近日，攀鋼在高氮無磁鋼制備領(lǐng)域取得重大突破，成功制備出氮含量高達(dá)0.7%的高端無磁鋼，打通了從爐料配比、精煉提純到鍛造成型的全流程制備工藝，突破了高氮無磁鋼制備方面的技術(shù)瓶頸。 這項(xiàng)凝聚著攀鋼人智慧與汗水的創(chuàng)新成果，正為我國高端裝備制造業(yè)蓄勢(shì)發(fā)力。 高氮無磁鋼具備高強(qiáng)度、高韌性和高耐蝕性3大特色優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、航空航天、海洋工程、電子工業(yè)和能源等領(lǐng)域。高氮無磁鋼的氮含量每提升0.1%，制備難度就呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。國外同類產(chǎn)品氮含量普遍高于0.6%，而我國此前量產(chǎn)水平長(zhǎng)期停留在0.5%左右。研究表明，每提高0.1%的氮含量，可以提高奧氏體不銹鋼強(qiáng)度60兆帕～100兆帕。此前，我國商業(yè)上常用的無磁鉆鋌用鋼的力學(xué)性能和耐蝕性明顯比同類進(jìn)口產(chǎn)品差，很難適應(yīng)越來越惡劣的鉆井條件，使得國內(nèi)高端高氮無磁鋼尤其是海上平臺(tái)石油鉆鋌用高氮無磁鋼長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，價(jià)格貴且交貨周期長(zhǎng)，嚴(yán)重制約了我國高端裝備制造業(yè)的發(fā)展。 為打破這一技術(shù)壁壘，盡快實(shí)現(xiàn)高氮無磁鋼國產(chǎn)化，攀鋼科技人員踏上了一條充滿荊棘與挑戰(zhàn)的研發(fā)之路。 時(shí)針撥回到攀鋼高氮無磁鋼研發(fā)現(xiàn)場(chǎng)，深夜的攀長(zhǎng)特冶煉車間，33歲的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人程禮梅博士正盯著中控顯示屏上跳動(dòng)的數(shù)據(jù)，當(dāng)屏幕上氮含量0.55%的數(shù)值再次定格時(shí)，這位身材瘦小戴著細(xì)框眼鏡的女博士輕輕嘆了口氣。這已經(jīng)是第5次實(shí)驗(yàn)了，氮合金化控制技術(shù)如同“攔路虎”，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)始終無法達(dá)到預(yù)期效果，讓整個(gè)團(tuán)隊(duì)陷入困境。面對(duì)挫折，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員沒有放棄，他們反復(fù)查閱文獻(xiàn)，調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案。程禮梅更是時(shí)常穿梭在攀長(zhǎng)特的冶煉車間和鍛造車間跟蹤記錄—— “劉工，請(qǐng)問今天的鋼冶煉過程中有什么問題嗎？” “王姐，麻煩給我看看這次高氮鋼的冶煉成分檢測(cè)結(jié)果嘛？” “張師傅，這次高氮無磁鋼的鍛造工藝需要對(duì)變形量和終鍛溫度進(jìn)行把控。” …… 每天忙碌而充實(shí)。“科研就像爬山，過程很累，但當(dāng)你登上山頂?shù)哪且豢蹋械男量喽贾档谩！背潭Y梅拿著手中記滿了數(shù)據(jù)的筆記本笑著說道。經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證與探索，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)優(yōu)化熱力學(xué)計(jì)算模型，在實(shí)驗(yàn)室多次模擬不同溫度、壓力條件下氮原子的擴(kuò)散行為，終于掌握了氮原子的變化規(guī)律，在產(chǎn)線應(yīng)用后成功攻克了氮合金化控制技術(shù)難題。 鋼材中增加化學(xué)元素鉬和氮會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品鍛造加工性能，但可提高產(chǎn)品的耐蝕性和強(qiáng)度，因此，這些元素的含量必須控制在合理的區(qū)間內(nèi)。在研發(fā)過程中，如何優(yōu)化鍛造工藝參數(shù)，又成為另一個(gè)“攔路虎”，擋在了程禮梅和她團(tuán)隊(duì)成員的面前。 如果按傳統(tǒng)的鍛造變形工藝進(jìn)行鍛軋生產(chǎn)，產(chǎn)品表面質(zhì)量無法保證，可能會(huì)出現(xiàn)大批量產(chǎn)品鍛造開裂或表面裂紋的風(fēng)險(xiǎn)。該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員沒有被眼前的困難所嚇倒，他們像解決氮合金化控制技術(shù)一樣，冷靜下來，逐項(xiàng)分析可能存在的影響因素，并開展系統(tǒng)性的研究工作。團(tuán)隊(duì)中一部分科研人員在實(shí)驗(yàn)室不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)，部分人員在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤生產(chǎn)數(shù)據(jù)，記錄現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，雙方定期開展交流討論，不斷調(diào)整參數(shù)，影響因素也在逐漸減少。通過一系列脫氧制度優(yōu)化、渣成分設(shè)計(jì)等相關(guān)創(chuàng)新舉措后，不僅生產(chǎn)的產(chǎn)品避免了有害析出相，材料的熱塑性也得到明顯提高，有效防止了鍛造開裂問題的發(fā)生，同時(shí)，材料的耐腐蝕性能和綜合力學(xué)性能也得到提升。 成效雖顯著，但過程是艱辛的。每到高氮無磁鋼鍛造生產(chǎn)前，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)都會(huì)對(duì)鍛造前的工藝進(jìn)行模擬—— “英虎，你按照長(zhǎng)鋼鍛造工藝參數(shù)開展的熱變形仿真結(jié)果給大家再演示一下。” “王姐，你再把我們前期的實(shí)驗(yàn)報(bào)告打開，大家再一起看看。” “鍛造過程中，我們要借助高溫槍對(duì)電渣錠出加熱爐的溫度、鍛造開坯溫度、終鍛溫度進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)。” …… 每到高氮無磁鋼鍛造生產(chǎn)前，程禮梅總是帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員一遍又一遍地討論生產(chǎn)工藝，把控每一道生產(chǎn)環(huán)節(jié)。團(tuán)隊(duì)成員就像準(zhǔn)備出征的戰(zhàn)士，斗志昂揚(yáng)，又滿懷期望。在生產(chǎn)過程中，團(tuán)隊(duì)成員冒著酷暑，不分晝夜地堅(jiān)守在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，全程監(jiān)測(cè)鋼錠在變形過程中的溫度變化，緊張地跟隨現(xiàn)場(chǎng)工人一起檢查鋼坯表面質(zhì)量情況。經(jīng)過近半年的不懈努力，攀鋼的科技人員成功制備出氮含量最高達(dá)0.7%的高氮無磁鋼，打通了該系列材料的全流程制備工藝，實(shí)現(xiàn)了該高氮無磁鋼真正的國產(chǎn)化。 在開發(fā)高氮無磁鋼的艱辛征程中，團(tuán)隊(duì)中的青年科技人員也逐漸成長(zhǎng)起來。目前團(tuán)隊(duì)中高級(jí)工程師及以上人員共6人，占比達(dá)到100%。在該項(xiàng)目研發(fā)期間，他們共發(fā)表學(xué)術(shù)論文7篇，申請(qǐng)發(fā)明專利9項(xiàng)。 此次技術(shù)的突破，不僅標(biāo)志著攀鋼在高氮不銹鋼領(lǐng)域的制備水平邁上了一個(gè)新的臺(tái)階，還為我國高端裝備制造業(yè)提供了強(qiáng)有力的材料支撐，為推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新和升級(jí)發(fā)展注入了新的動(dòng)力，為我國高端裝備制造業(yè)的騰飛提供更加堅(jiān)實(shí)的支撐。
