潛心熱加工技術(shù)， 做理論和實踐的踐行者

文/方婷·FM 記者

薛永棟

工學(xué)博士，教授級高級工程師，中國鍛壓協(xié)會（自由鍛組）首席專家，洛陽市第二屆優(yōu)秀科技領(lǐng)軍人才，河南科技大學(xué)、河南理工大學(xué)碩士生校外導(dǎo)師。

學(xué)習(xí)經(jīng)歷

1993 年～1997 年，東北重型機(jī)械學(xué)院，鍛壓工藝及設(shè)備專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位；

2000 年～2003 年，燕山大學(xué)，壓力加工專業(yè)，獲碩士學(xué)位；

2003 年～2007 年，北京科技大學(xué)，壓力加工工程專業(yè)，獲博士學(xué)位。

工作經(jīng)歷

2008 年～2019 年，中信重型機(jī)械股份有限公司，先后任重型鑄鍛廠技術(shù)副廠長、公司技術(shù)部副主任；

2019 年～至今，在洛陽理工學(xué)院任教。

“千年帝都，牡丹花城”，洛陽，因地處洛水之陽而得名，是華夏文明和中華民族的發(fā)源地之一。今天的洛陽，更是我國重要的工業(yè)基地，眾多知名大型企業(yè)在這里長足發(fā)展，中國一拖、中信重工這些“共和國長子”，如今更是在轉(zhuǎn)型發(fā)展中煥發(fā)出時代的生機(jī)和光彩。本期《鍛造與沖壓》雜志記者有幸采訪到的中國鍛壓協(xié)會首席專家、洛陽理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院（以下簡稱“洛陽理工”）教授薛永棟先生，就曾在中信重工工作多年。今天，就請他為我們談?wù)動善髽I(yè)轉(zhuǎn)入高校，將企業(yè)的實戰(zhàn)經(jīng)驗和高校的研究工作結(jié)合在一起的心得體會。

潛心鉆研，見解獨(dú)到

談及鍛件技術(shù)的研究工作，薛永棟介紹說：“我本人從本科到博士，一直學(xué)習(xí)、研究鍛造技術(shù)。從2008 年進(jìn)入中信重工，有企業(yè)多年的鍛造技術(shù)研發(fā)、現(xiàn)場生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)驗，到現(xiàn)在的，進(jìn)入洛陽理工學(xué)院任教，就是為了能更好的潛心研究鍛造行業(yè)尚存的一些技術(shù)問題，培養(yǎng)后續(xù)人才。

“很多人在涉及到鍛件時，常常只關(guān)注鍛造這一個工序，甚至只關(guān)注壓力加工環(huán)節(jié)。比如鍛件內(nèi)部非連續(xù)性缺陷、鍛件探傷草狀波缺陷等問題的分析，習(xí)慣將原因歸于鍛造環(huán)節(jié)，認(rèn)為是壓力加工工藝不到位或變形量不夠所致，而不是從系統(tǒng)上綜合相關(guān)專業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面分析。

“如20#鋼這類鋼種的鍛件，隨著冶煉技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋼的純凈度達(dá)到很高的程度，那些原來在鋼中起著阻礙晶粒長大作用的雜質(zhì)大量減少，完全沿襲傳統(tǒng)工藝就容易造成晶粒粗大，原來生產(chǎn)起來很容易、性價比很高的鋼種，現(xiàn)在卻問題頻頻發(fā)生，然而梳理生產(chǎn)流程也似乎沒有任何異常，個中原因?qū)嶋H是冶煉技術(shù)的提升，帶來鋼水潔凈度提高的同時也附帶了‘消極作用’的發(fā)生。當(dāng)然，如果從材料上略微加以改造，也是能繼續(xù)保證鋼種原有特性的?？梢妼﹀懠圃斓南嚓P(guān)技術(shù)有一個全面認(rèn)識，在其實際生產(chǎn)中進(jìn)行系統(tǒng)的把控，對保證和提高鍛件生產(chǎn)一次合格品率，重要性是顯而易見。

“鍛件技術(shù)是涉及材料、冶煉、凝固、鍛造、加熱與冷卻（含熱處理）、金相組織學(xué)、金屬性能學(xué)等相關(guān)方面的一門綜合技術(shù)，其制造過程需堅持系統(tǒng)觀，講究各專業(yè)的統(tǒng)籌兼顧，各工序的緊密配合，同時也要對各環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，強(qiáng)化工藝紀(jì)律，最終實現(xiàn)質(zhì)量和成本的有效控制。這種系統(tǒng)性把控鍛件制造過程理念的推廣，將極大地推動我國鍛件制造技術(shù)水平的顯著提高?！?/p>

工藝要靈活，認(rèn)識需深刻

對于鍛造企業(yè)，制造成本管控也是很重要的研究方向，對于這塊的研究，薛永棟也談到他的想法：“為了降低鍛件的制造成本，工藝制定要做到因地制宜，靈活調(diào)整。舉例來說，白點(diǎn)是鍛件生產(chǎn)中一種致命性缺陷，其本質(zhì)是一種發(fā)裂，一種很細(xì)小的特定裂紋，鍛件中一旦出現(xiàn)基本上是報廢，鋼中的H 元素含量低于2ppm 時，基本可以控制住鋼中不出現(xiàn)白點(diǎn)，這是從大量生產(chǎn)實踐中總結(jié)出來的，當(dāng)然通過實踐證明也是有效的。隨著爐外精煉技術(shù)的進(jìn)步，鋼水經(jīng)過真空脫氣處理，成品鋼水的H 含量取樣測量已在2ppm 左右，后續(xù)澆鑄雖存在一定回吸，但經(jīng)過真空澆鑄后最終鋼錠H 含量相對過去大幅下降，通常達(dá)到2ppm 以下，擴(kuò)氫工藝的制定應(yīng)當(dāng)與時俱進(jìn)，擴(kuò)氫時間相對于傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行大幅減少，實現(xiàn)成本降低、節(jié)奏加快。

“再比如，很多鍛件，由于材料、形狀、裝備條件或操作技能等原因，僅通過壓力加工環(huán)節(jié)不能成功對晶粒度實現(xiàn)有效控制，對于這些鍛件，鍛后一定的預(yù)備熱處理是必要的。而有一些鍛件，能在末火次對其通體實現(xiàn)較大變形量，且其鋼種有一定的合金含量，尤其含有C、N化合物穩(wěn)定的合金元素，如Ti、Nb、V等，這些鍛件，可以繞開傳統(tǒng)工藝守則，制定針對性的工藝，相對傳統(tǒng)工藝進(jìn)行優(yōu)化、簡化，甚至省去某些工藝環(huán)節(jié)?！?/p>

理論與實踐，相輔相成

鍛件相關(guān)技術(shù)的實踐性都很強(qiáng)，將理論靈活地應(yīng)用到鍛件生產(chǎn)制造的實踐中，并進(jìn)行跟蹤驗證，結(jié)合反饋再進(jìn)行思考，從而加深對理論的認(rèn)知，當(dāng)談及后續(xù)如何帶領(lǐng)學(xué)生做研究課題時，薛永棟介紹說：“我們會根據(jù)企業(yè)各個案例分析，應(yīng)用理論解釋現(xiàn)場出現(xiàn)的各種問題和現(xiàn)象，尤其是對一些司空見慣的工藝過程進(jìn)行深入思考和解釋，讓學(xué)生更快速的提高對理論的認(rèn)識深度。如擴(kuò)環(huán)形鍛件，錘下金屬沿切向流動延展，環(huán)的其余部分在牽制這個延展的同時，也被延展進(jìn)行著‘掰’的反作用，從而實現(xiàn)‘?dāng)U’大環(huán)形鍛件直徑的效果。大型軸類鍛件的拔長，小徑段在錘下直徑變小，緊鄰端在阻礙這種變化的同時，也被影響，形成斜坡，而不是形成臺階。通過脹形法制造膨脹節(jié)則與拔長的材料流動相反。

“再比如，生產(chǎn)單側(cè)帶凸臺的厚板時，兩面不是對稱變形，成形時先將凸臺背面通過一面受力達(dá)到材料流動極限，另一面整體保持受力但未達(dá)到材料流動極限，如此形成凸臺背面的凹坑后再對板坯兩面進(jìn)行對稱壓制變形。有了以上這些案例的觀察和思考，對金屬在受壓時的流動達(dá)到一定認(rèn)識深度，對核電主管道、錐形筒節(jié)等難度較高異形鍛件的成形方案的制定和把控，就必然舉重若輕了。在生產(chǎn)實踐中，積極應(yīng)用理論對實際進(jìn)行解釋，在加深了對實際認(rèn)識的同時，也促進(jìn)了對理論的認(rèn)識和對理論的進(jìn)一步靈活應(yīng)用。”

行業(yè)現(xiàn)狀，任重道遠(yuǎn)

對于鍛造行業(yè)的看法，薛永棟接著說：“鍛造這個行業(yè)無疑是重要的，特點(diǎn)也很鮮明，屬于資金密集、勞動密集、技術(shù)密集、能源密集的產(chǎn)業(yè)，加工周期長、影響因素多、工藝過程復(fù)雜、技術(shù)含量高、成本風(fēng)險大，看似‘粗活’，傻大笨粗，實屬細(xì)活，如同繡花一般，來不得半點(diǎn)馬虎。

“我國大鍛件行業(yè)，在‘十二五’前后經(jīng)歷了一輪爆發(fā)式的發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國已投產(chǎn)的萬噸壓機(jī)數(shù)量總和已超過20 臺。伴隨著多臺大壓機(jī)的投產(chǎn)，我國大鍛件的產(chǎn)能在世界已穩(wěn)居第一。近幾年，由于傳統(tǒng)大鍛件需求持續(xù)萎縮，新建和技改項目同步減少，行業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品價格大幅下降的趨勢仍未改變。同時，能源、人工、資金、環(huán)境等要素成本不斷上升，嚴(yán)重加大了大鍛件制造企業(yè)的生存壓力。產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，產(chǎn)品高度重合，同質(zhì)化競爭激烈，短期內(nèi)難以得到化解。另外，部分國內(nèi)企業(yè)在采購時對國外鍛件產(chǎn)品的偏愛，更使我國大鍛件企業(yè)境況雪上加霜。

“當(dāng)然，我國大鍛件行業(yè)近年來取得了巨大進(jìn)步。隨著大壓機(jī)大量上馬，我國在大鍛件的很多方面實現(xiàn)了突破，成功制造出了500 ～700t 級鋼錠，攻克了超大型鋼錠鍛造壓實和晶粒控制及性能熱處理關(guān)鍵技術(shù)，以AP1000、CAP1400 為代表的核島大鍛件也已研制成功并實現(xiàn)量產(chǎn)，研制出了核電常規(guī)島發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鍛件，難度極高的低碳控氮不銹鋼主管道在當(dāng)前核電發(fā)展水平上也實現(xiàn)了自給自足，等等。

“在取得大步進(jìn)展的同時，我們應(yīng)該保持清醒，應(yīng)該說我國大鍛件行業(yè)還處于大而不強(qiáng)的階段，制造能力處于‘過剩’和‘短缺’的雙重壓力。一般性大鍛件供大于求，對技術(shù)含量和質(zhì)量要求高的大鍛件，如百萬千瓦級火電和核電用（超臨界、超超臨界）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、特大型支承輥和熱軋工作輥、大馬力低速柴油機(jī)組合曲軸鍛件等，生產(chǎn)能力低、質(zhì)量不穩(wěn)定或基本不能生產(chǎn)，很多都尚依賴進(jìn)口。就拿超超臨界高中壓轉(zhuǎn)子來說，無論是用于600℃左右的COST E、COST F 高中壓轉(zhuǎn)子，還是用于625℃左右的FB2 高中壓轉(zhuǎn)子，我國目前基本尚不具備穩(wěn)定供貨能力，有企業(yè)對COST E 轉(zhuǎn)子進(jìn)行了試制，情況也不太樂觀。國外部分先進(jìn)企業(yè)，如德國Saar 和日本JSW，多年前就已達(dá)到COST E、COST F 轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定量產(chǎn)。2000 ～2007 年德國Saar共交付55 根COST E 轉(zhuǎn)子和11 根COST F 轉(zhuǎn)子；FB2轉(zhuǎn)子在國外也已投入商業(yè)運(yùn)營，比如日本的新磯子電廠2 號機(jī)組，德國的Walsum 電廠10 號機(jī)組。總體來說，我國大鍛件技術(shù)水平與世界發(fā)達(dá)國家相比還有一點(diǎn)差距。

“長期以來，整個行業(yè)重視硬件（設(shè)備、廠房和圈地）投資，對軟件沒有給予足夠的重視。比如管理，國有企業(yè)在這方面多年來沒有做出任何新的重大的提升，致使包括人才在內(nèi)的諸多資源存在極大低效現(xiàn)象，各個企業(yè)也呈現(xiàn)效率和效益雙重低下的水平；對于民營企業(yè)而言，由于市場人員流動的不規(guī)范性，企業(yè)培養(yǎng)人的積極性低，管理創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的積極性弱，滿腦子充斥從國有企業(yè)挖人的思想，這也是我國大鍛件行業(yè)重復(fù)低檔次建設(shè)的根本原因之一。各大鍛件企業(yè)，作為肩負(fù)行業(yè)發(fā)展的主體，必須深入認(rèn)識本行業(yè)的特性和難度，務(wù)須堅持在硬件和軟件兩個方面協(xié)調(diào)發(fā)展，‘軟硬兼施’，方為長遠(yuǎn)之道?！?/p>

初心為楫,未來可期

行業(yè)發(fā)展亟需大量的應(yīng)用型人才，作為培養(yǎng)人才的主體，高校承擔(dān)著為社會發(fā)展輸送大批高素質(zhì)應(yīng)用型人才的重任，努力做好將理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)模式，為企業(yè)培養(yǎng)更多的實用型人才。在這里我們也希望未來有更多的像薛永棟先生一樣的技術(shù)專家能夠進(jìn)入高校，將自己的專業(yè)技術(shù)經(jīng)驗傳授給更多的學(xué)生，為做強(qiáng)我國鍛造行業(yè)培養(yǎng)更多的后備力量。