山鋼齒輪鋼：優(yōu)特鋼產(chǎn)品的“金名片”

□ 通訊員 呂娟 張慶祥 趙建忠 方金林

近日，在山鋼股份萊蕪分公司，特鋼事業(yè)部生產(chǎn)技術(shù)室區(qū)域師林敏拿著一個(gè)齒輪，一邊模擬安裝，一邊介紹：“齒輪裝到車上，連上動(dòng)力裝置，車輪就轉(zhuǎn)動(dòng)起來了；齒輪裝到風(fēng)機(jī)上，連接發(fā)電機(jī)，風(fēng)能就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔??！?/p>

銀山腳下起伏的山嶺間，坐落著山東省最大的優(yōu)特鋼生產(chǎn)基地，同時(shí)也是國(guó)內(nèi)最大的齒輪鋼生產(chǎn)企業(yè)——萊蕪分公司特鋼事業(yè)部。這里生產(chǎn)的齒輪鋼主要用于商用車、工程機(jī)械、風(fēng)電設(shè)備、重型機(jī)械等高端裝備制造業(yè)，2021 年銷量61.4 萬噸，約占全國(guó)用量的15.6%。

像齒輪一樣“咬合”客戶

特鋼產(chǎn)品產(chǎn)銷研團(tuán)隊(duì)為齒輪鋼重點(diǎn)用戶提供專業(yè)服務(wù)，并將專業(yè)服務(wù)送上門，定制產(chǎn)品送進(jìn)家。他們用定制化新理念服務(wù)客戶，了解用戶的需求，針對(duì)產(chǎn)品表面、尺寸精度、性能等質(zhì)量方面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交流，提出解決方案。

2021 年5 月份，產(chǎn)銷研專業(yè)服務(wù)團(tuán)隊(duì)接到國(guó)內(nèi)某大型商用車驅(qū)動(dòng)橋總成制造企業(yè)客戶關(guān)于德國(guó)ZF 系列高端變速器齒輪鋼的訂單需求，第一時(shí)間進(jìn)入樣件試制工作。服務(wù)團(tuán)隊(duì)與用戶開展技術(shù)溝通交流，深入了解用戶加工工藝、使用環(huán)境和對(duì)產(chǎn)品性能的要求，及時(shí)做好用戶端、現(xiàn)場(chǎng)端產(chǎn)品技術(shù)特性和使用特性的辨識(shí)。在產(chǎn)品開發(fā)過程中，圍繞生產(chǎn)過程某特有元素加入方式、加入時(shí)機(jī)以及出鋼溫度精確控制等一系列問題，組織專題研討，優(yōu)化全流程質(zhì)量管控關(guān)鍵工藝設(shè)計(jì)，確定最優(yōu)生產(chǎn)方案，實(shí)現(xiàn)一次成功開發(fā)。

“該訂單要求提高淬透性控制穩(wěn)定性這一關(guān)鍵指標(biāo)。淬透性是一個(gè)企業(yè)對(duì)齒輪鋼控制能力的重要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，淬透性控制越穩(wěn)定，用戶在加工齒輪時(shí)，熱處理后齒輪的變形量越小，齒輪的壽命越長(zhǎng)?！睜I(yíng)銷總公司特鋼銷售部高級(jí)主管張偉介紹。

團(tuán)隊(duì)成員經(jīng)過不懈努力，不僅在17CrMnBH 齒輪鋼窄淬透性帶寬控制樣品試制方面取得重大突破，而且在20CrMnTiH(S)系列齒輪鋼全淬透性帶的精準(zhǔn)控制及A、B 面極差控制方面也取得重要突破，成功實(shí)現(xiàn)J3 ～J30 全淬透性帶精準(zhǔn)控制。

2021 年6 月，該產(chǎn)品通過國(guó)內(nèi)某大型商用車驅(qū)動(dòng)橋總成制造企業(yè)二方認(rèn)證，7 月份用戶就批量采購(gòu)2000余噸。首批使用后，用戶對(duì)齒輪鋼產(chǎn)品質(zhì)量十分滿意，陸續(xù)追加了訂單。

窄淬透性帶寬、全淬透性帶精準(zhǔn)控制等關(guān)鍵核心技術(shù)的突破，使山鋼集團(tuán)成為國(guó)內(nèi)首家成功開發(fā)20CrMnTiH1 ～20CrMnTiH6 全系列化窄淬透性齒輪鋼子鋼號(hào)的企業(yè)，為山鋼齒輪鋼高質(zhì)量發(fā)展提供了重要技術(shù)保障，品牌影響力和市場(chǎng)占有率得到進(jìn)一步提升。

山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業(yè)部新中型發(fā)貨現(xiàn)場(chǎng)

從實(shí)際出發(fā)，以用戶為中心，才能真正達(dá)到對(duì)用戶需求的了解。2021 年以來，特鋼產(chǎn)品產(chǎn)銷研團(tuán)隊(duì)參與重點(diǎn)用戶技術(shù)交流與服務(wù)60 余次，簽訂技術(shù)協(xié)議28 項(xiàng)，為不同用戶提供個(gè)性化的需求和服務(wù)，用戶服務(wù)能力及水平不斷提升，推動(dòng)山鋼產(chǎn)品服務(wù)質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量逐漸提高。

攻克技術(shù)瓶頸

齒輪鋼由于鋼材珠光體偏聚和帶狀級(jí)別過高，造成下游用戶在熱處理過程中力學(xué)性能與組織性能不均勻，工件熱處理容易變形或開裂。技術(shù)人員收到反饋后，立即組建“控制齒輪鋼帶狀組織”攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，迅速展開攻關(guān)。

60 多天重點(diǎn)攻關(guān)，3 次專題研討會(huì)，583 爐齒輪鋼帶狀組織檢測(cè)……技術(shù)人員對(duì)帶狀組織進(jìn)行比對(duì)分析，找尋其中的差距，制定試驗(yàn)方案，調(diào)整加熱制度，提高高溫段溫度，延長(zhǎng)高溫?cái)U(kuò)散時(shí)長(zhǎng)。經(jīng)過為期20 多天、180 爐次的跟蹤試驗(yàn)，形成溫度控制與帶狀級(jí)別對(duì)應(yīng)模型，進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)?！褒X輪鋼帶狀組織最終控制在1.0 級(jí)左右，CrMnTi 系列齒輪鋼珠光體偏聚情況消除，CrMo 系列、CrNiMo 系列貝氏體條帶消失，完全滿足重點(diǎn)用戶使用需求?！痹撌聵I(yè)部生產(chǎn)技術(shù)室齒輪鋼攻關(guān)團(tuán)隊(duì)成員李浩秋表示。

2021 年12 月，冰天雪地的日子里，萊蕪分公司特鋼事業(yè)部100 噸電爐車間內(nèi)，技術(shù)人員吳會(huì)翔等人的內(nèi)心卻是火熱興奮的，因?yàn)樗麄兩a(chǎn)的齒輪鋼氧含量和合格率實(shí)現(xiàn)了新突破。

“為進(jìn)一步穩(wěn)定齒輪鋼氧含量控制，特鋼事業(yè)部100 噸電爐車間采用‘抓電爐源頭、控精煉過程、保VD 終點(diǎn)’的工作思路，全流程分析齒輪鋼潔凈度的影響因素，從工藝優(yōu)化改進(jìn)、現(xiàn)場(chǎng)操作提升等方面持續(xù)改善，進(jìn)一步提高齒輪鋼過程控制能力?！碧劁撌聵I(yè)部生產(chǎn)技術(shù)室區(qū)域師林敏介紹。

不僅如此，技術(shù)人員針對(duì)不同料源結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)跟蹤寫實(shí)，通過進(jìn)一步優(yōu)化電爐冶煉操作模型、縮短電爐冶煉周期、減少電爐過氧化程度等舉措，強(qiáng)化了電爐源頭和精煉過程控制，保證VD 爐軟吹時(shí)間和軟吹效果，杜絕了鋼水二次氧化，成分均質(zhì)化有效提高，達(dá)到了齒輪鋼氧含量＜15ppm、合格率100%的目標(biāo)。

更要與時(shí)俱進(jìn)

“創(chuàng)新要與時(shí)俱進(jìn)，拓展前沿領(lǐng)域?！比R蕪分公司技術(shù)中心優(yōu)特鋼研究所高級(jí)工程師、所長(zhǎng)戈文英表示。

隨著汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展以及我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的提出，真空高溫滲碳爐及其工藝將快速發(fā)展，但與此同時(shí)，會(huì)帶來鋼晶粒粗大等問題，現(xiàn)有齒輪鋼制造工藝已很難滿足我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型對(duì)重載齒輪鋼的質(zhì)量要求。

很多企業(yè)正在積極開展新型微合金化齒輪鋼的研發(fā)及推廣。通常在鋼鐵材料中添加N、Al 等1-3 種微合金化元素，這些微合金化元素以細(xì)小的碳氮化物的形式存在于鋼鐵組織中。

鋼鐵行業(yè)普遍認(rèn)為，氮會(huì)使鋼變脆，而且易產(chǎn)生皮下氣泡、表面裂紋等缺陷，但隨著氮與微合金元素的相互作用被重新認(rèn)識(shí)，行業(yè)開始嘗試提高鋼中的氮含量。如何精準(zhǔn)地控制氮含量以及如何確認(rèn)氮與微合金元素的比例，是該技術(shù)的關(guān)鍵。此外，含硫含鋁鋼的澆注問題一直是鋼鐵行業(yè)面臨的難題，易產(chǎn)生夾雜，堵塞水口，造成生產(chǎn)不順等情況。

戈文英和他的研究團(tuán)隊(duì)通過與高校專業(yè)資深教授、齒輪主機(jī)廠專家進(jìn)行深入交流，翻閱大量相關(guān)科技文獻(xiàn)，蹲點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)收集、對(duì)比、分析大量相關(guān)工藝參數(shù)后，最終摸索總結(jié)出最佳鋁控制工藝，解決了高氮含硫含鋁齒輪鋼的連鑄水口結(jié)瘤及高氮鋼易產(chǎn)生裂紋兩大行業(yè)技術(shù)難題。

針對(duì)齒輪鋼加工使用特點(diǎn)，該事業(yè)部創(chuàng)造性地研究了連鑄及軋制工藝技術(shù)，鋼的均勻性大幅提升，鋼材帶狀組織、淬透性質(zhì)量達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平?！澳壳耙淹瓿裳邪l(fā)試制CrMo 系列、CrNiMo、CrMn（B）系列高氮微合金齒輪鋼，產(chǎn)品各項(xiàng)性能優(yōu)異，具備批量供貨資質(zhì)?！备晡挠⒈硎?。