突破封鎖“啃”下鈦工業！他們如何一路破冰？
發布時間：2021年12月13日 閱讀次數：981
全能型金屬鈦的應用，離我們的生活越來越近。2017年以來，我們已經攜手國內外多個手機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（以下簡稱“湘投金天鈦金”）90后博士余世倫說。
湘投金天鈦金技術部85后青年孔玢、劉正喬，每月往返于長沙與婁底之間，與華菱漣鋼的技術生產團隊開展鈦鋼聯合技術研討，生產鈦帶卷。這兩支團隊已默契協作了十余年。
鈦工業，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”，也是戰略性金屬。鈦用量的多少，已成為衡量當代飛機制造先進性的重要標志。鈦工業，則成為衡量國家綜合實力強大與否的重要標志之一。
中國對鈦工業的探索，始于上世紀50年代，相較于其他工業的進程更為艱巨曲折。1982年，國家16個部委聯合成立了全國鈦應用推廣領導小組，迎來了我國海綿鈦工業第一個有序發展的春天。不過，到2000年時，海綿鈦（原材料）和鈦材（深加工）年產量均僅達到2000噸/年的水平，遠遠落后于日本、美國、俄羅斯。進入21世紀，中國的鈦工業迎來“第二春”。自2007年開始，我國的海綿鈦產量持續排名世界第一；2020年，中國海綿鈦產量近13萬噸，鈦合金產量近10萬噸，占全球鈦合金產量的50%以上。
盡管我國成為了鈦工業大國，但在高端鈦材領域仍大量依賴進口，尤其是在規格尺寸、表面質量及性能等技術指標方面要求苛刻的鈦帶卷等精工產品上。鈦工業精深加工核心技術，依然被美、日、俄等少數發達國家壟斷。
2006年，湖南湘投控股集團緊貼國家戰略需求，貫徹落實湖南省委、省政府的戰略部署，在中國有色金屬材料領域泰斗李東英院士、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、中南大學、北京鋼鐵研究總院等多名專家的指導和直接參與下，錨定高性能鈦及鈦合金新材料產業這塊“硬骨頭”，用十年的時間培育了以湖南湘投金天科技集團有限責任公司（以下簡稱“湘投金天集團”）為依托的國家戰略鈦產業，補足了湖南在戰略性新興材料產業上的“短板”，解決中國鈦工業“卡脖子”難題。
填補國內空白，湖南破冰大卷重鈦帶卷
中國在鈦帶卷方面遇到技術瓶頸，不僅要靠技術創新，還要通過模式創新打破行業壁壘。以日本為例，日本的鈦帶卷技術突破并非在鈦企業實現，而是在鋼鐵企業實現。換言之，急需“鈦鋼聯合”。
受此啟發，湘投金天集團從體制、技術和產品等三方面創新，通過“鈦鋼聯合、產投融合”等模式創新，凝聚了一批鈦行業、鋼鐵行業的專家，實現一個個從“0到1”的突破：
2007年5月，軋出了國內第一卷大盤重寬熱軋鈦帶卷，被譽為中國鈦工業的里程碑，結束了中國不能生產鈦帶卷、長期依賴進口的歷史；
2008年7月，軋出大盤重寬冷軋鈦帶卷；
2009年10月，在鈦材精加工領域上突破關鍵技術和填補國內空白成果6項，并成為《熱軋鈦帶》和《冷軋鈦帶卷》的國家標準、行業標準起草者。
湘投金天集團在全國率先取得了探索鈦鋼聯合模式創新的成功。成功的背后，是湖南省省委、省政府對湘投控股集團和華菱集團實施鈦鋼聯合形成新的集成創新機制給予的大力支持，從頂層設計上，支持湘投金天集團和漣源鋼鐵集團有限公司共建長沙湘投金天鈦金公司。
“第一次試軋，由湘投金天集團和華菱漣鋼聯合啟動。鈦廠提供鈦板坯，鋼廠在連軋機組上軋成熱軋鈦卷，在北京科技大學等有關單位協助下, 反復優選方案，30多次模擬試軋后，在關鍵技術的創新和攻關方面取得重大突破，終于一次試軋成功，軋制出了具有自主知識產權的我國第一個大盤重寬鈦帶卷。”湘投金天鈦金的一名工作人員回憶道。
“目前，鈦鋼聯合團隊成員有20多人。作為鈦行業代表，我們可以深入華菱漣鋼生產車間，看整個生產加工過程。我們坐在一起開軋前準備會，就工藝方案、操作上關注的重點、細節、改進空間等進行探討，也一起組團去外地學習，增強漣鋼技術人員對鈦特性的理解，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年大學畢業后進入湘投金天鈦金公司，如今已經成長為一名技術骨干。她感慨說，前期聯合攻關過程中，漣鋼不計利潤、不怕耽誤鋼鐵產能，密切配合鈦帶卷攻關，更是展現了一種國企的責任擔當。
更讓她記憶深刻的是：“鈦帶卷酸洗后出現起皮，起初以為是機械接觸缺陷，鈦金的工人需要增加多次表面處理才能去除，生產周期長成本高。我們在現場觀摩生產環節，調取數據反復分析對比，通過雙方團隊共同摸索鈦的秉性，進行了多次模擬試驗和驗證，約兩個月后，這個瑕疵問題通過熱軋參數設定調整最終得以解決，大大提高了產品品質和生產效率。”
筑起安全屏障，
攻克困擾行業多年的技術難題
“作為制造業產業鏈的上游，熔煉、鍛造是航空材料的兩個核心工藝，材料的研制像面粉加工，配方過程中哪個成分多點，哪個成分少點，都是不行的，要達到最佳狀態，期間經歷了無數個日夜的實驗。由于成品率低、耗損大、成本高、費工費時，必須耐得住寂寞，坐得住冷板凳。”湘投金天集團原董事長周慧通俗地解釋說。
鈦合金產品研發任務艱巨而繁重，湖南人憑著“敢為天下先”的精神創造了奇跡。短短兩年多時間，湘投金天集團就在工業生產的條件下直接研發、試制成功近10種重要的鈦合金產品，相繼完成飛機發動機動葉片、飛機框架、航天構件等用的高性能鈦合金棒材及湖南省重大科技專項任務，大大縮短了常規的研發試制周期，更錘煉了一支支技術后備隊伍。
而投資入股中航航空動力公司和三角航空公司的戰略舉措，更是為湘投金天集團快速打入航空發動機和大飛機等市場鋪路架橋。從2010年接到參與“鯤龍AG600”飛機起落架材料研制任務，到2018年交付水上試飛，歷時八年，湘投金天團隊研制出高強高韌TC18鈦合金，保障“鯤龍AG600”飛機在海陸空環境的高穩定、高性能和高可靠性。
期間，解決困擾行業多年的TC18鈦合金的“黑斑”問題讓研發團隊面臨了嚴峻的考驗。
“所謂‘黑斑’，是由材料中組織不均勻或成分偏析所引起，它不僅影響產品外觀‘顏值’，更影響產品‘內在’。如易產生微裂紋等缺陷，制備的起落架在服役過程中可能因此發生斷裂，進而引發航空事故。”湘投金天集團黨委委員、副總經理楊勝回憶。
為優化鍛造工藝，時任湘投金天集團常德基地湖南金天鈦業科技有限公司首席專家的75后博士后楊勝，率領團隊在溫度40℃以上的鍛造車間，對每一個技術細節進行系統分析論證，精益求精攻克技術難關。他們歷經270余天，終于在2016年解決了該型號鈦合金“黑斑”問題，更為國家大型運輸機的批量裝備提供了保障。
△金天鈦業公司鍛造車間主體設備
十三年磨一劍，
核電級鈦焊管迎來國產化
突破寬幅鈦帶卷的技術瓶頸難題后，在益陽，湘投金天集團的另一家子公司湖南湘投金天新材料有限公司（以下簡稱“湘投金天新材”）于2008年開始鈦焊管立項，劍指被“卡脖子”的核電市場。
△坐落在湖南益陽的核電級鈦焊管生產車間
2009年2月，該公司用湘投金天集團鈦產業鏈自產的冷軋鈦帶卷生產出具有自主知識產權和全國產化供應鏈的鈦焊管，全線打通鈦焊管工藝路線。
“雖然是進口的生產線設備，但是日本和歐美的發達國家對我們搞技術封鎖，不會把關鍵技術和最先進的設備賣給我們，我們在熟悉設備的同時立即開始對關鍵技術進行自主研發。”湘投金天新材公司董事長彭丹告訴記者。
2011年3月，日本福島核電站發生事故后，全國的核電建設按下暫停鍵。湘投金天新材公司轉攻火電、海水淡化、空冷等領域的多型號鈦焊管國產化，并陸續實現突破，扭轉了我國依賴進口的局面，產品還遠銷“一帶一路”14個國家和地區，這更為攀登核電級別工程儲備了技術經驗。
2015年，湘投金天新材公司接到能源局國家重大專項《大型先進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產化研制與產業化示范》項目，項目團隊15位青年分成軋輥與成型、焊接與檢測、材料與傳熱研究三個小組協同攻關。
“核級鈦焊管的材質、力學性能、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。”湘投金天新材公司技術部副經理張望成是這支隊伍中一名90后碩士，他告訴國資瀟湘融媒，研發團隊團結一心，不談條件，并肩奮斗，用兩年時間終于啃下了軋輥成型技術“硬骨頭”。
2019年，湘投金天新材公司得到多方認可，開始開展“華龍一號”高性能耐蝕鈦焊管項目的研發和承制；次年，其成為“華龍一號”首臺套凝汽器用高性能鈦焊管產品的承制單位。至此，我國第三代核電主流堆型凝汽器用鈦焊管已經開始全面國產化。
△核電機組里數以萬計的鈦焊管
十五年來，湖南湘投控股集團秉持服務湖南經濟社會發展的初心，著力發揮國有資本服務實體產業的重要作用，十余年來累計投入數十億元，對標國際一流，布局鈦的全產業鏈，著力攻克鈦帶卷、鈦焊管的國產化難題，帶領湘投金天集團共參與起草制定46項國家及行業標準。一項項重大科技攻關的奧秘，源于湘投集團創新黨員、骨干“雙向培養”和“黨小組+班組”攻關項目聯合模式。“不僅有書記聯項目，更有黨員帶項目，發揮黨員骨干帶隊領銜作用，實現黨建工作與生產經營雙向促進。”湘投金天鈦金公司第一黨支部書記、湖南省第十二次黨代會代表劉正喬堅定地說。
“鈦的加工非常難，趨勢是隨著應用場景的變化越來越合金化、超薄化。”周慧表示，通過長沙、益陽、常德3個鈦材生產基地，湘投金天集團已經形成了從材料到構件到裝備的完整的鈦工業產業鏈，未來將加大研發投入，增強創新能力，開展軍用高端鈦材和海工裝備零部件研發，同時，在醫療、3C、可穿戴等民生領域作出更多探索。
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