粉末冶金高速鋼（PM HSS）自20世紀(jì)70年代初實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)以來，在鋼的品種、質(zhì)量和產(chǎn)量上已取得了長足的進(jìn)步。繼美國Crucible公司和瑞典Stora公司之后，1992年由奧地利Böhler鋼廠和瑞典Uddelholm鋼廠合并組成的伯樂－烏得爾霍姆集團(tuán)（以下簡稱B－U集團(tuán)）異軍突起，目前已在世界粉末冶金工具鋼（PM TS）生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位�，F(xiàn)將當(dāng)前世界PM TS的消耗量，以及B－U集團(tuán)生產(chǎn)的*新發(fā)展情況概述于后。
全球粉末冶金工具鋼的消耗量及B－U集團(tuán)的產(chǎn)量
（1）全球PM TS的消耗量
粉末冶金工具鋼包括粉末冶金高速鋼、粉末冶金冷作工具鋼和粉末冶金塑料模具鋼三大類。在PM TS的總消耗量中，PM HSS約占75%，其余25%為粉末冶金冷作工具鋼和粉末冶金塑料模具鋼。PM HSS不僅用作切削刀具，而且也用于冷作工具。根據(jù)來自B－U集團(tuán)的信息，1998年全球（不包括中國和獨聯(lián)體各國）PM TS的消耗量每年約為9000t。其中PM HSS的消耗量約為6750t，粉末冶金冷作工具鋼和塑料模具鋼的消耗量約為2250t。這是一個比較確切的數(shù)字。
（2）B－U集團(tuán)PM TS的產(chǎn)量及地位
B－U集團(tuán)1998年P(guān)M TS的銷售量占全球總消耗量的19%，為全球第二大PM TS供應(yīng)商。1998年該集團(tuán)銷售了約1710t PM TS，其中1280t為PM HSS，430t為粉末冶金冷作工具鋼和塑料模具鋼。以前B－U集團(tuán)自己不生產(chǎn)霧化的PM TS粉末，而是自瑞典和烏克蘭的公司外購，然后自己進(jìn)行熱等靜壓(HIP)、鍛造和熱軋等熱加工以及進(jìn)行材料的精加工和質(zhì)量檢驗等。該集團(tuán)認(rèn)為，PM TS今后還將有大的發(fā)展。因此，從戰(zhàn)略上分析，該集團(tuán)應(yīng)在自己的工廠中擁有1條完整的現(xiàn)代化PM TS生產(chǎn)線，以期在未來PM TS市場全球競爭上占有更重要的地位。因此，該集團(tuán)在奧地利的Kapfenberg市伯樂鋼廠內(nèi)投巨資3億先令（折合人民幣1.9億元）于1998年6月奠基建立1條*新的現(xiàn)代化PM TS生產(chǎn)線。其廠房面積為2500m2，辦公室面積為430m2，操作工人24名，開兩班。俟兩項主要新設(shè)備(制粉設(shè)備及新的HIP設(shè)備)安裝調(diào)試完畢投產(chǎn)后，B－U集團(tuán)的PM TS產(chǎn)量將占未來市場總量的27%，而且鋼的質(zhì)量將達(dá)到一個新的水平。
B－U集團(tuán)新PM TS生產(chǎn)線特點
世界上*早生產(chǎn)PM HSS的冶金廠為70年代初建立的瑞典Stora鋼廠(現(xiàn)屬法國Erasteel鋼廠)和美國Crucible鋼廠。稍后，按照Stora廠的設(shè)計，又建造了瑞典ANVAL廠和原蘇聯(lián)烏克蘭DSS廠。迄今，PM TS的生產(chǎn)已逐步積累了很多經(jīng)驗，其生產(chǎn)技術(shù)也在不斷進(jìn)步。
B－U集團(tuán)現(xiàn)在建立的PM TS生產(chǎn)線，不是對以前的PM TS廠的照搬和抄襲，其主要生產(chǎn)工藝將在新設(shè)計的先進(jìn)設(shè)備上進(jìn)行。生產(chǎn)大致分為下述5個工序。
（1）熔煉
熔煉廢鋼及合金在8t感應(yīng)電爐上進(jìn)行。
（2）鋼水凈化
熔煉鋼水的凈化在中間鋼包中進(jìn)行。中間鋼包為特殊設(shè)計，以保證鋼水的超高純凈度。此點極為重要，因為提高鋼的凈化程度，可減少鋼中的非金屬夾雜含量，由此PM TS可獲得較高的強(qiáng)度和韌性，以及良好的可拋光性。
B－U集團(tuán)采用的方法和目前Stora廠1994年以來采用的新凈化工藝基本相同。中間鋼包上有石墨電極加熱，以保持霧化過程鋼水溫度的穩(wěn)定。在鋼液上面有一層冶金活性很強(qiáng)的電渣液。中間鋼包底部通高純氮氣，以幫助鋼中的非金屬夾雜物上浮，而為鋼液面上的電渣液所吸收。據(jù)稱此舉可減少鋼中約90%的非金屬夾雜物。
PM HSS中非金屬夾雜物減少后可有效提高的強(qiáng)度及韌性，并可減少刀具崩刃。此外，夾雜物減少后還能有效提高鋼其可拋光性(可由2.5級提高到0.2級)，各種鋼種的具體數(shù)據(jù)見表1。數(shù)據(jù)引自Erasteel廠研討會資料。PM HSS ASP2000系列為應(yīng)用凈化鋼水工藝生產(chǎn)的鋼種。此數(shù)據(jù)同樣適用于粉末冶金模具鋼。
表1 不同鋼種的可拋光性
鋼種 達(dá)到的可拋光級別
ASP2000系列凈化的PM HSS 0.2
傳統(tǒng)的PM和電渣重熔工具鋼 1.5
一般塑料模具鋼 2.5
一般冷作工具鋼 3.5
（3）霧化超細(xì)鋼粉的制備
采用高純氮氣將已凈化的鋼水霧化成鋼粉。所制鋼粉顆粒重量約為0.2mg。B－U集團(tuán)的霧化裝置為自行設(shè)計，其優(yōu)點是能生產(chǎn)更細(xì)的超細(xì)鋼粉。采用這種超細(xì)的鋼粉能生產(chǎn)出經(jīng)熱等靜壓(HIP)后無需再進(jìn)行鍛造或熱軋，而可直接供用戶使用的HIP狀態(tài)的高強(qiáng)度PM HSS，因之可縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。
（4）粉末裝罐
霧化的細(xì)鋼粉在過篩后裝入低碳鋼罐中，抽真空后焊接密封。
（5）熱等靜壓
B－U集團(tuán)定購了*新的現(xiàn)代化HIP設(shè)備。它有一個高功率的加熱器，裝罐的鋼粉無需預(yù)熱便可在熱等靜壓機(jī)的高壓容器中同時被加熱(1150～1180℃)及加壓(＞100MPa)制成鋼錠，然后再經(jīng)鍛造和熱軋成PM鋼材；或直接制成HIP狀態(tài)的鋼材。這種鋼材可含有較高的硫含量(0.2%)從而具有很好的可機(jī)械加工性，特別是鏟削加工性。
B－U集團(tuán)生產(chǎn)的PM TS的牌號和成分
B－U集團(tuán)目前生產(chǎn)11種PM TS，包括粉末冶金塑料模具鋼Böhler M390 Isomatrix、粉末冶金冷作工具鋼Böhler K190 Isomatrix和9種PM HSS。9種PM HSS為4種基本成分，即S390，S590，S690和S790。前2種含有8%的鈷，后2種不含鈷但含較高的釩。在成分上S790為美國AISI的M3Ⅱ型，S690為美國AISI的M4型。S590為原瑞典Stora廠的ASP30，世界上各PM鋼廠均有此牌號，市場爭奪*激烈。只有S390高釩高鈷牌號為B－U集團(tuán)自行開發(fā)的*高性能的鋼種。這些成分的PM HSS，主要合金元素不變，但根據(jù)不同含硫量和HIP后是否鍛軋，而派生出2～3個改型鋼種。以S590為例，便有S590、S592和S059等3個品種。S590為低硫(S≤0.03%)，S592為高硫(約0.2%)品種。這兩種PM HSS均為HIP后再經(jīng)鍛造和熱軋成材。S059為高硫(0.2%)品種，但經(jīng)HIP后不再經(jīng)鍛造或熱軋，即直接HIP達(dá)到所需尺寸。這3種不同的PM HSS可供有不同需要的用戶選用。
B－U集團(tuán)將在此新的PM TS生產(chǎn)線上生產(chǎn)傳統(tǒng)的粉末冶金產(chǎn)品，而且還將發(fā)展若干新的、對其未來發(fā)展具有重要意義的產(chǎn)品。
