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“GH4169”合金团队的使命传承与航天情缘

2016-12-20 15:00:35 宝钢特钢有限公司 阅读

    听说我要采访“GH4169”合金团队,军工办华主任说找特钢技术中心的王资兴吧。
    王资兴我见过很多次,第一次认识他,还是在2006年,他刚加入宝钢特钢不久,写了一篇关于宝钢入职培训的纪实文章——“难忘的日子”,来宣传部咨询投稿事宜。那时的他一脸腼腆,身上还散发着在北科大材料加工专业里苦读的书生气。此后见到他,总是腼腆依旧。
    十年之后的今天,坐在笔者面前的王资兴,少了腼腆,让人感觉更多的是自信和睿智。作为特钢技术中心研究员、高级工程师,同时是长征五号火箭关键配套材料GH4169高温合金研发团队的领军人物,他向笔者谈及团队在材料研发过程中的一路艰辛,慨叹道:十年磨一“箭”,真是五味杂陈啊!
    王资兴与“GH4169”的不解之缘,起于2007年——他在宝钢特钢工作的第二个年头,特钢技术中心调他到高温合金产品室从事产品开发工作。当时室里有一位退休后依然为特钢高温合金产品发展默默耕耘、培育新生力量的老专家周奠华。王资兴非常幸运地成了周奠华的关门弟子。
    也就在那一年,宝钢特钢与中国航天集团北京航天动力研究所签订了某型号用GH4169合金系列涡轮转子锻件和高性能棒材的新产品技术协议。之后王资兴才知道,这是为长征五号大推力火箭专门配套的材料!“嫩头小青”王资兴在周奠华的引领下,就此推开了“GH4169”的大门,成为团队的一员,从此与中国航天结下了不解的情缘。
    与北京航天动力研究所签订的这批GH4169合金系列涡轮转子锻件,一共有一级、二级涡轮盘,氧涡轮转子,氢轴等四个锻件。四个产品中,涡轮转子锻件研制难度最大,它的盘部要求具有高塑性、高强度和高温性能,而轴部要求具有高室温塑性和低温性能,即同一锻件要有双组织、双性能。当时有国内其他厂家进行过前期试制,但未能达到预期效果。王资兴回忆说,“GH4169”团队接到任务后,当时既感到兴奋、荣耀,又觉得压力特别大。团队下决心一定要开发出符合要求的产品,为国家航天事业的发展助一臂之力。
    经过多次研究及仔细分析特钢的设备产线特点和保温锻造技术优势,在请技术中心吴瑞恒博士进行锻造计算机模拟后,“GH4169”团队创造性地提出用1300吨液压机制坯、等温锻车间热模锻一火成形工艺。基本工艺方案设计完成后,首次试验就告捷——锻件的组织性能基本满足要求。但同时也暴露出了问题:高温合金变形抗力特别大,轴部比较小,无法顺利脱模。怎么办?团队成员之一的等温锻首席操作师金伟国根据自身经验,提出了采用分体式模具代替整体式模具的方案。该方案马上被采纳并实施,后续试验证明效果非常好,一举解决了脱模难题。
    氢轴的零件图就像个大头钉,但这个“大头钉”要做出来可不那么容易。最初的方案是采用与涡轮转子相同的工艺,但是制坯周期太长,材料利用率非常低,而且当时的制坯工艺不太稳定,质量难于控制。苦苦思索之后,王资兴结合自身的专业知识,大胆地向师父周奠华提出了“采用锻造或轧制的圆棒坯等温锻直接成型”的方案。周奠华听后眼前一亮,觉得值得一试,并对王资兴独立思考解决问题的方式表示肯定。后来的试验证明,该方案完全具备可行性,并且制坯和锻造过程非常稳定可控。而周奠华鼓励王资兴做新产品开发和工艺改进时要“不唯经验,独立思考,勇于探索和尝试”的教诲,也伴随着言传身教,对王资兴的成长起着极大的推进作用,使他在随后数年内快速成长为GH4169高温合金研发团队的领军人物。
    作为项目负责人,王资兴对团队成员们充满敬意与感激。他如数家珍似地扳着手指,回顾在产品研发过程中,除了师父们的悉心指导和相关部门领导的大力支持外,公司各部门的团队成员从各个方面给予全力支撑与帮助:产品方面有王庆增高工和吴静工程师,感应工序有杨桦高工,电渣工序有童英豪高工,锻造工序有高雯高工、杨磊首操,轧制工序有张玩良高工,等温锻工序有周建华主任,质保部检测有王玉娟主任和郁蕾芸工程师等技术和操作人员……该型号GH4169锻件和系列棒材的研发是一个“过五关斩六将”的过程,这些关口、工序上的团队成员,为了最终产品的诞生倾注了心血,经常放弃休息跟踪在现场,度过了许多不眠之夜,攻克了一个又一个难题。

    王资兴记忆非常深刻的,是2008年夏天的一个晚上。棒三(原550轧机)现场凌晨1点多钟给他打电话,说生产航天标准GH4169合金100圆棒材轧制时出现严重的表面裂纹问题,怀疑是炼钢质量不过关造成的。他立即赶往现场,同时要求暂停生产,待原因初步查明再说。到现场查看坯料尺寸、仪表温度、轧制工艺等,一切正常,但接着试轧一根,还是有表面横向裂纹问题。咋回事?他立即与第二位师父陈国胜首席师进行了沟通。陈首席毫不顾忌半夜受到“骚扰”,在电话中一起帮助分析问题、出谋划策。参考陈首席的判断分析,他在现场拿起测温仪对着步进炉炉口红钢仔细测量,发现钢坯温度偏高,再看轧制记录,前一批次轧制的是结构钢品种,轧制加热温度比GH4169正常轧制温度高40-50度。因此判断是步进炉前区炉温太高,换钢种时又没有留有足够的空步,钢坯温度过高最终导致轧制热裂。后来,将温度适当下调,等待半小时后进行轧制,一切恢复了正常。这件事情成为团队知识传承的一个经典案例,因为它告我们“工艺技术来源于现场,一旦脱离现场就成了无本之木、无水之源。作为产品技术人员,一定要扎根现场才能有所建树”。
    有一年电渣冶炼GH4169成品棒材出现了严重的冶金偏析问题,是“GH4169”团队碰到的许多“拦路虎”中的一个。当时陈首席带着大家列出了可能导致材料冶金偏析的各项因素,电渣冶炼工艺是否变更?渣料成分是否满足要求?炼渣工艺是否合理?设备是否存在问题?……一个个问题摆出来,又一项项否定。这时,有团队成员提出了电渣文献中一个化学反应:2CaF2+SiO2=SiF4↑+2CaO,大家一计算,渣料冶炼时1%的SiO2(二氧化硅)会“吃掉”2~3%的CaF2(氟化钙),而SiO2是萤石中不可避免的杂质,莫非作为渣料的原材料莹石有问题?第二天,陈首席就带队乘火车到浙江金华的莹石供应商那里进行调研,最终了解到了优质萤石资源已逐步枯竭,高品质萤石粉若无特殊要求全部采用低品位萤石浮选而来。后来提出了采用特殊要求的高品质萤石粉自炼渣和进口渣方案,最终解决了GH4169合金的电渣冶金偏析问题。
    经历了无数次的试验、攻关,“GH4169”团队最终成功试制了各项组织性能指标全部满足设计要求的合格锻件和系列棒材,并顺利通过了地面考核。2009年初,我国新一代运载火箭型号办公室和北京航天动力研究所联合给宝钢发来贺信,“…由贵单位配套研制的氢氧涡轮泵转子锻件产品试验过程中性能稳定,工作可靠,达到了军品型号使用要求……这是贵单位为我国航天事业发展作出的又一突出贡献,具有重大而深远的意义”。该系列锻件在后续进行了数批次试制,每次在生产过程中,团队成员们都会用非常严苛的要求,去发现存在的一些小问题,然后一项一项不断改正和优化。随着经验积累和技术进步,GH4169的生产工艺也越来越成熟,产品日趋稳定。
    如今,“GH4169”团队的专家周奠华退休了,后来的团队长陈国胜首席也退休了,现在王资兴和王庆增分别领衔GH4169系列产品研发和现场生产制造,并已陆续带教新人。在良好的知识传承和团队合作努力下,近些年团队在GH4169G、GH4169D、GH4065A等改进型和新产品开发,真空感应+电渣+真空自耗新三联工艺、大规格细晶锻棒工艺开发上取得了重大突破,相关产品处于国内领先水平,为我国航空航天事业作出了新的贡献。同时,入职两三年的团队新人卢威、代朋超等已快速成长,在产品开发中崭露头角,甚至能独挡一面。
    “GH4169中注入着我们薪火相传的使命与责任,能够承上启下,为我国航天事业作出一点贡献,这是我们团队共同的荣耀,这也是我人生最大的荣耀!”王资兴如此说。

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