我国主要金属制品的技术现状和改进建议

我国金属制品行业经过多年发展，在生产技术、设备水平和产品开发方面取得了很大进步，多数产品不仅能够满足国内市场需要，还出口到世界各地。但和国际先进水平比，仍存在很大差距，体现在技术上缺少创新，关键设备落后，产品档次较低。部分产品仍需进口，而且与国外产品价格差距较大。据统计，2013年从德国进口金属制品比出口价格高2.56倍。

金属制品属于线材的深加工产品，近年来，我国钢丝绳、钢帘线、PC制品、焊丝、弹簧钢丝等，以国民经济GDP增速2倍的速度发展，产品应用范围日益扩大，质量不断提高，产量逐年增加。2011年主要金属制品产量为1955万t，年平均增长率为1 5.4％。加上紧固件产量约1000万t，年总产量超过3000万t。

1 钢丝绳

我国钢丝绳行业的产品实物质量趋于稳定，这主要得益于线材质量的提高、热处理、拉丝、股绳生产工艺装备的改进、辅助装备和辅助材料质量改善、一些工艺技术难关的攻克。品种结构基本满足国内需求，进口品种和数量逐年减少，三角股钢丝绳、粗直径钢丝绳、电梯钢丝绳、压实类钢丝绳成为国内钢丝绳企业竞相发展的产品。近几年钢丝绳新品种、新结构不断涌现，产品质量和使用性能也不断提高。产品性能改进紧跟发达国家的步伐，开始由钢丝绳生产大国向着钢丝绳生产强国转化。但与世界强国相比，实物质量，技术差距依然十分明显。国产钢丝绳寿命明显逊色于国外钢绳，除了结构参数设计水平、过程质量控制水平不高外，钢丝质量水平不高也是重要因素。对高强度级别钢丝绳，国内企业强度级别上去了，但钢丝弯曲性能、扭转性能降低明显.结合钢丝绳最小破断拉力，则会发现差距更大。钢丝质量的大幅提升是提高国产钢丝绳使用寿命必须跨越的门槛，要从生产设备、生产工艺、原材料选用等方面.积极研究高质量钢丝生产技术,只有钢丝质量问题解决了，引进先进的设计技术、过程控制技术才会变成真正的竞争实力。

我国钢丝绳行业今后应学习国外先进企业，与线材厂家研究满足个性化需求的专用线材，研究提高钢丝绳疲劳寿命的生产技术，提高制绳钢丝的性能，降低钢丝性能波动，在结构设计中考虑接触应力，减少捻制损失，推广采用锻打、注塑、预张拉等先进工艺，注重节能环保。

2 钢帘线

我国钢帘线企业一般采用先进的机械除鳞和水浴工艺，消除酸洗和铅浴对环境的污染，处于金属制品行业的领先水平。但钢帘线的总体强度级别较低，结构不够先进，如全钢载重子午线轮胎胎体帘线3+9+15×0.22+0.15等结构依然占有很大比例，破断力较低，疲劳性能较差，帘线直径大，难以满足全钢载重子午线轮胎的技术要求。轻型载重轮胎和载重轮胎带束层用帘线结构多为 3+9+15×0.22+0.15类型，刚度较低，不利于轮胎的尺寸保持性，还容易造成芯股迁移，导致轮胎早期失效。保护层用钢帘线常见的结构有3×7S(HE)等，这种钢帘线捻制应力损失较大，容易受到外界潮湿空气的侵蚀而丧失保护性能。

胎体帘线方面，开发破断力高、直径小和线密度低的新型钢帘线代替传统结构钢帘线已成必然。带束层帘线方面，应开发具有较高破断力、较低断裂伸长率的钢帘线。保护层帘线方面，开发大捻距、粗直径、简单结构的低成本钢帘线将成为必然趋势。随着轮胎向轻量化、低滚动阻力、高耐疲劳性能发展的趋势，钢帘线用钢丝的强度也从普通强度、高强度向超高强度、特高强度过渡。所以更高强度的密集型钢帘线是钢帘线的发展方向。我国钢帘线行业应开发4000MPa以上级别钢帘线，还应加强钢帘线与橡胶结合力、超高强度钢丝分层等技术的研究。

3 预应力钢材

我国预应力钢丝钢绞线生产工艺和产品质量基本稳定，螺旋肋钢丝强度级别以1570MPa为主，主要用于铁路轨枕，钢绞线以1×7光面15.2mm1860MPa为主，主要用于高速铁路、高速公路等，煤矿锚固采用1×19钢绞线，在产品结构和性能指标方面基本定型。无粘结钢绞线，环氧涂层钢绞线、缓粘结钢绞线、镀锌钢绞线用量不大。桥梁缆索钢丝受线材影响，规格和强度级别较低。管道钢丝一般为7.0mm1570MPa级，应力腐蚀开裂问题在技术上已经解决，但在实际生产和产品实物质量方面，仍有质量隐患。PC钢棒的强度级别为1420MPa,延迟断裂问题仍有发生。

我国预应力钢丝钢绞线行业应扩大预应力钢材的使用领域，对于这种高强度、低松弛的高效钢材，应向建筑等领域推广，开发生产大规格高强度产品，同时与钢厂配合开发低成本线材，降低消耗和生产成本，推行绿色生产。桥梁缆索钢丝厂家应和线材厂合作，开发高性能缆索用线材，生产大规格高强度钢丝。管道钢丝应加强应力腐蚀开裂的检验，保证管道安全。PC钢棒方面，研究消除钢棒延迟断裂问题，降低屈强比，开发1570MPa及以上级别钢棒。

4 紧固件

我国生产的紧固件中，8.8级以下普通低档紧固件占45～50%，产能明显过剩，但一些关键紧固件产品，实物质量尚不能完全满足要求，在一定程度上仍然依赖进口。我国是紧固件出口大国，出口量几乎占产量的一半，但出口的产品大部分为低端产品，出口的平均价格为1260美元/t，而进口的平均价格高达9000美元/t。近年来我国汽车紧固件进口量约占总需求量的60%，主要来自日本、韩国和我国台湾地区。

我国紧固件行业的发展方向是：不断提高技术装备水平，配合钢厂研发高端紧固件用线材，提高产品强度级别，开展螺栓延迟断裂和应力腐蚀基础研究，由普通低档紧固件向高端产品发展，逐步推广免退火和非调质生产技术，开展绿色环保生产。

5 弹簧钢丝

我国淬回火弹簧钢丝产能和产量已位于世界前列，但品种、质量及稳定性与世界一流同类企业相比仍有很大差距。我国粗规格淬回火弹簧钢丝的生产工艺流程是：热轧线材→检测→酸洗→磷化→拉拔→感应加热淬火回火热处理→涡流探伤→涂油→检测→包装。而国外先进企业的生产工艺流程是：热轧线材→检测→喷丸→涡流探伤→缺陷修磨→拉拔→感应加热淬火回火热处理→涂油→检测→包装。国外先进工艺采用喷丸方法去除线材表面的氧化铁皮，可以避免酸洗过程中残留H引起的钢丝延迟断裂，实现清洁生产。采用涡流探伤后直接修磨去除线材表面残存的缺陷，可以避免钢丝表面缺陷引起的延迟断裂，节省钢材。采用感应加热可以实现晶粒超细化，晶粒度可达ASTM11级以上。国内将涡流探伤安排在淬回火之后，线材的表面缺陷会遗传给成品钢丝，增加钢丝因表面缺陷引起的延迟断裂。我国中细规格淬回火弹簧钢丝的生产工艺流程是：热轧线材→检测→酸洗→磷化→拉拔→传统加热淬火回火热处理→检测→涂油→包装。国外先进企业的生产工艺流程是：热轧线材→检测→酸洗→扒皮→韧化热处理→酸洗→磷化→拉拔→传统加热淬火回火热处理→检测→涡流探伤→涂油→包装。

日本神户制钢从2005-2010年开始，为满足减少合金元素使用，使用标准钢（SAE9254）维持高强度，而且提高钢的韧性的要求，采用喷丸硬化处理取代表面硬化热处理，悬架簧的设计应力达到1200MPa级。在阀门弹簧钢方面，2000年以后开始采用2100-2200MPa级钢丝，除了采用喷丸硬化处理外，还采用低温弥散硬化技术。

我国弹簧钢丝厂家应学习国外先进技术，改进生产工艺流程，与线材厂家合作，开发更高级别的弹簧钢丝，研究汽车阀门弹簧钢丝生产技术，开发国产线材生产的阀门钢丝，研究防止弹簧延迟断裂和提高疲劳极限技术，与下游厂家合作，研究弹簧成型和表面硬化技术等。

6 焊接材料

国内焊接材料的产量已占世界总产量的一半以上，预计2015年的产量为530～600万t。其中，电焊条、气体保护实心焊丝及药芯焊丝均得到较快发展。国内的半自动及自动焊用的焊接材料发展迅速，使焊接自动化率达到50％以上。在气体保护实心焊丝方面，如含Cu的高强度高韧性气保护焊丝、大热输入高韧性焊丝、大直径焊丝、特殊镀层焊丝以及管线钢(如X70、X80钢)用气体保护实心焊丝和药芯焊丝、油管用耐腐蚀焊丝等均取得新进展；碳钢、低合金高强钢、耐热钢、低温钢、不锈钢等气保护和自保护药芯焊丝、气电立焊药芯焊丝、金属粉型药芯焊丝以及硬面堆焊药芯焊丝，均有长足的进步与发展。但各类高端焊接材料，包括高性能的各种焊条、实心焊丝、药芯焊丝和埋弧焊接材料等，目前在焊接材料销售总量中，总量小于10％，预计5年后可能增长到占焊接材料销售总量的20％～30％。与国外先进品牌相比，国内焊接材料的生产技术还存在不小差距。

国内生产的高端焊接材料品种少，与高端装备的配套性、成套性不够，质量稳定性和一致性较差。为自主发展高端焊接材料，国内应在高纯焊接材料精炼技术及精密制造技术、高端焊接材料采购标准制定、焊接材料的在线质量检测与控制及人才结构调整等方面，采取相应措施，促进高端焊接材料的自主研发与制造，力争形成一定的国际竞争力。

新日铁公司不仅开发焊材新产品，实现商业化生产，同时还开发各种焊接工艺或技术。我国焊材企业应加大产品的研发和创新力度，深入开展材料的化学成分、力学性能和金相组织之间的研究和微合金化研究，积累基础研究数据，掌握核心技术，加大自主创新。尤其加大对高强度、高韧性、洁净化、低碳化、细晶粒化为特征的新钢种配套焊材的研发，力争在核电焊材、超临界锅炉用焊材、超低温钢用焊材、特种不锈钢焊材等方面有所突破。

7结语

金属制品正向着功能更好、强度更高、减少处理工序、保护环境的方向发展。我国金属制品行业应加强上下游合作，重视基础研究和技术创新，掌握新技术，开发新产品，不断占领高端金属制品市场，为把我国建成金属制品强国而努力奋斗。