有一種鋼材，曾是國內(nèi)工程機(jī)械產(chǎn)業(yè)的一塊“心病”，處于產(chǎn)業(yè)鏈上游的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，卻長期受制于人。
5月25日，山鋼股份型鋼廠異型車間里，通紅的鋼坯被加熱至1200℃以上，平均每兩分鐘就有一塊進(jìn)入粗軋產(chǎn)線。
在這里，金屬坯料在軋機(jī)各道次中被擠壓、延展，經(jīng)過粗軋、精軋、矯直等工序，從長方體坯料一步步被碾壓成型，最終變身為推土機(jī)與挖掘機(jī)賴以行走的“筋骨”——履帶鋼。
曾經(jīng)，國內(nèi)大規(guī)格單齒履帶鋼100%依賴進(jìn)口；如今，山鋼股份成功拿下該產(chǎn)品系列國內(nèi)100%的市場份額，進(jìn)口替代比例超過80%。今年5月，又一款高難度異型鋼產(chǎn)品——260單齒履帶鋼完成首次試制，現(xiàn)已進(jìn)入用戶入廠檢驗(yàn)試用階段，預(yù)計(jì)7月實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
從“被卡脖子”到“獨(dú)家供貨”，山鋼股份開辟了一條高端機(jī)械型鋼的逆襲之路。
啃下塔尖硬骨頭
如果把型鋼家族比作一座金字塔，異型鋼處于塔尖，履帶鋼則是塔尖上尤為難啃的那一塊。它與鋼軌、汽車大梁鋼同屬高端專用型材，但面對的工況卻嚴(yán)苛得多。
作為推土機(jī)、挖掘機(jī)等重型工程機(jī)械的“鞋子”，履帶鋼是底盤系統(tǒng)中承受沖擊最直接、工況最惡劣的關(guān)鍵部件。它既要撐住底盤和車身的全部重量，又要在行走時(shí)扎進(jìn)土里，靠摩擦力推動(dòng)重型機(jī)械前進(jìn)。
在礦山碎石、工地硬土等極限工況下，履帶齒每一次“撓地”都是一次重載沖擊，這對履帶鋼的強(qiáng)度、韌性、耐磨性和尺寸精度等提出了極高要求。
2020年以前，國內(nèi)工程機(jī)械企業(yè)采購大規(guī)格單齒履帶鋼，只有從國外進(jìn)口這一個(gè)選擇。交貨周期動(dòng)輒三個(gè)月以上，1000噸訂單只交付500噸是常態(tài)，價(jià)格高且毫無議價(jià)空間。供應(yīng)鏈一度嚴(yán)峻，國內(nèi)主機(jī)廠已經(jīng)研發(fā)成功的全球最大推土機(jī)，因履帶鋼供應(yīng)不上，遲遲無法推向市場。
“下游用戶急，我們也急，這不僅是商業(yè)問題，更關(guān)乎產(chǎn)業(yè)鏈安全。”山鋼研究院型鋼所所長、型鋼廠副廠長霍喜偉說。
實(shí)際上，山鋼股份并非沒有嘗試過破局。
早在2016年，山鋼股份鋼城基地就曾先后委托兩個(gè)國外工藝開發(fā)團(tuán)隊(duì)，為203規(guī)格履帶鋼設(shè)計(jì)軋制工藝，計(jì)劃從小規(guī)格切入，積累經(jīng)驗(yàn)。
“按照他們的方案做了兩次試驗(yàn)，結(jié)果連粗軋都沒通過。”霍喜偉說。項(xiàng)目被擱置，但這次交的“學(xué)費(fèi)”并非毫無價(jià)值。
此后幾年，型鋼研發(fā)團(tuán)隊(duì)在復(fù)雜斷面型鋼領(lǐng)域持續(xù)積累理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。2020年，隨著供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)加劇、戰(zhàn)略用戶需求迫切，疊加產(chǎn)業(yè)鏈安全考量，山鋼股份鋼城基地決定自主組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)。
這支由十幾人組成的產(chǎn)銷研團(tuán)隊(duì)，涵蓋煉鋼、軋鋼、材料、孔型設(shè)計(jì)等專業(yè)，全職投入攻關(guān)。從前端成分設(shè)計(jì)到冶煉、連鑄、材料分析，整個(gè)流程都有專人負(fù)責(zé)。
攻關(guān)歷程長達(dá)三年。2020年團(tuán)隊(duì)完成合金成分體系優(yōu)化和專用軋制孔型系統(tǒng)設(shè)計(jì)；2021年開展中試試驗(yàn)，攻克高耐磨成分設(shè)計(jì)、高淬透性穩(wěn)定控制等核心難題；2022年推進(jìn)工業(yè)化試制，攻克超大型異型鋼的高效、高質(zhì)量形性一體化控制技術(shù)。
2022年8月25日，關(guān)鍵里程碑到來。
這一天，第一根317系列大規(guī)格單齒履帶鋼在山鋼股份型鋼廠異型線順利下線，國外技術(shù)壟斷被徹底打破。
從“翹得像船”到“優(yōu)于進(jìn)口”
“攻關(guān)過程中最難的坎兒，是極不對稱斷面的熱軋成型。”霍喜偉回憶。
與普通型鋼不同，履帶鋼截面高度不對稱，有一側(cè)高高凸起，金屬很難在靠上的部位完全填滿。在“齒部充型”過程中，如果填充不飽滿，形狀不夠標(biāo)準(zhǔn)，將直接影響機(jī)械的驅(qū)動(dòng)力和使用壽命。
履帶鋼的規(guī)格數(shù)字代表了節(jié)距毫米數(shù)。以節(jié)距317毫米、應(yīng)用于900馬力推土機(jī)的317規(guī)格為例，其截面呈高履齒、寬腹板特征，腹板與齒部金屬流動(dòng)極不均勻，軋制時(shí)容易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、側(cè)彎、上翹。
“產(chǎn)品好不容易軋出來了，但翹得像船一樣。”山鋼股份型鋼廠異型車間副主任劉昀嘉，仍清晰記得試軋期間履帶鋼出軋機(jī)時(shí)彎曲的場景。
只在成型階段，研發(fā)團(tuán)隊(duì)就失敗了五六次。
后來，團(tuán)隊(duì)從金屬流動(dòng)機(jī)制入手，深入研究履帶鋼磨損機(jī)理，完成合金成分體系優(yōu)化和專用軋制孔型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過對粗軋過程中齒部與腹板金屬流動(dòng)平衡的控制，最終消除了表面缺陷。
產(chǎn)線也經(jīng)歷了一場蛻變。
“最開始經(jīng)常出問題，扭轉(zhuǎn)、偏頭、下扣，甚至像擰麻花一樣轉(zhuǎn)動(dòng)。”劉昀嘉介紹，團(tuán)隊(duì)對產(chǎn)線進(jìn)行了大量的裝備升級改造，比如通過工藝和輔助設(shè)備改造，糾正不對稱軋制中金屬兩側(cè)延伸不平衡的問題，確保鋼坯能自動(dòng)咬入下一道次。
除了成型之外，高尺寸精度的控制、性能的均勻性和生產(chǎn)的穩(wěn)定性，每一關(guān)都是挑戰(zhàn)。
關(guān)關(guān)難過，關(guān)關(guān)過。
精度的超越發(fā)生在2023年。用戶測試顯示，國外進(jìn)口產(chǎn)品硬度波動(dòng)有11個(gè)HRC（洛氏硬度），而山鋼股份型鋼廠產(chǎn)品控制在6個(gè)HRC，一致性顯著優(yōu)于進(jìn)口產(chǎn)品。
2024年，性能進(jìn)一步提升。屈服強(qiáng)度是材料力學(xué)性能的重要指標(biāo)，當(dāng)國外產(chǎn)品屈服強(qiáng)度普遍做到1200兆帕左右時(shí)，山鋼股份的履帶鋼產(chǎn)品早已遠(yuǎn)超這一水平。目前，團(tuán)隊(duì)已瞄準(zhǔn)更高的目標(biāo)，聚焦“高強(qiáng)韌、高耐磨、高尺寸精度”三大極限性能，向著新高地進(jìn)發(fā)。
不僅是一家企業(yè)的技術(shù)逆襲
打破壟斷的紅利，迅速體現(xiàn)在市場上。
三年多來，山鋼股份履帶鋼產(chǎn)品譜系持續(xù)擴(kuò)展。如今，已形成覆蓋單齒、雙齒、三齒的13大系列、90余個(gè)規(guī)格的履帶鋼產(chǎn)品矩陣，規(guī)格涵蓋135—317節(jié)距全系列，成為國內(nèi)品種規(guī)格最全的履帶鋼生產(chǎn)基地。
更值得關(guān)注的是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的升級。定位于超高強(qiáng)韌、超長壽命礦山專用需求的260規(guī)格礦山重載專用單齒履帶鋼，已于5月完成首次試制。這意味著山鋼股份正從“替代進(jìn)口”向“定義下一代標(biāo)準(zhǔn)”躍遷。
市場地位隨之發(fā)生根本性逆轉(zhuǎn)。
“我們在國內(nèi)大規(guī)格履帶鋼的市場占有率是100%，國內(nèi)獨(dú)家生產(chǎn)，進(jìn)口替代比例達(dá)到80%以上?！鄙戒摴煞轄I銷總公司型鋼銷售部主管履帶鋼的產(chǎn)品經(jīng)理呂濤說。
憑借定制化的供貨周期和迅捷的服務(wù)響應(yīng)能力，山鋼股份已獲得多家國內(nèi)主流主機(jī)廠認(rèn)證，并實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定供貨。今年1—4月，履帶鋼接單量同比提升了10%左右?！坝唵瘟康奶嵘?，也對產(chǎn)線控制能力、產(chǎn)品質(zhì)量保障和服務(wù)響應(yīng)提出了更嚴(yán)苛的要求?！眳螡f。
面對未來，山鋼股份已攜手下游用戶成立工程機(jī)械用鋼聯(lián)合研究所，與主機(jī)廠建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，從單純的材料供應(yīng)商向產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)合研發(fā)伙伴轉(zhuǎn)型。
從被國外“卡脖子”的無奈，到如今自主可控的從容，履帶鋼的突破不僅是一家企業(yè)的技術(shù)逆襲，更是我國先進(jìn)鋼鐵材料體系補(bǔ)鏈強(qiáng)鏈的關(guān)鍵落子。
（大眾新聞?dòng)浾?趙雅南 蘇月鵬 通訊員 馬晶晶）
來源：大眾新聞·大眾日報(bào)
編輯：王譽(yù)林 劉曉哲
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