1前言

2014年，JFE鋼鐵公司和JFE條鋼公司對棒線材業務進行了整合，將相同的產品品牌統一到JFE鋼鐵公司進行銷售。2017年將JFE條鋼公司仙台製作所移交JFE鋼鐵公司管理。特殊鋼棒線業務由JFE鋼鐵公司西日本制鐵所（倉敷地區）和仙台製作所負責生產銷售。倉敷地區生產高爐鐵水，仙台製作所生產電爐鋼，通過利用兩個廠的特色進行互補，使JFE鋼鐵公司的棒線產品品種進一步擴大。以下，以開發的產品為主，就JFE鋼鐵公司兩個廠的生產工藝特徵和棒線產品的技術特徵進行介紹。

2生產工藝特徵

2.1西日本制鐵所（倉敷地區）

西日本制鐵所（倉敷地區）的煉鋼設備有兩條線，一條線為226噸的大轉爐-二次精煉-連鑄；另一條線為226噸的大轉爐-二次精煉-鑄錠。可生產的鋼種範圍很大，從低碳鋼到高碳鋼和合金鋼，且產品尺寸範圍也很大。另外，通過對高爐鐵水進行預處理和鋼包精煉、強攪拌真空脫氣及使用帶有電磁攪拌裝置的連鑄設備，還可生產以軸承鋼為主的潔淨鋼。

表1示出各車間可軋制的產品品種。倉敷地區鋼坯車間可生產直徑Ø450mm圓坯和斷面尺寸為750mm的方坯，是同類產品中世界最大級別的。這使鑄錠的使用和從軋制到大圓鋼專用自動精整設備的聯合生產工序得以確立。倉敷地區棒材車間和線材車間採用的軋機為單機架兩用軋機，可以生產棒材和線材兩種產品。由於使用的方坯已經過表面切削，因此還可生產沒有缺陷和脫碳的高品質產品。棒線材車間採用的是平輥軋制技術和高尺寸精度的四輥軋機自由尺寸軋制技術，因此可將方坯和圓坯作為坯料。另外，利用四輥軋機還可生產直角度和尺寸精度高的方形線材和彎曲加工性好的四面帶肋鋼筋及最小直徑為4.2mm的極細線材等。

2.2仙台製作所

仙台製作所利用2008年設備更新改造的契機，引進了130噸的環保型高效電爐（廢氣餘熱預熱式電爐），還引進了充分考慮到減少CO2排放的設備，如可減少CO2排放的加熱爐等，整個製作所全部使用LNG作為燃料。另外，棒材車間和線材車間使用的坯料統一為斷面尺寸為160mm的方坯。為滿足自由尺寸軋制的需要，通過採用KOCKS公司生產的三輥軋機提高了軋制效率。在線材車間，通過加熱爐的改造和軋制設備的改進，對線材表面缺陷進行了攻關。尤其是，在2015年通過改進線材盤卷的卷取方向和擴大線材直徑，進一步滿足了客戶的需求。另外，在棒材車間可以生產一種獨特的棒材產品，它通過在精軋機後設置的產品水冷裝置可對線材表層部進行直接淬火，當線材從水冷裝置通過後利用鋼材內部的潛熱可以進行自回火。

3JFE鋼鐵的棒線產品

JFE鋼鐵公司利用倉敷地區和仙台製作所兩家工廠的特色，構建了最佳的生產體制，向用戶提供了各種汽車和機械結構等領域用鋼材產品。表2示出主要的產品。尤其是，JFE鋼鐵公司開發了能滿足客戶需求，且具有特色的棒線產品。本章節介紹其中的幾個產品。

3.1滲碳鋼

滲碳鋼可用於汽車和機械傳動裝置的齒輪和傳動軸等。滲碳鋼除了要具有表面硬化處理後的疲勞強度外，還要具有各種特性。JFE鋼鐵公司開發的滲碳鋼不僅疲勞強度高，而且還具有各種功能。

雖然大部分零部件都可通過鍛造後成形，但為減小鍛造時的變形阻抗，因此要進行軟化退火。另外，為避免滲碳時的奧氏體晶粒粗化，通常在冷鍛後滲碳前要進行正火處理。由於這些熱處理工藝會增加產品的生產成本，因此希望開發一種能省略熱處理工藝的滲碳鋼。為解決這一問題，JFE鋼鐵公司開發出冷鍛性能高的滲碳鋼，該開發鋼在坯料狀態下變形阻抗低、且通過析出物的控制，能有效抑制滲碳時的晶粒粗化。滲碳後的疲勞強度與JIS SCM420相同。採用該開發鋼可以省略零部件的生產工序，降低生產成本。

雙相滲碳鋼通過添加Si和V，提高了Ac3相變點，通常它在滲碳溫度下滲碳後的內部組織為鐵素體和馬氏體的雙相組織（滲碳表層為馬氏體單相）。由此可以減小滲碳後因淬火而產生的變形量，不僅可以降低變形，而且可以提高抗點蝕性。圖1示出JIS鋼和滲碳雙相鋼在滲碳後熱處理時產生變形的比較結果。對圖中試樣在滲碳前後開口部的變形量進行了調查。由圖可知，隨著硬度的提高，即隨著淬透性的提高，變形量呈增大的趨勢，但雙相鋼的變形量可控制在普通合金鋼的1/2以下。

鹽浴滲碳工藝可在低溫下使表面硬化，熱處理變形小，零部件的尺寸精度比滲碳處理材的高。但是，鹽浴滲碳後材料的表面硬度和內部強度比滲碳處理材的低，可生產的零部件有限。高強度鹽浴滲碳鋼通過核心成分的設計，利用析出強化和相變強化，可使表面硬度和內部強度比普通的鹽浴滲碳用鋼提高很多。由此還能大幅度提高疲勞強度。另外，鍛造性和切削加工性也比普通鋼好，有望應用於實際零部件的加工。

3.2軸承鋼

倉敷地區除了生產潔淨度高的軸承鋼外，還針對傳動環境下顯微組織損傷的發生機理，按照新成分的設計方法，開發了中碳軸承鋼和在中常溫區域下傳動疲勞壽命長的軸承鋼等，並批量生產。另外，採用前述的四輥軋機和獨特的冷卻控制技術，可生產包括最小直徑為4.2mm的SUJ3在內的細徑軸承用線材。

而且，隨著鋼潔淨度的進一步提高，還開發了高速、高精度、檢測面積大的高頻超聲波檢測夾雜物的方法，它可對以往採用顯微鏡無法觀察的非金屬夾雜物進行檢測。

3.3非調質鋼

作為能省略機械結構用碳素鋼或機械結構用合金鋼所要求的淬火回火處理的鋼材，有熱鍛用非調質鋼和直接切削用非調質鋼。熱鍛用非調質鋼通過添加適量的Ti可確保鋼的韌性，通過添加V可確保鋼的強度。非調質鋼有兩個系列，一是以中碳鋼為基礎的鐵素體-珠光體組織呈析出強化型的THF系列；二是通過減少碳含量提高韌性，使貝氏體的組織強化和V的析出強化達到平衡，從而抑制因冷卻速度不同而產生強度偏差的TBH系列。另外，以TBH為基礎，為滿足用戶的要求，還開發了變形區域小、屈服強度高、可進一步提高強度和韌性的鋼。

另一方面，作為可直接切削用鋼，有採用倉敷地區製造設備生產的NH系列產品，產品為大直徑非調質圓鋼。另外，還開發了可用於傳動軸的TQF鋼。該鋼利用仙台製作所棒鋼精軋後的水冷裝置進行直接淬火和自回火後，使棒鋼表層形成回火馬氏體組織，內部形成微細鐵素體-珠光體組織。

3.4易切削鋼

仙台製作所擁有可添加鉛的煉鋼設備，生產含鉛易切削鋼，但近年來基於環保的考慮，進行了不含鉛易切削鋼的研究，開發了各種替代鋼。作為低碳系易切削鋼，有通過添加Cr控制硫化物系夾雜物，提高切削性的CCC鋼（無氧化鐵皮切削鋼）替代AISI 12L14和性價比高的AISI 1215系不含鉛易切削鋼，廣泛應用於印表機傳動軸等OA設備。無鉛CCC鋼和含鉛易切削鋼硫化物系夾雜物的觀察情況示於圖2。圖3示出採用高速鋼鑽頭開孔加工試驗時開孔數量和鑽頭磨損量的關係。由圖可知，CCC鋼具有良好的開孔加工性。

3.5高強度剪切加強筋

倉敷地區和仙台製作所通過與JFE鋼鐵公司Techno-wire事業部合作已開始批量生產焊接封閉後延性好的、屈服強度為1275MPa級剪切加強筋和控制冷卻節省合金的785MPa級剪切加強筋。

4結束語

JFE鋼鐵公司利用倉敷地區和仙台製作所兩個工廠的特色，生產滿足應用需求的系列產品，並確立了高品質產品的生產體制和產品的供給體制。另外，還開發了可應用於不同領域具有特色的產品。今後還將最大限度利用鋼鐵企業的技術力量，開發環保型高附加值棒線產品。