系列不夠充實完整,有的鋼種(如粉末冶金高合金模具鋼)尚屬空白,有待進一步完善;又如用量很大的塑料模具鋼,在國标中隻 納入了3Cr2Mo和3Cr2NiMo,2個鋼号顯然不能滿足各種不同塑料模具鋼的要求;另外在鋼種産品結構和選用上也很不合理。
  
  其次,在模具鋼品種規格方面,我國的模具鋼鋼材的品種單一, 90%左右是黑皮鍛軋鋼,精料和制品的比例很低。在以後的模具加工中,加工餘量大、材料利用率低,而且嚴重影響模具的加工周期。
  
  再次,在模具鋼生産和工藝方面,我國幾個主要的模具鋼生産廠家雖已掌握了爐外精煉、電渣重熔、快鍛、精鍛、可控氣氛熱處理等新工藝技術,但後步工序和 質量檢測手段落後,缺乏先進的真空熱處理設備、深度加工設備和在線質量檢測設備,缺少生産高性能粉末冶金模具鋼的設備;在生産效率、産品内在質量,尺寸精 度和表面質量方面,與國外産品都存在一定的差距。
  
  最後,在專業化生産方面,我國模具鋼分散在10多家特鋼廠生産,由于生産分散,所以未能集中力量盡快建成技術先進的模具鋼生産線和科研開發中心,科研裝備落後,研發力量不足。
  
  我國模具鋼産業在上述幾方面存在的問題,在一定程度上,拖了模具産業高速、高水平發展的後腿,這也是我們模具鋼産業工作者應該正視的問題和努力要做的 工作。不可否定的是,我國模具鋼的産量早已位居世界的前列,近20年來發展了不少适應新要求的新鋼種。在冷作模具鋼中,所發展的材料有以下幾種:
  
  (1)高韌性、高耐磨性模具鋼。我國自行開發的有Cr8Mo2V、7Cr7Mo2V2Si(LD鋼)和9CrW3Mo2V2(GM鋼)等,分别用于冷擠壓模具,冷沖模具及高強度螺栓的滾絲模具。
  
  (2)低合金空淬微變形鋼。我國自行研制的Gr2Mn2SiWMoV和8Cr2MnMoWVS等鋼種也屬于低合金空淬微變形鋼,後一種鋼号還兼備優良的切削性。
  
  (3)火焰淬火模具鋼。如東風汽車公司采用我國研制的7CrSiMiMoV火焰淬火鋼制造汽車大型覆蓋件鑲塊沖模刃口材料,取得了很好的使用效果;在熱作模具鋼中新發展的有以下幾種:
  
  ①高淬透性特大型鍛壓模塊用鋼。如4Cr2MoVNi、3Cr2MoWVNi等。
  
  ②高熱強性模具鋼。如3Cr3Mo3W2V、6Cr4Mo3W2VNb、7Mnl0Cr8Nil0Mo3V2等。
  
  塑料模具鋼由原國标中的3Crl2Mo(P20)和3Cr2NiMo兩個鋼号發展成由有以下7大類構成的塑料模具用鋼系列:
  
  (1)非合金塑料模具鋼。如SM45、SM55等碳素模具鋼。
  
  (2)預硬型塑料模具鋼。如SM3Cr2Mo和SM3Cr2NiMo等。
  
  (3)時效硬化型塑料模具鋼。如SM2CrNi3MoAl等。
  
  (4)滲碳型塑料模具鋼。如SM1CrNi3等。
  
  (5)整體淬硬型模具鋼。如SMCrl2MolVl(D2)和SM4Cr5MoSiVl等熱作模具鋼。
  
  (6)耐蝕塑料模具鋼。如SM3Cr17Mo等。
  
  (7)無磁塑料模具鋼。如7Mnl5Cr2A13V2WMo等。
  
  此外,為了适應塑料模具制造過程中的一些對鋼的工藝性能的特殊要求,發展了以下4類專用的特種塑料模具鋼種:
  
  (1)鏡面磨削用塑料模具鋼。如SM3Cr17Mo等。
  
  (2)非調質型預硬塑料模具鋼。如3Cr2MnMo-VS鋼等。
  
  (3)易切削塑料模具鋼。如5NiCaS等。
  
  20世紀70年代以來,為了提高模具鋼質量,國内陸續推廣了爐外精煉、電渣重熔、快鍛、精鍛等新工藝技術,采用新技術生産的部分模具鋼産品内在質量可 與國外實物質量相當。近十幾年來,為了适應我國模具鋼工業的發展,生産高檔的模具鋼産品,我國生産模具鋼的骨幹企業如寶鋼特鋼、撫順鋼廠等均做了技術裝備 改造工作。
  
  如今,這些企業在冶煉、熱加工等主機設備方面與國際一流的模具鋼專業生産廠如瑞典的烏德霍姆、日本的日立金屬等已經不相上下,但是生産線還不配套,主 要是後步生産工序還不完善。但由于發展曆史短,很多方面還處于初創階段,還需一定的時間配套、掌握、适應和完善。特别是熱處理技術裝備和機械加工等後步工 序和質量檢測手段落後,缺乏深度加工和在線質量檢測設備。所以總體來看,在生産效率、産品質量,特别是尺寸精度和表面質量方面,我國模具鋼行業與國外産品 尚存一定的差距。急需對薄弱環節進行技術改造填平補齊,盡快建成技術先進、完整的模具鋼生産線,生産優質的模具鋼産品。
  
  在标準化方面,我國通過引進和自己研制開發工作,逐步形成了我國的模具鋼鋼種體系,1952年引進蘇聯國家标準,制定了我國重工業部部頒的合金工具鋼 标準;1959年,根據我國資源情況,制定了我國冶金工業部部頒标準YB7-59。到1977年,在整頓原來鋼種系列的基礎上,吸收我國曆年來科研工作的 成就,對YB7-59進行了修訂,制定了我國第一個合金工具鋼國家标準GB1299-77,1985和2000年又對該标準進行了修訂,頒布了 GB1299-85和GBT1299-2000,2009年又非等效采用了ASTMA681-94和NADCA207-90制定合金模具鋼标準。初步建立 起具有我國特色的、接近世界先近水平的,包括冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼和無磁模具鋼的模具鋼種系列,基本上可以适應我國模具生産部門的大部分使 用需求。

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