鋼絲按形狀一般分為圓鋼絲及異型鋼絲兩類,其中異型鋼絲又分為方形、矩形、菱形、扁形、梯形、三角形、六角形、橢圓形、半圓形、Z形及特殊斷面鋼絲等;按尺寸分為特細、細、較細、較粗、粗、特粗鋼絲等;按化學成分分為低碳、中碳、高碳,低合金、合金、高合金、特殊性能合金鋼絲等;按最終熱處理方法分為退火、正火、淬火併回火(調質)、固溶處理鋼絲等;按表面加工狀態分為冷拉、冷軋、熱拉、銀亮、光面、酸洗、鍍層(鍍鋅、鍍錫、銅)鋼絲等;按抗拉強度分為低強度、普通強度、高強度、超高強度鋼絲等;按用途分為一般用途、焊接、綑紮、制釘、冷頂鍛、架空通訊針布、彈簧、輪胎、輻條、易切削、軸承、預應力、電阻、電熱、不鏽及其他用途鋼絲等。
我國線材製品行業起步較晚,20世紀30年代後期在天津、鞍山、大連等地才興建幾個小廠,只能生產低碳鋼絲、鋼釘等,1949年以前線材製品能力不足 3000噸。1950-1980年,經過30年的艱苦努力,在全國已建起 300多家線材製品企業,分布於全國各大中城市,已形成幾十家產量為上萬噸的骨幹企業,中高碳線材製品年產量為35.8萬噸,再加上低碳製品為100萬噸,線材製品年總產量為135.8萬噸。
進入20世紀80年代以後,我國國線材製品行業進入了高速發展的快車道。製品行業抓住了這千載難逢的機遇,以科技進步為導向,勇敢地走出國門,大膽地投入資本,引進了國外的先進工藝技術裝備,通過消化、吸收、創新,不斷地發展壯大自己,創造了線材製品行業輝煌業績。特別是2000年以來,國內各企業採用技術改造、引進及合資合作等方式使優質鋼絲產品水平和裝備水平得到了迅速提升。
1、優質鋼絲產品的起步發展
(1)彈簧鋼絲
上個世紀九十年代中期,我國確定了大力發展轎車工業的戰略目標。當時天津和上海兩個城市率先引進了轎車生產線,形成天津與日本合資生產「夏利」牌轎車;上海與德國大眾合資生產「桑塔納」轎車。當時天津冶金局緊緊抓住汽車行業發展的歷史機遇,研究確定生產與汽車行業相配套的產品,即確定了汽車懸架簧彈簧鋼絲生產項目。
1995年,經國家經貿委批准,組建了天津市冶金第一家中外合資企業,即天津棣華特殊鋼絲有限公司,定向為國內轎車配套生產汽車懸架彈簧高級彈簧鋼絲。1996年,天津棣華特殊鋼絲有限公司投資2700萬元從義大利引進了當時具有世界先進水平的油淬火回火彈簧鋼絲生產線,也是當時國內唯一的一條生產線,可生產Φ6mm~Φ15mm高級彈簧鋼絲,年生產能力達到1萬噸。
天津棣華特殊鋼絲有限公司經過兩年的建設和試製期,於1999年成功生產了我國第一根油淬火回火高級彈簧鋼絲,產品各項技術指標均達到國外同類產品水平,從而告別了我國油淬火回火高級彈簧鋼絲長期依靠進口的局面。中國汽車工業的發展孕育了天津棣華特殊鋼絲有限公司的誕生,同時天津棣華特殊鋼絲有限公司也為我國汽車工業的發展、為振興民族工業做出了貢獻。
為了緊跟轎車工業的發展,實現把公司打造成我國最大高級彈簧鋼絲生產基地的夢想,天津冶金集團中興盛達鋼業有限公司在2012年投資1.2億元,從英國進口了一條水淬火回火彈簧鋼絲生產線,建設一條國產油淬火回火彈簧鋼絲生產線,加上天津棣華特殊鋼絲有限公司的生產線,彈簧鋼絲的規格擴展為Φ3mm~Φ16mm,年生產能力達到3.5萬噸,年銷售收入達到3億元。生產的高級彈簧鋼絲由過去單一的矽錳矽鉻系列,發展為多合金元素的高級彈簧鋼絲。強度等級從原來的中低強度提升為高強度,最大強度等級達到2100MPa。
天津冶金集團中興盛達鋼業有限公司不斷強化「改進、求精、創效」的管理理念,嚴格專業化管理。在彈簧鋼絲同行業中率先通過了TS16949管理體系的認證,並嚴格遵循、指導整個生產過程,使產品質量得到了充分保證。
歷經20餘年的不懈努力,天津棣華牌油淬火回火彈簧鋼絲已成為享譽國內外的知名產品,被廣泛應用於中高檔轎車、高速鐵路機車、地鐵機車、大型施工機械、電力工程、國防工業等領域,鑄就了我國民族工業的品牌,成為了我國民族工業的驕傲。
法爾勝泓昇集團承接了法爾勝-貝卡爾特在特種鋼絲上的兩家之長,形成了產能10萬噸,銷量7萬噸的規模。粗規格琴鋼絲系列產品性能優越,基本可以替代進口。
寶鋼集團南通線材製品有限公司傳承和延續了二鋼歷史,是我國線材製品領域中的骨幹企業。2001年公司引進兩條油淬火回火彈簧鋼絲生產線(懸架彈簧鋼絲和汽門彈簧鋼絲生產線),於2002年投入生產,2009年一條懸架鋼絲生產線搬遷到南通,2012年正式達產,2013至2016年公司每年新增加一條鋼絲生產線,到2017年已經有6條懸架彈簧鋼絲生產線和一套氣門彈簧鋼絲生產線,年產能6.4萬噸,生產規格Φ1.5mm~Φ20mm,年產能居全國首位。鋼絲的強度等級不斷提高,目前2000MPa的大規格淬火鋼絲已大批量生產,佔年產量的50%以上。適應汽車輕量化要求,公司積極開發更高等級的鋼絲,成功開發2100MPa懸架彈簧用鋼絲。
隨著工藝技術的不斷完善和產品質量的不斷提升,寶通製品油回火懸架簧鋼絲日益受到國內外用戶的青睞,中國彈簧廠等國內汽車彈簧鋼前5強企業,紛紛與寶通製品結成戰略合作夥伴;採用寶通製品油回火彈簧鋼絲製造的高品質汽車彈簧,目前已進入上海大眾、通用、一汽大眾等汽車製造企業,廣泛應用於中高檔轎車,並出口美國、加拿大、巴西等海外高端市場。已成為我國最大的油回火懸架簧鋼絲產品供應商,在油回火懸架簧鋼絲的製造上,走出了引進——消化——吸收——創新之路。
(2)焊絲產品
天津市焊絲廠,始建於1938年,是我國最早生產焊絲產品的專業化生產廠家。1983年,天津市焊絲廠從義大利引進了焊絲鍍銅生產線,開始向市場提供盤狀鍍銅焊絲,從此,我國CO2氣體保護焊絲的生產開始得到了快速發展。1979-1986年,天津市焊絲廠生產的H08Mn2SiA氣體保護焊絲被評為「國優」、「部優」和「市優」產品。天津市焊絲廠是我國第一個焊接用鋼絲國家標準GB1300-77《焊接用鋼絲》的起草單位。1994年,又主持起草了GB/T14957-94《熔化焊用鋼絲》、GB/T14958-94《氣體保護焊用鋼絲》。氣體保護焊絲曾經被中國船級社(CCS)和德國勞埃德船級社(GL)認可為船用焊絲。天津市焊絲廠的「金山」牌氣體保護焊絲自1995年後連續獲得冶金工業部產品實物質量「金杯獎」,產品遠銷國內外市場。公司先後更名為「天津市第五金屬製品廠」和「天津市焊接材料有限公司」。
2009年,天津市焊接材料有限公司通過整體搬遷,匯聚到天津冶金集團中興盛達鋼業有限公司。公司現擁有實心焊絲鍍銅生產線3條,藥芯焊絲生產線6條,其中有德國引進的藥芯焊絲生產線,焊絲分卷採用國內先進的層繞機組和引進義大利GIMAX桶裝焊絲精纏機組,焊絲產品設計年生產能力達10萬噸以上。
2015年,焊絲產品被國際焊接行業一流企業奧鋼聯伯樂焊接集團認定為「焊絲產品合格供應商」。到2018年底,可生產氣體保護焊絲、埋弧焊絲、氬弧焊絲、藥芯焊絲、無縫藥芯焊絲、不鏽鋼焊絲、焊劑等多個類別的焊接材料。
(3)低碳專用鋼絲
天津是生產各種專用鋼絲的聚集地。其中天津市第一金屬製品廠,前身是私營鐵絲廠,始建於1938年4月,由資本家田瑞徵與鄭幼彭等人集股經營,位於天津市河北區日緯路和月緯路之間,佔地1.46萬平方米。主要產品有窗紗、窗紗用鋼絲、不鏽鋼絲、不鏽絲網。窗紗遠銷國外,享有較高聲譽,被評為冶金部和天津市優質產品。不鏽絲網、主要供應石油、化工、煤炭等工業。
其中天津市第三金屬製品廠是由解放前的私營元吉亞鉛鐵線製造廠延續而來,現以生產中碳製品為主。主要產品有鍍鋅鋼絞線、鋼芯鋁絞線用鍍鋅鋼絲和預應力混凝土用鋼絲三大品種,1964年8#鍍鋅鐵絲全國質量評比名列第一。
其中天津市第四金屬製品廠組建於1958年2月12日,主要產品為輻條鋼絲、軍工被複線鋼絲、08床用鋼絲、碳結鋼絲、低碳鍍鋅鋼絲、手錶發條、不鏽鋼扁帶七大類,共75個規格。其中錶帶簧不鏽鋼彈簧扁帶榮獲1981年天津科技二等獎,定時器發條榮獲1982年天津市優秀新產品二等獎、仿挪威WD-1/TT型被複線鋼絲小批量產品1984年榮獲冶金部頒發的冶金科技成果三等獎,1983年榮獲國家經委授予的新產品飛龍獎。
1992年天津市第三金屬製品廠與天津市第四金屬製品廠合併組建天津市鋼絲廠,天津市鋼絲廠1995年投資1.2億元從美國引進的年產2萬噸熱鍍GALFAN®(鋅-5%鋁-混合稀土合金鍍層)鋼絲生產線。2006年投資600萬元引進了紐西蘭EMW電磁抹拭鍍鋅技術。2008年投資4500萬元引進了義大利RI9/120拉絲機,ISF5低鬆弛預應力穩定化單絲生產線,生產橋梁纜索用熱鍍鋅鋼絲。1998年以天津鋼絲廠基礎成立天津冶金集團環鍾鋼絲有限公司,該公司從2004年至2008年間先後制修訂了《GB/T20492—2006 鋅-5%鋁-混合稀土合金鍍層鋼絲、鋼絞線》、《GB/T17101—2008 橋梁纜索用熱鍍鋅鋼絲》、《GB/T3082-2008 鎧裝電纜用熱鍍鋅或熱鍍鋅-5%鋁-混合稀土合金鍍層低碳鋼絲》等多項國家標準。
其中天津市第九金屬製品廠,始建於1958年,後更名為天津市銀鶴金屬製品有限公司,佔地41169.5平方米。擁有拉絲、熱處理、熱鍍鋅、鋼絞線、塗銅等5條生產線,主要產品有鍍鋅鋼絲、優質碳素結構鋼絲、塗銅膠管鋼絲、鋼骨架塑料複合管專用塗銅鋼絲、彈簧鋼絲、鍍鋅鋼絞線等六大系列六十餘個品種規格。"銀鶴"商標榮獲天津市著名商標稱號。
(4)不鏽鋼絲產品
東北特殊鋼集團是我國最早生產特殊鋼鋼絲的企業之一,始建於1916年,在抗戰時期、解放時期、計劃經濟時代,始終是國內特殊鋼鋼絲生產的締造者和領跑人,也是行業的引領者;當時國防科工委80%的特種鋼絲主要依靠大連特鋼供應,100%新產品鋼絲在此研發試製,始終是國家軍工製造企業的重點供應商。歷史上多次榮獲省部級、國家級獎項。
1960~1990年公司研製的2Cr19Ni9、2Cr13、3Cr13、0Cr17Ni7Al、1Cr18Ni9Ti等不鏽鋼絲,廣泛應用於汽輪機葉片、醫療器械彈簧、槍械彈簧、航空用彈簧等關鍵零部件,為我國的軍工事業保駕護航。
進入新世紀,公司的多種不鏽鋼絲應用到載人航天和月球探測工程為代表的國家重大航天科技專項上,見證了中國航天「神舟」、「長徵」等各型號產品的輝煌歷程,取得了數百項標誌性成果。同時為中國航空工業系研發殲擊機、殲擊轟炸機、轟炸機、運輸機、教練機、偵察機、直升機、強擊機、通用飛機、無人機等飛行器專用不鏽鋼絲。在9.3閱兵式上,中國航空工業研製生產的殲-11戰鬥機、殲-10A戰鬥機、殲-15A艦載戰鬥機、轟-6K遠程轟炸機、直-19武裝直升機、直-10武裝直升機、直-8直升機和空警-500預警機都使用了東北特殊鋼集團的多種不鏽鋼絲,編隊飛越天安門廣場,接受了黨和國家領導人以及全國人民的檢閱。
法爾勝泓昇集團旗下法爾勝泓昇不鏽鋼製品有限公司成立於2006年,主要從事不鏽鋼絲及製品、焊接材料、不鏽鋼標準件、碳鋼製品、合金鋼製品的製造、加工、銷售。2018年不鏽鋼絲的產銷量達到約4萬噸,在國內不鏽鋼絲繩製造廠商中名列前茅,產品已經在高端遊艇、汽車和華龍一號核電項目中得到廣泛應用。
(5)軸承鋼絲產品
東北特殊鋼集團軸承鋼絲代表牌號GCr15、52100、100Cr6等,可生產規格為Φ1.6mm~Φ16.0mm的鋼絲,氧含量可達10ppm以下,Ti含量30ppm以下,年生產量可達1萬噸,模鑄軸承鋼絲市場佔有率80%以上。
2004年獲得由中國鋼鐵工業協會頒發的《冶金產品實物質量金杯獎》;2006年獲得由遼寧省質量技術監督局及遼寧省名牌戰略委員會頒發的《遼寧省名牌產品》稱號;2010年獲得由哈爾濱軸承集團頒發的2009年度《優秀供應商》稱號;2012年獲得由中國鋼鐵工業協會頒發的《冶金產品實物質量金杯獎》。2014年獲得《冶金行業品質卓越產品》稱號,2015年再次獲得《遼寧省名牌產品》稱號,2016年再次獲得《冶金產品實物質量金杯獎》。
東北特殊鋼集團生產的軸承鋼鋼絲,經鋼絲生產用戶加工使用,認為產品質量一直很穩定,各項指標都達到了標準要求,普遍使用較好,價格合理,使用壽命高,為用戶帶來了良好的經濟效益,用戶願與公司長期合作,共同推進國內軸承鋼絲事業的發展。
2、優質鋼絲產品未來的發展方向
(1)焊絲的發展方向
與科研院所建立了長期穩定的合作關係,依靠藥芯焊絲自動配粉試驗線、德國無縫藥芯焊絲試驗生產線和焊接加工、焊接試驗室等先進的硬體,開展焊接材料及焊接工藝的研究。先後開展了「焊絲及焊劑成分的組織和調配」、「厚板結構的抗開裂性能試驗」、「厚板結構的抗裂性能試驗」等多項前沿性技術的研究,取得了階段性成果。其中,「TME711SF」、「TME711NiSF」、「TME70CSF」等無縫藥芯焊絲,新產品滿足高強鋼和細晶粒結構鋼的焊接要求,熔敷金屬擴散氫含量達到了H5以下,達到超低氫性能,具有國際先進水平,新產品已於2014年8月底通過了中國、美國、英國、挪威四個國家的船級社認證,為新產品打入海洋工程、船舶工程等高端市場創造了有利條件。
在已開發的1018Ti合金鋼絲」、不鏽鋼焊絲TM308L、TM308LSi、TM309LSi和藥芯焊絲TME81T1-Ni1M新產品的基礎上和獲得加拿大焊接協會CWB認可證書、TM57產品獲得歐盟CE認可證書的基礎上,注重合金焊絲、雙相鋼焊絲、不同金屬焊接用焊絲材料的開發。將繼續瞄準造船及海洋工程等應用領域,重點開展無縫藥芯焊絲製造工藝、焊絲配方、抗裂性及配套焊接工藝的研究,並重點開發研製與深海工程裝備相配套的高檔焊絲產品。
(2)不鏽、軸承等鋼絲的發展方向
①不鏽鋼絲的發展方向
我國不鏽鋼的生產與應用相對落後,隨著我國國民經濟的發展,特別是合資企業的介入,國內市場與國際市場逐步接軌,我國奧氏體不鏽鋼已完成從含有穩定化元素Ti的鋼向低碳和超低碳鋼的過渡。目前鋼絲行業除航空部門仍保留使用1Cr18Ni9Ti外,0Cr19Ni9(304)、OCr17Ni12Mo(316)已成為鋼絲的主導產品。
以氮代碳,發展含氮不鏽鋼,在奧氏體不鏽鋼中N和C有許多共同特性,N也是穩定奧氏體元素,N與Mn結合能取代比較貴的Nis,N穩定奧氏體的作用比Ni大,與C相當。N代Ni的比例約為0.025:1。一般認為N可取代2.5%~6.5%的Ni。
在奧氏體中N也是最有效的固溶強化元素之一。N與Cr的親和力要比C與Cr的親和力小,奧氏體鋼很少見到 Cr2N的析出。因此N能在不降低耐蝕性能的基礎上,提高不鏽鋼強度,研製含N不鏽鋼是近年來不鏽鋼工業的趨勢。
鐵素體不鏽鋼具有良好的耐蝕性能和抗氧化性能,其抗應力腐蝕性能優於奧氏體不鏽鋼,價格比奧氏體不鏽鋼便宜,但存在可焊性差、脆性傾向比較大的缺點,生產和使用受到限制。60年代初期的研究已經證明,鐵素體鋼的高溫脆性、衝擊韌性、可焊性都與鋼中的間隙元素含量有關,通過降低鋼中的碳和氮的含量,添加 Ti、NB、Zr、Ta等穩定化元素,添加Gu、Al、V等焊縫金屬韌化元素三種途徑,可以改善鐵素體鋼的可焊性和脆性。另外,超級奧氏體鋼、超級馬氏體不鏽鋼及抗菌不鏽鋼都是今後的發展方向。
②軸承鋼絲的發展方向
為了提高軸承鋼硬度、抗塑性變形能力及耐磨性能,以美國為代表的軸承鋼生產企業發展了高碳GCr15軸承鋼,含碳量水平控制在0.98%~1.05%,比我國的相應鋼種提高了0.03%個百分點。為了提高軸承鋼性能穩定性,美國和德國將Cr元素含量範圍控制在1.40%~1.60%,S、P元素的實物控制水平分別達到≤0.008%和≤0.015%。主要通過殘餘元素及有害元素的控制、夾雜物的控制、碳化物的控制來提高產品質量。
為減少金屬消耗和表面脫碳,國外在軸承鋼絲的熱處理方面,普遍採用氣體保護方法。熱處理爐型以大噸位強對流氣體保護鐘罩式爐和整盤連續式氣體保護退火爐為主,近年來還發展了短周期連續式退火爐(STC爐)。
在拉絲工藝裝備方面,採用以大盤重連續拉拔、大盤重收線為主的連續化、專業化生產,不僅提高了軸承鋼絲生產效率,而且提高了鋼絲質量的穩定性。為了減少環境汙染,以歐洲國家為主,在軸承鋼絲表面清理方面,採用以噴丸為主的機械除鱗方法代替酸洗工藝,並將表面清理與拉絲工序聯合起來,形成多工序聯合的專業化生產線,大大簡化了軸承鋼絲的生產。