JFE钢铁公司的棒线材制造工艺具备高炉长流程和电炉短流程两种生产方式，这使得该公司能够从碳中和的角度出发，满足客户多样化的需求。西日本制铁所（仓敷地区）和仙台制造所利用各自制造设备的特点，建立了高品质特殊钢棒线材的制造体系。此外，该公司在各个产品领域都开发出了高性能且具有特色的产品，为实现碳中和以及电动汽车（EV）转型的需求作出贡献。本文将介绍JFE钢铁公司制造工艺的特点以及具有代表性的特色产品。

1引言

JFE钢铁公司的棒线材产品在西日本制铁所（仓敷地区）和仙台制造所等两大基地进行生产。仓敷地区采用高炉长流程制造工艺，仙台制造所采用电炉短流程制造工艺，公司充分发挥这两种制造工艺的优势，为客户提供符合其需求的产品。

基于开发产品的技术要点，本文重点介绍两大生产基地的制造工艺特点以及棒线材产品的特点。

2制造工艺的特点

2.1

JFE钢铁公司棒线材的生产特点

西日本制铁所（仓敷地区）主要使用高炉铁水，通过226吨大型转炉，经过二次精炼和连铸制成大方坯，或利用铸锭设备生产大型钢锭。仙台制造所则主要以废钢为原料，通过130吨环境友好型高效电炉（EcoArc炉），经过二次精炼和连铸生产大方坯。

利用这些设备的特点，公司能够生产从大规格到小规格的产品，涵盖了从低碳钢到高碳钢、合金钢、轴承钢、易切削钢等钢种，以及各种尺寸的产品。表1展示了各工厂的产品生产范围。通过轧制，该公司可以制造出最大直径达φ450mm的圆钢和最大边长为750mm的方钢，属于世界最大尺寸级别。此外，在仙台制造所也轧制采用高炉工艺生产的钢坯，在仓敷地区也轧制采用电炉工艺生产的钢坯，从而满足广泛的客户需求。

2.2

西日本制铁所（仓敷地区）

西日本制铁所（仓敷地区）开坯厂不仅生产轧材和棒线材用坯料，还制造钢管和型钢生产用的圆坯和矩形坯。2020年，该厂提升了圆坯剥皮设备的能力和探伤精度，以满足对无缺陷、无脱碳的优质产品的增产需求。2023年，随着京滨连铸机公司停止生产钢管用圆坯，该厂通过增设加热炉燃烧装置、在冷床引入了空冷和水冷设备等措施，成功实现了产能提升以应对市场需求增长。

棒线材厂能够高质量轧制棒线材两种产品，同时实现了高尺寸精度的自由轧制工艺，还能生产加工性能优异的四面肋钢筋、最小直径为4.2mm的极细线材等产品。

2.3

仙台制造所

在炼钢厂，2018年对连铸机进行了升级改造；为了提高方坯的质量，2022年增强了钢包精炼炉（LF炉）的生产能力；为了满足客户对电炉钢材的需求，2024年提高了电炉的出钢能力。在连铸区域，2022年提高了方坯修磨机的生产能力，可以有效生产低缺陷、高表面质量产品。棒材厂在2019年增设了直棒精整线。

这些设备投资提高了生产效率，同时，炼钢厂、棒线材厂都利用数字孪生技术（DS）和数字化转型技术（DX），提高产品质量、降低生产成本，并将这些技术应用于设备维护，有助于实现稳定生产。

3JFE钢铁公司的棒线产品

JFE钢铁公司充分发挥仓敷地区和仙台制造所的特点，为客户提供广泛的产品。表2展示了该公司生产的主要棒线材钢种。此外，该公司还开发了各种具有特色的产品，以满足客户的需求，并且正在推进产品开发，致力于为电动汽车转型和碳中和作出贡献。

3.1

渗碳钢

渗碳钢是一种适用于渗碳、渗氮等表面硬化处理的钢种，用于制造汽车和建筑机械中的齿轮、轴等部件。这些部件需要具备多种特性，尤其是疲劳强度。JFE钢铁公司开发的产品既能实现高疲劳强度，又能通过简化客户生产流程来减少二氧化碳排放。

齿轮等部件通常通过锻造成型，为了降低锻造时的负荷，往往需要进行软化退火。JFE钢铁公司开发了一种冷锻性能优异的钢材JECF33®，可省略软化退火步骤（见图1）。此外，通过揭示渗碳时异常晶粒长大的机制，使得渗碳前的预热处理也可以省略。通过这些必要的改进，使该钢材能够满足客户减少二氧化碳排放和降低成本的需求。

齿轮所需的特性之一是抗冲击性。当齿轮承受过大的冲击载荷时，可能会在齿根处发生断裂。为了防止这种断裂，强化晶界非常重要，减少杂质并合理利用硼元素也是关键。目前JFE钢铁公司已将抗冲击齿轮用钢SCMB622H投入实际应用。

在齿轮制造过程中，渗碳热处理产生的变形矫正加工是一项繁重的工序。因此，JFE钢铁公司通过在渗碳淬火时在部件内部生成一定比例的铁素体，减少马氏体的生成量，并利用铁素体相吸收变形，开发出了可减少热处理变形的渗碳双相钢。

另一种控制热处理变形的策略是采用无相变的软氮化处理。虽然软氮化处理的硬化层深度比渗碳处理浅，但通过优化热锻后的组织和合金元素，JFE钢铁公司开发出了具有与渗碳处理相当疲劳强度的高强度软氮化用钢JAENS®（图2）。

3.2

易切削钢

仙台制造所拥有可添加铅的炼钢设备，过去一直生产含铅易切削钢。但从减轻环境负荷的角度出发，该制造所致力于开发无铅易切削钢，并已开发出多种铅易切削钢替代钢种。作为低碳无铅易切削钢，通过添加铬来控制硫化物形态，相继开发了提高切削性能的AISI12L14替代钢CCC（CleanCutChromium）以及在成本性能方面表现优异的AISI1215系无铅易切削钢。特别是CCC钢，在高速切削时具有良好的钻孔性能。

此外，仙台制造所还开发了一种添加微量铅、切削性能与普通含铅易切削钢相当的RoHS合规钢。

3.3

非调质钢

在机械结构用钢中，通常通过调质处理，将微观组织转变为回火马氏体组织，从而获得良好的强度和韧性。不过，这种调质热处理会排放大量二氧化碳，因此，无需调质处理的非调质钢一直是研发的重点。非调质钢大致可分为热锻非调质钢和轧制非调质钢（直接切削用）。热锻非调质钢一般以中碳（0.25%-0.6%C）为基础，通过将微观组织控制为铁素体-珠光体组织，并在冷却过程中使添加的钒以VC的形式析出，从而确保强度。此外，还开发出了贝氏体组织型的钢材以及更高强度和韧性的钢材。另一方面，在直接切削用非调质钢方面，仓敷地区利用轧制设备生产NH系列的大直径圆钢（φ45-190mm）。大直径圆钢的生产关键在于钒的添加以及加热和轧制条件的优化。仙台制造所通过在棒材精轧后直接进行水冷淬火和自回火处理，使表层形成回火马氏体组织，内部形成细小的铁素体-珠光体组织，已将适用于轴类用途的TQF钢进行商品化生产。

3.4

电炉钢材表面控制技术

当前对电炉钢材的需求不断增加。为此，JFE钢铁公司致力于开发与高炉钢材特性基本相同的电炉钢材。由于电炉以废钢为原料，会含有铜等微量元素，这些元素在精炼和熔炼阶段很难去除。因此，JFE钢铁公司开发了一种减轻微量元素对钢材表面性能负面影响的制造方法，由此生产的部分产品已被客户使用。鉴于棒线材用于制造的部件需要具备多种特性，该公司仍在继续研究进一步提升产品质量的方法。

3.5

其他产品

表面硬化处理的一种方法是高频淬火回火热处理。由于需要达到一定的淬火硬度，通常以中碳（0.25%-0.6%C）以上的钢材为基础，这使得冷锻性能与硬度要求难以兼顾。JFE钢铁公司通过优化影响冷锻性能的元素和微观组织，开发出了可冷锻的中碳高频淬火回火用钢。

在建筑用高强度钢筋方面，JFE钢铁公司与JFE技术公司合作，成功开发出两种新型钢筋：一种是焊接后延性优异、屈服强度为1275MPa级的抗剪钢筋，另一种是通过控制冷却工艺实现低合金化设计的785MPa级抗剪钢筋。

棒线材还可作为功能材料使用。用于电磁阀等的纯铁系软磁材料需要具备优异的磁性能，但由于纯铁质地非常软，需要改善其切削性能。JFE钢铁公司通过控制夹杂物和析出物，开发出了改善这一问题的JAMS®钢。

4结语

JFE钢铁公司充分利用西日本制铁所（仓敷地区）和仙台制造所两大生产基地的特点，开发并提供满足客户需求的产品。为了符合近年的碳中和理念，未来该公司还将继续推进低碳产品开发。