難變形金屬材料高效軋製技術和裝備開發與應用

2026-04-16 00:22:41

　　中冶京誠工程技術有限公司

　　北京京誠瑞信長材工程技術有限公司

　　北京京誠瑞達電氣工程技術有限公司

　　陝西天成航空材料有限公司

　　鋼鐵研究總院有限公司

　　山西太鋼不鏽鋼股份有限公司不鏽線材廠

　　項目背景

　　難變形金屬是指鎳基合金、鈦合金、工模具鋼、特殊不鏽鋼等品種。這些材料合金化程度在10%以上，導熱性能僅為鋼的四分之一到五分之一，熱加工溫度範圍在100攝氏度之內，變形抗力是鋼的2倍到3倍，因具有優異的抗疲勞性、抗腐蝕性及良好的高溫性能，被廣泛應用於航空航天、國防軍工、核電、醫療等領域，是重大裝備與高端製造業所必需的關鍵材料。

　　難變形金屬使用工況複雜，對性能的一致性和可靠性要求嚴格。目前這些材料主要以多火鍛造、橫列式軋製的模式生產；生產批次小，批次間質量波動大；即使同一批次內，由於頭尾溫差、芯表溫差導致的性能波動大，也可能無法滿足下遊客戶要求，以C919、運20為例，部分緊固件產品仍需要進口。

　　為了實現國家“十三五”關於“關鍵戰略材料綜合保障能力超過70%”的目標，急需形成一套難變形金屬高效的加工生產新模式、工藝及裝備，以改變國內落後的生產局麵。該項目組根據自身長期的技術積累，聯合多家單位，組成強大的“產學研”研發團隊，對難變形金屬的熱加工問題進行技術攻關，為滿足國家高端製造業需求、提升“中國製造”的全球影響力貢獻力量。

　　主要創新點和相關技術內容

　　創新點1：針對難變形金屬材料導熱係數低、熱加工範圍窄的問題，開發了溫度波動範圍±50攝氏度內的近恒溫軋製方法，以及最短軋製間歇4秒和最優速度控製技術和裝備，開創難變形金屬“一火成材”高效軋製新模式，成果在筆尖鋼、鎳基合金、鈦合金等領域成功應用，取得了鈦合金盤卷單重由70千克到227千克的曆史性突破，占領了筆尖鋼80%以上的市場份額，實現了難變形金屬的高一致性和高穩定性連續生產。

　　通過對不同材料熱加工圖的研究，該項目團隊合理運用變形程度、變形速度、軋製周期等因素，有效控製變形過程的溫度場，開發了成套近恒溫軋機技術和裝備，實現了直徑5.5毫米~16毫米線材和直徑10毫米~100毫米棒材的批量生產。

　　創新點2：針對大斷麵坯料鑄態組織塑性差，消除鑄態組織及晶粒細化難的問題，該項目團隊創新提出大規格難變形金屬材料“免鍛直軋”的高效軋製生產模式，取得了最大直徑900毫米圓錠軋出直徑85毫米~350毫米成品的世界紀錄，實現了大規格產品“以軋代鍛”的新突破。

　　創新點3：針對大斷麵難變形金屬材料軋製裝備和電控係統落後的問題，開發出世界最大的850橫移可逆軋製成套裝備和全流程智能電控係統，為突破傳統鍛造生產模式、實現難變形金屬材料高效生產提供了先進的裝備保障。

　　電氣控製是軋製裝備及生產穩定運行的“神經中樞”，該項目自主開發了難變形金屬材料全流程智能控製係統，動態多向實時溫度監測與報警、多點質量檢測、速度跟隨及自適應調整、創新實現了任意道次自動起軋功能，實現了自動軋製，智慧軋製。

　　知識產權及第三方評價情況

　　該項目獲得授權專利34項、發明專利24項、軟件著作權5項, 主編《筆尖用易切削不鏽鋼絲》標準1項。項目成果經行業專家鑒定，達到國際先進水平。

　　該項目近3年產生直接經濟效益5.8億元，新增利稅8000多萬元，經濟效益顯著。應用該技術生產的鈦合金、耐蝕合金、筆尖鋼等產品，已與中航工業、中國船舶重工、中國兵器等20多家國內外重點裝備製造企業合作，成功應用於航空航天、海洋平台、能源化工等多個領域，產品質量已通過終端客戶及專項認證機構認證；采用該項目成果開發了難變形金屬材料熱加工的新工藝和新裝備，解決了關鍵材料“卡脖子”的問題。

　　推廣應用和社會經濟效益

　　該項目開創了難變形金屬材料高效軋製新模式，有力推動了技術和裝備的進步；縮短了下遊製造業的加工流程，形成了高效低成本的新產業鏈，推動了後續高端製造業的整體進步；賦能航空航天、新能源等多領域，提高了國家關鍵戰略材料綜合保障能力，引領了國家新材料產業的發展方向。

來源：中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

編輯：陳燦

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