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突破封鎖“啃”下鈦工業(yè)!他們?nèi)绾我宦菲票?/h1>

全能型金屬鈦的應(yīng)用,離我們的生活越來越近。2017年以來,我們已經(jīng)攜手國(guó)內(nèi)外多個(gè)手機(jī)制造商制備鈦合金外殼和折疊屏。”湖南湘投金天鈦金屬股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“湘投金天鈦金”)90后博士余世倫說。

湘投金天鈦金技術(shù)部85后青年孔玢、劉正喬,每月往返于長(zhǎng)沙與婁底之間,與華菱漣鋼的技術(shù)生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)開展鈦鋼聯(lián)合技術(shù)研討,生產(chǎn)鈦帶卷。這兩支團(tuán)隊(duì)已默契協(xié)作了十余年。

鈦工業(yè),難啃但必須啃的“硬骨頭”

鈦,有色金屬中的后起之秀,是繼鋼鐵、鋁之后的“第三金屬”,也是戰(zhàn)略性金屬。鈦用量的多少,已成為衡量當(dāng)代飛機(jī)制造先進(jìn)性的重要標(biāo)志。鈦工業(yè),則成為衡量國(guó)家綜合實(shí)力強(qiáng)大與否的重要標(biāo)志之一。

中國(guó)對(duì)鈦工業(yè)的探索,始于上世紀(jì)50年代,相較于其他工業(yè)的進(jìn)程更為艱巨曲折。1982年,國(guó)家16個(gè)部委聯(lián)合成立了全國(guó)鈦應(yīng)用推廣領(lǐng)導(dǎo)小組,迎來了我國(guó)海綿鈦工業(yè)第一個(gè)有序發(fā)展的春天。不過,到2000年時(shí),海綿鈦(原材料)和鈦材(深加工)年產(chǎn)量均僅達(dá)到2000噸/年的水平,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于日本、美國(guó)、俄羅斯。進(jìn)入21世紀(jì),中國(guó)的鈦工業(yè)迎來“第二春”。自2007年開始,我國(guó)的海綿鈦產(chǎn)量持續(xù)排名世界第一;2020年,中國(guó)海綿鈦產(chǎn)量近13萬噸,鈦合金產(chǎn)量近10萬噸,占全球鈦合金產(chǎn)量的50%以上。

鈦工業(yè)

盡管我國(guó)成為了鈦工業(yè)大國(guó),但在高端鈦材領(lǐng)域仍大量依賴進(jìn)口,尤其是在規(guī)格尺寸、表面質(zhì)量及性能等技術(shù)指標(biāo)方面要求苛刻的鈦帶卷等精工產(chǎn)品上。鈦工業(yè)精深加工核心技術(shù),依然被美、日、俄等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷。

2006年,湖南湘投控股集團(tuán)緊貼國(guó)家戰(zhàn)略需求,貫徹落實(shí)湖南省委、省政府的戰(zhàn)略部署,在中國(guó)有色金屬材料領(lǐng)域泰斗李東英院士、西北有色金屬研究院鈦金屬資深專家唐仁波教授和北京科技大學(xué)、中南大學(xué)、北京鋼鐵研究總院等多名專家的指導(dǎo)和直接參與下,錨定高性能鈦及鈦合金新材料產(chǎn)業(yè)這塊“硬骨頭”,用十年的時(shí)間培育了以湖南湘投金天科技集團(tuán)有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“湘投金天集團(tuán)”)為依托的國(guó)家戰(zhàn)略鈦產(chǎn)業(yè),補(bǔ)足了湖南在戰(zhàn)略性新興材料產(chǎn)業(yè)上的“短板”,解決中國(guó)鈦工業(yè)“卡脖子”難題。

填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白,湖南破冰大卷重鈦帶卷

中國(guó)在鈦帶卷方面遇到技術(shù)瓶頸,不僅要靠技術(shù)創(chuàng)新,還要通過模式創(chuàng)新打破行業(yè)壁壘。以日本為例,日本的鈦帶卷技術(shù)突破并非在鈦企業(yè)實(shí)現(xiàn),而是在鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)。換言之,急需“鈦鋼聯(lián)合”。

受此啟發(fā),湘投金天集團(tuán)從體制、技術(shù)和產(chǎn)品等三方面創(chuàng)新,通過“鈦鋼聯(lián)合、產(chǎn)投融合”等模式創(chuàng)新,凝聚了一批鈦行業(yè)、鋼鐵行業(yè)的專家,實(shí)現(xiàn)一個(gè)個(gè)從“0到1”的突破:

2007年5月,軋出了國(guó)內(nèi)第一卷大盤重寬熱軋鈦帶卷,被譽(yù)為中國(guó)鈦工業(yè)的里程碑,結(jié)束了中國(guó)不能生產(chǎn)鈦帶卷、長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的歷史;

2008年7月,軋出大盤重寬冷軋鈦帶卷;

2009年10月,在鈦材精加工領(lǐng)域上突破關(guān)鍵技術(shù)和填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白成果6項(xiàng),并成為《熱軋鈦帶》和《冷軋鈦帶卷》的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)起草者。

湘投金天集團(tuán)在全國(guó)率先取得了探索鈦鋼聯(lián)合模式創(chuàng)新的成功。成功的背后,是湖南省省委、省政府對(duì)湘投控股集團(tuán)和華菱集團(tuán)實(shí)施鈦鋼聯(lián)合形成新的集成創(chuàng)新機(jī)制給予的大力支持,從頂層設(shè)計(jì)上,支持湘投金天集團(tuán)和漣源鋼鐵集團(tuán)有限公司共建長(zhǎng)沙湘投金天鈦金公司。

“第一次試軋,由湘投金天集團(tuán)和華菱漣鋼聯(lián)合啟動(dòng)。鈦廠提供鈦板坯,鋼廠在連軋機(jī)組上軋成熱軋鈦卷,在北京科技大學(xué)等有關(guān)單位協(xié)助下, 反復(fù)優(yōu)選方案,30多次模擬試軋后,在關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新和攻關(guān)方面取得重大突破,終于一次試軋成功,軋制出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的我國(guó)第一個(gè)大盤重寬鈦帶卷?!毕嫱督鹛焘伣鸬囊幻ぷ魅藛T回憶道。

“目前,鈦鋼聯(lián)合團(tuán)隊(duì)成員有20多人。作為鈦行業(yè)代表,我們可以深入華菱漣鋼生產(chǎn)車間,看整個(gè)生產(chǎn)加工過程。我們坐在一起開軋前準(zhǔn)備會(huì),就工藝方案、操作上關(guān)注的重點(diǎn)、細(xì)節(jié)、改進(jìn)空間等進(jìn)行探討,也一起組團(tuán)去外地學(xué)習(xí),增強(qiáng)漣鋼技術(shù)人員對(duì)鈦特性的理解,彼此之間的這種開放、信任、無縫銜接是極其寶貴的?!?劉正喬于2008年大學(xué)畢業(yè)后進(jìn)入湘投金天鈦金公司,如今已經(jīng)成長(zhǎng)為一名技術(shù)骨干。她感慨說,前期聯(lián)合攻關(guān)過程中,漣鋼不計(jì)利潤(rùn)、不怕耽誤鋼鐵產(chǎn)能,密切配合鈦帶卷攻關(guān),更是展現(xiàn)了一種國(guó)企的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

更讓她記憶深刻的是:“鈦帶卷酸洗后出現(xiàn)起皮,起初以為是機(jī)械接觸缺陷,鈦金的工人需要增加多次表面處理才能去除,生產(chǎn)周期長(zhǎng)成本高。我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)觀摩生產(chǎn)環(huán)節(jié),調(diào)取數(shù)據(jù)反復(fù)分析對(duì)比,通過雙方團(tuán)隊(duì)共同摸索鈦的秉性,進(jìn)行了多次模擬試驗(yàn)和驗(yàn)證,約兩個(gè)月后,這個(gè)瑕疵問題通過熱軋參數(shù)設(shè)定調(diào)整最終得以解決,大大提高了產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)效率。”

筑起安全屏障,

攻克困擾行業(yè)多年的技術(shù)難題

“作為制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的上游,熔煉、鍛造是航空材料的兩個(gè)核心工藝,材料的研制像面粉加工,配方過程中哪個(gè)成分多點(diǎn),哪個(gè)成分少點(diǎn),都是不行的,要達(dá)到最佳狀態(tài),期間經(jīng)歷了無數(shù)個(gè)日夜的實(shí)驗(yàn)。由于成品率低、耗損大、成本高、費(fèi)工費(fèi)時(shí),必須耐得住寂寞,坐得住冷板凳。”湘投金天集團(tuán)原董事長(zhǎng)周慧通俗地解釋說。

鈦合金產(chǎn)品研發(fā)任務(wù)艱巨而繁重,湖南人憑著“敢為天下先”的精神創(chuàng)造了奇跡。短短兩年多時(shí)間,湘投金天集團(tuán)就在工業(yè)生產(chǎn)的條件下直接研發(fā)、試制成功近10種重要的鈦合金產(chǎn)品,相繼完成飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)葉片、飛機(jī)框架、航天構(gòu)件等用的高性能鈦合金棒材及湖南省重大科技專項(xiàng)任務(wù),大大縮短了常規(guī)的研發(fā)試制周期,更錘煉了一支支技術(shù)后備隊(duì)伍。

而投資入股中航航空動(dòng)力公司和三角航空公司的戰(zhàn)略舉措,更是為湘投金天集團(tuán)快速打入航空發(fā)動(dòng)機(jī)和大飛機(jī)等市場(chǎng)鋪路架橋。從2010年接到參與“鯤龍AG600”飛機(jī)起落架材料研制任務(wù),到2018年交付水上試飛,歷時(shí)八年,湘投金天團(tuán)隊(duì)研制出高強(qiáng)高韌TC18鈦合金,保障“鯤龍AG600”飛機(jī)在海陸空環(huán)境的高穩(wěn)定、高性能和高可靠性。

期間,解決困擾行業(yè)多年的TC18鈦合金的“黑斑”問題讓研發(fā)團(tuán)隊(duì)面臨了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

“所謂‘黑斑’,是由材料中組織不均勻或成分偏析所引起,它不僅影響產(chǎn)品外觀‘顏值’,更影響產(chǎn)品‘內(nèi)在’。如易產(chǎn)生微裂紋等缺陷,制備的起落架在服役過程中可能因此發(fā)生斷裂,進(jìn)而引發(fā)航空事故?!毕嫱督鹛旒瘓F(tuán)黨委委員、副總經(jīng)理?xiàng)顒倩貞洝?

為優(yōu)化鍛造工藝,時(shí)任湘投金天集團(tuán)常德基地湖南金天鈦業(yè)科技有限公司首席專家的75后博士后楊勝,率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在溫度40℃以上的鍛造車間,對(duì)每一個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)分析論證,精益求精攻克技術(shù)難關(guān)。他們歷經(jīng)270余天,終于在2016年解決了該型號(hào)鈦合金“黑斑”問題,更為國(guó)家大型運(yùn)輸機(jī)的批量裝備提供了保障。

△金天鈦業(yè)公司鍛造車間主體設(shè)備

十三年磨一劍,

核電級(jí)鈦焊管迎來國(guó)產(chǎn)化

突破寬幅鈦帶卷的技術(shù)瓶頸難題后,在益陽,湘投金天集團(tuán)的另一家子公司湖南湘投金天新材料有限公司(以下簡(jiǎn)稱“湘投金天新材”)于2008年開始鈦焊管立項(xiàng),劍指被“卡脖子”的核電市場(chǎng)。

△坐落在湖南益陽的核電級(jí)鈦焊管生產(chǎn)車間

2009年2月,該公司用湘投金天集團(tuán)鈦產(chǎn)業(yè)鏈自產(chǎn)的冷軋鈦帶卷生產(chǎn)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和全國(guó)產(chǎn)化供應(yīng)鏈的鈦焊管,全線打通鈦焊管工藝路線。

“雖然是進(jìn)口的生產(chǎn)線設(shè)備,但是日本和歐美的發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)我們搞技術(shù)封鎖,不會(huì)把關(guān)鍵技術(shù)和最先進(jìn)的設(shè)備賣給我們,我們?cè)谑煜ぴO(shè)備的同時(shí)立即開始對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行自主研發(fā)。”湘投金天新材公司董事長(zhǎng)彭丹告訴記者。

2011年3月,日本福島核電站發(fā)生事故后,全國(guó)的核電建設(shè)按下暫停鍵。湘投金天新材公司轉(zhuǎn)攻火電、海水淡化、空冷等領(lǐng)域的多型號(hào)鈦焊管國(guó)產(chǎn)化,并陸續(xù)實(shí)現(xiàn)突破,扭轉(zhuǎn)了我國(guó)依賴進(jìn)口的局面,產(chǎn)品還遠(yuǎn)銷“一帶一路”14個(gè)國(guó)家和地區(qū),這更為攀登核電級(jí)別工程儲(chǔ)備了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

2015年,湘投金天新材公司接到能源局國(guó)家重大專項(xiàng)《大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆核電站》中《核電熱交換器用高性能耐蝕換熱管國(guó)產(chǎn)化研制與產(chǎn)業(yè)化示范》項(xiàng)目,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)15位青年分成軋輥與成型、焊接與檢測(cè)、材料與傳熱研究三個(gè)小組協(xié)同攻關(guān)。

“核級(jí)鈦焊管的材質(zhì)、力學(xué)性能、彈性模量等與一般鈦焊管完全不同,制備工藝都需要重新再摸索,尋找最佳狀態(tài)。”湘投金天新材公司技術(shù)部副經(jīng)理張望成是這支隊(duì)伍中一名90后碩士,他告訴國(guó)資瀟湘融媒,研發(fā)團(tuán)隊(duì)團(tuán)結(jié)一心,不談條件,并肩奮斗,用兩年時(shí)間終于啃下了軋輥成型技術(shù)“硬骨頭”。

2019年,湘投金天新材公司得到多方認(rèn)可,開始開展“華龍一號(hào)”高性能耐蝕鈦焊管項(xiàng)目的研發(fā)和承制;次年,其成為“華龍一號(hào)”首臺(tái)套凝汽器用高性能鈦焊管產(chǎn)品的承制單位。至此,我國(guó)第三代核電主流堆型凝汽器用鈦焊管已經(jīng)開始全面國(guó)產(chǎn)化。

△核電機(jī)組里數(shù)以萬計(jì)的鈦焊管

十五年來,湖南湘投控股集團(tuán)秉持服務(wù)湖南經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的初心,著力發(fā)揮國(guó)有資本服務(wù)實(shí)體產(chǎn)業(yè)的重要作用,十余年來累計(jì)投入數(shù)十億元,對(duì)標(biāo)國(guó)際一流,布局鈦的全產(chǎn)業(yè)鏈,著力攻克鈦帶卷、鈦焊管的國(guó)產(chǎn)化難題,帶領(lǐng)湘投金天集團(tuán)共參與起草制定46項(xiàng)國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。一項(xiàng)項(xiàng)重大科技攻關(guān)的奧秘,源于湘投集團(tuán)創(chuàng)新黨員、骨干“雙向培養(yǎng)”和“黨小組+班組”攻關(guān)項(xiàng)目聯(lián)合模式?!安粌H有書記聯(lián)項(xiàng)目,更有黨員帶項(xiàng)目,發(fā)揮黨員骨干帶隊(duì)領(lǐng)銜作用,實(shí)現(xiàn)黨建工作與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)雙向促進(jìn)?!毕嫱督鹛焘伣鸸镜谝稽h支部書記、湖南省第十二次黨代會(huì)代表劉正喬堅(jiān)定地說。

“鈦的加工非常難,趨勢(shì)是隨著應(yīng)用場(chǎng)景的變化越來越合金化、超薄化。”周慧表示,通過長(zhǎng)沙、益陽、常德3個(gè)鈦材生產(chǎn)基地,湘投金天集團(tuán)已經(jīng)形成了從材料到構(gòu)件到裝備的完整的鈦工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈,未來將加大研發(fā)投入,增強(qiáng)創(chuàng)新能力,開展軍用高端鈦材和海工裝備零部件研發(fā),同時(shí),在醫(yī)療、3C、可穿戴等民生領(lǐng)域作出更多探索。

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