亟待攻克的核心技術

 

  “高端軸承依賴進口，為什么我們自己造不出來？”在調研了東三省、浙江、山東等五六個省份之后，中科院山東技術轉化中心常務副主任王東升找到了答案：Z大的問題出在材質上，“沒有好鋼，永遠造不出高端軸承”。

 

   作為機械設備中不可或缺的核心零部件，軸承支撐機械旋轉體，降低其摩擦系數，并保證其回轉精度。在他看來，無論飛機、汽車、高鐵，還是高精密機床、儀器儀表，“凡是旋轉的部分，都需要軸承”。

 

   毫不夸張地說，發動機中的軸承一直在“煉獄”中工作——它不僅要以每分鐘上萬轉的速度長時間高速運轉，還要承受著各種形式的應力擠壓、摩擦與超高溫。這對軸承的精度、性能、壽命和可靠性提出了高要求，而決定這四點的關鍵因素，在于其材質。

 

   遺憾的是，雖然我國的制軸工藝已經接近世界頂尖水平，但材質——也就是高端軸承用鋼幾乎全部依賴進口。

 

   Z近，科技日報記者到華東某大型國有鋼鐵集團采訪，了解到后者的尷尬。作為“中國企業100強”，這家鋼鐵集團擁有自己的精品鋼基地，但卻做不出軸承用高端鋼，只能依賴進口，前不久，花了近1億元進口軸承用鋼。

 

   “PPM”在煉鋼中是氧含量的單位，意指百萬分率或百萬分之幾。中科院金屬研究所專家告訴科技日報記者，一般而言，在鋼鐵行業，8個PPM的鋼屬于好鋼；5個PPM的鋼屬于頂級鋼，正是高端軸承所需要的。高端軸承用鋼的研發、制造與銷售基本上被世界軸承巨頭美國鐵姆肯、瑞典SKF所壟斷。前幾年，他們分別在山東煙臺、濟南建立基地，采購中國的低端材質，運用他們的核心技術做成高端軸承，以十倍的價格賣給中國市場。

 

   煉鋼過程中加入稀土，就能使原本優質的鋼變得更加“堅強”。但怎么加，這是世界軸承巨頭們的核心秘密。

 

   稀土被稱為“工業維生素”，稀土鋼是指含有一定量稀土的鋼。上世紀80年代，我國曾掀起稀土鋼的研發和應用高潮，科學家們普遍認為，煉鋼過程中加入稀土是解決高端軸承用鋼的技術方向，但是在鋼中加入稀土后，鋼的性能變得時好時壞，在大規模生產過程中也極易堵塞澆口，雖經多年攻關仍未能突破技術瓶頸，這也導致稀土在鋼鐵行業應用中由熱變冷。

 

   如同一盆水中滴入一滴墨水，1噸鋼加入多少微量稀土比較合適？怎么加？

 

   難題懸而未解，導致的后果是：目前，除少量鋼種外，鋼鐵企業在實際生產中幾乎放棄了稀土的應用。

 

   不過，研發高端軸承用鋼的道路上，不全是壞消息。

 

   前一階段，中科院金屬所材料加工模擬研究團隊通過對單重百噸級大鋼錠的實物解剖和計算，發現雜質是導致成分不均勻的主要根源，據此提出新的鋼中缺陷形成機理，在行業內引起很大反響并迅速獲得應用。此后，該團隊開發了商用稀土合金的純凈化制備技術和稀土在鋼中特殊加入技術，從而突破了稀土在鋼中進行工業化應用的技術瓶頸，實現了在鋼中添加稀土后的工藝順行和性能穩定。