創新工藝讓“超級”材料替代進口
——張宣科技超級奧氏體不鏽鋼氣閥合金材料研發側記
2026-04-16 06:24:23
本報記者 李巍 通訊員 楊業璐
2月3日,在河鋼集團張宣科技特種材料研究製造生產現場,為某高端客戶定向研製、可ke替ti代dai進jin口kou的de超chao級ji奧ao氏shi體ti不bu鏽xiu鋼gang氣qi閥fa合he金jin材cai料liao順shun利li下xia線xian,即ji將jiang交jiao付fu用yong戶hu使shi用yong。值zhi得de一yi提ti的de是shi,經jing權quan威wei機ji構gou實shi物wu檢jian驗yan,該gai材cai料liao關guan鍵jian性xing能neng優you於yu客ke戶hu標biao準zhun要yao求qiu,材cai料liao服fu役yi壽shou命ming將jiang遠yuan超chao國guo內nei同tong類lei產chan品pin25%,具有足夠的使用壽命和超高的性價比,可替代國外同級別的GH4080A、Inconel751等氣閥合金材料。
深度調研 摸準靶向
氣閥合金是船舶、機車等領域動力係統的重要配件。比起其他750攝氏度級別氣閥合金的常用材料,該材料具有足夠的高溫強度、韌性,良好的抗氧化性和耐蝕性,以及冷熱循環條件下的穩定性,能滿足特殊服役工況條件,市場需求量大。
近年來,航空、航天、海(hai)工(gong)等(deng)相(xiang)關(guan)高(gao)端(duan)零(ling)部(bu)件(jian)製(zhi)造(zao)產(chan)業(ye)發(fa)展(zhan)迅(xun)速(su),對(dui)氣(qi)閥(fa)合(he)金(jin)的(de)需(xu)求(qiu)量(liang)增(zeng)加(jia)近(jin)一(yi)倍(bei)。但(dan)由(you)於(yu)我(wo)國(guo)陸(lu)海(hai)油(you)氣(qi)田(tian)及(ji)石(shi)化(hua)工(gong)業(ye)等(deng)領(ling)域(yu)用(yong)特(te)殊(shu)鋼(gang)材(cai)料(liao)起(qi)步(bu)較(jiao)晚(wan),導(dao)致(zhi)關(guan)鍵(jian)裝(zhuang)備(bei)絕(jue)大(da)部(bu)分(fen)材(cai)料(liao)基(ji)本(ben)依(yi)賴(lai)進(jin)口(kou),被(bei)國(guo)外(wai)少(shao)數(shu)特(te)鋼(gang)企(qi)業(ye)壟(long)斷(duan)。張(zhang)宣(xuan)科(ke)技(ji)麵(mian)向(xiang)重(zhong)大(da)戰(zhan)略(lve)需(xu)求(qiu),建(jian)設(she)特(te)種(zhong)材(cai)料(liao)研(yan)究(jiu)製(zhi)造(zao)基(ji)地(di),以(yi)研(yan)製(zhi)可(ke)替(ti)代(dai)進(jin)口(kou)的(de)國(guo)內(nei)急(ji)需(xu)的(de)特(te)種(zhong)材(cai)料(liao)為(wei)目(mu)標(biao),以(yi)產(chan)品(pin)研(yan)發(fa)和(he)關(guan)鍵(jian)共(gong)性(xing)技(ji)術(shu)突(tu)破(po)為(wei)核(he)心(xin),研(yan)發(fa)生(sheng)產(chan)高(gao)性(xing)能(neng)模(mo)具(ju)材(cai)料(liao)、航空航天用鎳基高溫合金、耐蝕合金、精密儀器用功能合金等特種材料,並為客戶提供最具價值的材料解決方案。
“我們通過市場調研獲悉,相比燃氣輪機和航空用高溫超高溫氣閥合金材料,設計在750攝氏度級別的中長壽命氣閥合金材料在市場上可選的品種有限。”張宣科技氣閥合金品種負責人馬超介紹。針對這一潛在需求和市場的中間空白區,張宣科技特材研製公司在做好常規奧氏體氣閥鋼、niejigaowenhejinyanfagongzuodejichushang,zhenghejishuyoushi,chenglizhuanxiangyanfatuandui,duichuanbolingyuyongcaixuqiujinxingshenrufenxi,zhongdiantuijinchaojiaoshitibuxiugangqifahejincailiaoyanzhigongguan,quanlituidongteshulingyuyongcaiguochanhua、規模化,以期在更多細分領域、個性化小眾化領域實現領先。
“雖然沒有生產過這樣的產品,但是客戶和市場的需求就是我們研發的方向,我們要加大技術攻關力度,努力研發出可替代進口的產品。”馬超信心十足。
大膽摸索 創新設計
新材料的研發應用猶如新生命的孕育,充滿了未知和挑戰。成分設計、方案製訂、生產準備、設備消缺、崗位操作、性能試驗等,每一個環節都需要摸索著幹。
“特種材料領域定級保密嚴格、技術壁壘高,想要對標學習行不通,能夠查閱的相關專業書籍和資料也十分稀缺。我們唯一的辦法就是‘大膽試’,在不斷深化認知中掌握我們自己的技術。”該單位主要負責人說。
該(gai)材(cai)料(liao)的(de)研(yan)發(fa)技(ji)術(shu)難(nan)點(dian)之(zhi)一(yi)是(shi)合(he)金(jin)體(ti)係(xi)的(de)創(chuang)新(xin)。在(zai)研(yan)發(fa)初(chu)期(qi),該(gai)公(gong)司(si)氣(qi)閥(fa)合(he)金(jin)產(chan)品(pin)研(yan)發(fa)團(tuan)隊(dui)結(jie)合(he)氣(qi)閥(fa)合(he)金(jin)典(dian)型(xing)牌(pai)號(hao)的(de)成(cheng)分(fen)設(she)計(ji)和(he)生(sheng)產(chan)控(kong)製(zhi)特(te)點(dian),開(kai)展(zhan)了(le)多(duo)次(ci)技(ji)術(shu)探(tan)索(suo)。由(you)於(yu)該(gai)材(cai)料(liao)的(de)成(cheng)分(fen)是(shi)根(gen)據(ju)某(mou)客(ke)戶(hu)要(yao)求(qiu)專(zhuan)屬(shu)定(ding)製(zhi)的(de),市(shi)場(chang)上(shang)無(wu)法(fa)采(cai)購(gou)到(dao)對(dui)應(ying)的(de)化(hua)學(xue)分(fen)析(xi)標(biao)樣(yang),該(gai)單(dan)位(wei)專(zhuan)門(men)與(yu)河(he)鋼(gang)集(ji)團(tuan)材(cai)料(liao)院(yuan)專(zhuan)家(jia)、行業權威機構攜手定製了專屬的化學分析標樣。
“綜合分析該客戶對該產品成分性能、冶煉手段、使用用途等個性化需求後,我們在合金成分的設計環節充分借鑒了國外某品牌產品的成分設計經驗,對該材料的加工性能、耐高溫疲勞性能進行了優化。”該單位技術部負責人王超介紹。
在zai生sheng產chan前qian,相xiang關guan部bu門men做zuo好hao技ji術shu交jiao底di,逐zhu一yi提ti出chu生sheng產chan難nan點dian,並bing討tao論lun製zhi訂ding了le相xiang應ying的de解jie決jue方fang案an。為wei控kong製zhi好hao合he金jin加jia入ru量liang,該gai公gong司si在zai詳xiang細xi了le解jie不bu同tong合he金jin熔rong點dian及ji在zai真zhen空kong下xia的de特te性xing後hou,優you化hua了le物wu料liao碼ma垛duo方fang式shi,製zhi訂ding三san次ci稱cheng量liang確que認ren法fa,保bao證zheng合he金jin重zhong量liang的de準zhun確que性xing。為wei保bao證zheng冶ye煉lian環huan節jie順shun利li,他ta們men還hai提ti前qian與yu相xiang關guan部bu門men協xie調tiao溝gou通tong,準zhun備bei了le特te殊shu的de原yuan材cai料liao,認ren真zhen做zuo好hao設she備bei清qing理li、溜槽烘烤等準備工作,做到各環節整體把控和協調精準到位。
在(zai)真(zhen)空(kong)冶(ye)煉(lian)過(guo)程(cheng)中(zhong),部(bu)分(fen)元(yuan)素(su)出(chu)現(xian)燒(shao)損(sun)問(wen)題(ti),對(dui)產(chan)品(pin)的(de)強(qiang)度(du)等(deng)性(xing)能(neng)產(chan)生(sheng)不(bu)利(li)影(ying)響(xiang)。為(wei)獲(huo)得(de)最(zui)理(li)想(xiang)的(de)合(he)金(jin)成(cheng)分(fen)體(ti)係(xi),該(gai)技(ji)術(shu)研(yan)發(fa)團(tuan)隊(dui)潛(qian)心(xin)研(yan)究(jiu)成(cheng)分(fen)燒(shao)損(sun)規(gui)律(lv)及(ji)控(kong)製(zhi)、鋁鈦元素離散度控製等課題,安排專人詳細統計每次試驗的數據,一組數據一組數據地進行分析比對;強化易揮發元素吸收率控製,嚴格控製精煉溫度、時間、充氬壓力等關鍵參數,確保內部成分達標。
渣係組分直接關係產品的冶煉質量。針對電渣重熔起弧階段出現的粘連、頂渣問題,技術人員對電渣錠的底部、表麵、maokoudengbuweidebiaozhengjinxingzongjiefenxi,genjuzhaliaoxuanzedejibenyaoqiuhezuchengtedian,bingjiehedianzhazhuanjiayijian,jingguojingmijisuan,yuzhaliaogonghuochangjialianxi,jinyibugaijinlezhaliaopeifangheyongliang;合理控製電流、電壓,各階段熔速保持穩定。
通過不懈努力,最終產品獲得了理想的成分控製水平,產品各項性能指標滿足客戶特殊使用需求。
精準控製 順利下線
1月28日下午,在張宣科技特材研製公司鍛壓作業區生產現場,鍛造專家逯師傅正在現場緊盯鍛造生產作業過程。“實現三火次控製鍛造成型,鍛件表麵質量良好,沒有裂紋、折疊等缺陷,外形尺寸精度控製水平完全達到客戶要求。”產品檢測結果出來後,技術員張波忍不住鬆了一口氣,他們通過采用最新的“兩次鐓拔+單向拔長+精鍛成型”變形控製方法,鍛造出的產品質量符合預期效果。
內燃機中的進氣閥、排pai氣qi閥fa由you於yu長chang期qi受shou到dao腐fu蝕shi和he熱re機ji械xie應ying力li影ying響xiang,易yi產chan生sheng過guo度du損sun失shi,極ji端duan情qing況kuang下xia會hui產chan生sheng功gong能neng失shi效xiao。如ru何he保bao障zhang材cai料liao在zai具ju有you足zu夠gou高gao的de耐nai腐fu蝕shi性xing的de同tong時shi,還hai具ju有you優you異yi的de力li學xue性xing能neng,是shi行xing業ye急ji需xu破po解jie的de難nan題ti之zhi一yi。
mianduizhegenanti,gaigongsijishuyanfatuanduizaibianxingkongzhijishushangjinxinggongguan。zaijishuduijieguochengzhong,lvshifujieheqianqiniejigaowenhejindeshengchanjingyanhejishujilei,zhenduigaicailiaoyingduda、加熱區間窄、尺寸範圍小等難點,對鍛造火次、每火次的壓下量及鍛造溫度等數據進行詳細測算,確定嚴格的鍛造方案,創新研究製訂了“兩次鐓拔+單向拔長+精鍛成型”變形控製方法。
在生產過程中,司車工、司錘工、掌尺工默契配合,嚴格執行最新的鍛造方法,精準控製每一錘的擊打力度、頻次、送進量和翻轉角度,特別是在精鍛成型過程中采用不同方位調向調麵鍛打、倒角和輕重錘結合的方法,精確把控鍛件的尺寸,實現全過程均勻鍛打,保證了該產品順利下線。
《中國冶金報》(2023年2月8日 03版三版)
來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網
編輯:宋玉錚
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