长钢公司为军工配套三线企业之一,于1965年建厂,经过40余年的发展,公司具备年产特殊钢65万吨,成品材70万吨(包括高温合金年产5000吨)的能力,具有锻、轧、挤、焊、拔等加工方式,生产的高温合金产品有铸件、锻件、锻材、轧材、板材、线材、管材等等。这些产品被广泛用于**、航天、航海、核工业、石油化工、能源交通等行业。攀长钢公司是我国高温合金**定点供货厂家之一,其中高温合金板材及高温合金精密无缝管在国内具有较高的市场份额和品牌知名度,它为我国**、航天、航海、核能、石化及其它工业发展做出了巨大贡献攀长钢公司高温合金试制与生产
攀长钢公司高温合金从1971年开始批量生产起,到2005年止,先后试制和生产的**、航天、航海、核能等高温合金材料有80多个品种,总交货量15000余吨,其中交货量**并且大批用于**发动机上的是70年代发动机用材GH140、GH132、GH30、GH37等合金;其次是80年代及90年供某些发动机用材CH44、GH128、CH49等合金;再其次是现在大批量供某种机用材CH901、GH163、GH80A、GH169、CH99、GH16、CH536等合金,以及长钢现在**供货的某种发动机用材GH93、GH710等合金,现在供石化领域CH600合金管材在国内也是首届一指。
综观攀长钢公司高温合金发展,可大致分为如下四个发展阶段
**阶段1971年到1978年期间是攀长钢公司**用高温合金发展的**阶段,这个阶段的特点是以转产为主。在此期间转产的高温合金有:GH140.GH30. CH132、GH33. GH36.GH37、GH39.GH44、GH49、GH128等,在这个阶段高温合金交货量为2400余吨。限于当时的历史条件,加之刚投产,某些条件不足,使这个阶段生产的许多合金存在着不同程度的质量问题。第二阶段1979年至1985年是攀长钢公司**材料发展的第二阶段,在这一阶段主要解决了高温合金中存在的一系列程度不同的技术质量问题,试制了许多具有国内**水平的新合金,使攀长钢不仅在产量上,而且在质量和品种上跻身于全国高温合金重点生产厂之列。
在此间高温合金的交货量约为数千吨。其制生产的合金有以下几个特点:
①攀长钢公司解决了**阶段遗留下来的一系列重大技术质量问题,如GH140合金800qC强度偏低问题及成材率偏低问题;GH132合金仃镝低问题;GH49合金的粗晶和疲劳寿命低的问题;电渣重熔的GH30合金的工艺塑性问题;GH128合金性能不合及板面花纹问题等等。这些问题的解决,使我公司高温合金生产技术有了极大进步,为军工生产任务的完成创造了条件。
②在新材料的研制方面,适应了我国这一阶段新型**发动机发展的需要,研制成功了许多新合金。达到了国内**水平,而且在有的研究项目中,处于**地位:如双真空条件下镁的作用机理和应用研究;电渣重熔过程中镁的控制研究;通过调研,对当时世界上**性能,*难变形的叶片材料GH220在国内**采取了Mg微合金化工艺,获得一次试制成功,填补了当时难变形高温合金冶炼、加工方面国内空白。
第三阶段攀长钢公司新材料发展第三阶段是1985年至1995年,在此期间高温合金交货量较少。攀长钢公司高温合金的发展从量转为质的提高,研发重点转移到几个主要机种用材料的生产工艺的优化及微合金化、纯净化技术的研究。如GH33A合金B、Ce、Zr、Mg微量合金化研究,解决了合金热加工塑性和析出相的分布形态,消除了合金缺口敏感性;GH1016合金微量Ca、Mg的研究,提高了750℃拉伸塑性;在CH4169、GH710及GH141等合金上面运用低偏析均匀化处理新技术,解决了GH4169合金的Nb的条带偏析及GH710、GH141合金的热加工塑性差的问题。这些工艺技术的突破,提高了产品的力学性能和质量稳定性,同时使产品的合格率得到大幅度的提升。
在工艺技术上研究了同一合金不同的冶炼工艺,以提高钢的纯洁度和稳定准确控制合金成份为目的,优化工艺路线并取得较好效果:如GH4169合金攀长钢公司采用三种工艺冶炼路线:真空+电渣、真空+电渣+自耗;真空+自耗。从脱[S]及纯净化方面考虑,真空+电渣+自耗**。但从工艺稳定性及产品合格率出发,采用真空+自耗工艺更优越。在难变形GH710合金包套锻造方面进行了较深入研究:采用大锭型包套,大锻比锻造开坯,以及成品圆饼类似模锻锻造工艺,解决了GH710合金盘件因粗晶废品率高问题,提高合格率20%以上。
第四阶段高温合金发展第四阶段是1995年至2005年,任务量加大,民用高温合金也急剧增加,在此期间高温合金交货量较大,
某发动机国产化研制及某种涡**GH36量急增,为解决该合金碳化物偏析及稳定质量做了大量研究工作:在电弧炉冶炼对GH36、GH132、GH140、GH16等老牌号合金混渣现象进行了攻关;对高温合金纯净化进行了研究;特别对GH690、GH4169、GH600等合金采用Ce、Mg、Ca综合降[S]工艺上改进,达到了[S]≤1.2×10-3%的效果,大大提高了其热加工塑性;形成了一套独特的纯净化研究生产新工艺。结合国内钢厂**的3150吨热挤压机开展了高温合金管材热挤压开坯工艺路线:先后生产了GH30、GH39、GH140、GH690、GH600等合金无缝管,特别是石化用GH600合金管材,同时对于难变形高温合金如CH4169、GH202等合金的挤压棒材及管材国内还处于空白,攀长钢公司在难变形合金挤压制棒、制管的工艺上取得了初步的经验,又一次成功试制挤压出CH202096mm×7mm -节无缝管坯。多次挤压出MGH754合金小方坯。现正进行设备改进,以期取得突破性进展。
2攀长钢公司高温合金研发的几点体会
①建设一支由管理、情报、研究,检测、炼锻轧操作和设备维护人员组成的,以献身国防、增强国防为目标,勇于和善于攀登科学技术高峰的高素质技术队伍,是搞好攀长钢公司高温合金研发和生产的根本保证。
②建立炼锻轧配套的精良生产设备,是搞好攀长钢公司高温合金生产的物质基础。
③配备**的现代化科学检测和研究仪器,是提高攀长钢公司高温合金研发能力,搞好高温合金生产的必备手段。
④依据高温合金研发和生产的具体特点,实行理论与实际相结合,责、权、利相结合,由研发课题人员全程监控高温合金生产过程,是搞好攀长钢公司高温合金研发和生产的有效管理体制。
⑤开发新产品,解决生产技术难题,实行情报调研,**系统了解合金特性,深入找出技术难点,采用国内外**工艺技术,是以**的成本、*短的时间攻克技术难题,提高攀长钢公司高温合金研发能力,搞好高温合金生产的重要途径。
攀长钢公司高温合金今后发展总的战略思路:充分利用攀长钢公司多年的技术、人才及设备上的优势,在高温合金纯净化冶炼技术方面;对于高合金化易偏析的高温合金均匀化处理方面;难变形合金采用软包套技术攻克加工塑性差的问题方面;高温合金热挤压生产无缝管开发方面;民用化工、核电用GH690管材的开发以及高温合金冶炼过程中采用车屑、提高返回比降成本等方面的研究,是以后攀长钢公司发展的方向。
(1)加大高温合金纯净化工艺研究,提高一大批传统高温合金的性能水平。
在这方面,我们已经进行了大量而深入的理论研究,创立了钢与合金中D类细系夹杂物产生原因形成机理和控制方法的一整套基础理论和工艺措施。我们近年来所进行的钙处**究和Ce+Mg+Ca复合微合金化和变性处理工艺,解决了GH690、GH600、GH710、GH30等一系列高温合金的加工塑性问题,使这些合金的性能、成材率得到了大幅度提高,为工厂创造了可观的经济收益。
下一步具体实施真空感应熔炼浇注过程的挡渣过滤和真空电弧重熔过程中的弧长控制和真空间隙的*气冷却这三项技术。前者关系到提高高温合金的纯净度,后两者关系到含Nb高温合金的偏析控制,这是国内各厂家的弱点和空白。要提高具有巨大市场占有率的GH4169等含Nb合金的质量,必须实行这几项国外已经成熟的技术。
(2)高温合金棒材、管材等热挤压工艺研究。
3150吨挤压机是攀长钢公司生产难变形高温合金挤压棒材及无缝管材的优势,过去攀长钢公司为**发动机生产过的GH625、GH536焊管以及国内其它厂生产的GH4169合金管材及其它牌号的高温合金管材均为棒材掏孔加冷轧的方式来生产无缝钢管,管材内表面差,其成材率低。近几年攀长钢公司开发的CH30、CH39、GH690、GH128及GH202无缝管材均是采用热挤压管坯加冷轧的方式生产,其内表面质量及合格率都较高,为以后生产难变形高温合金(GH536、GH625、GH4169等合金)无缝管材奠定了基础。
(3)高温合金大锭型工艺及易偏析高合金化合金均匀化处**究。
攀长钢公司引进的6t真空感应炉试车成功,该炉型具有较优越的三相工频搅拌、挡渣过滤浇注、炉底吹*等功能;新引进的真空自耗炉将采用*气冷却技术,这为以后生产高纯度、高合金比大锭型高温合金创造了优越的条件;热加工方面现有一台热处理温度可达到1250qC。1300C的高温均匀化退火炉,为大锭型高温合金的均匀化处理创造了条件;规划将装备一台4000- 5000吨的快锻,为生产大型的高温合金涡**盘件作准备。
(4)大力开发抗氧化低膨胀高温合金GH783合金。
该合金在新型装备制造上有着巨大的应用前景。尽管国内兄弟厂家未能成功开发出该合金,但我们通过**深入的前期研究,已取得初步试制成功。现在应当加大投入,深入研究和总结,为批量投产作好准备。
(5)民用核电、石化高温合金的开发。
结合攀长钢公司现有的两台St非真空感应炉及一台6t真空感应炉的设备优势以及前阶段运用于石化领域开发的GH600管材的**工艺和生产出Cl19.05mm×1.09mmGH690核电直管的经验,大力开发运用于石化、核电领域的高温合金是今后的目标。
4发挥高温合金生产的独特优势,为**做出更大努力
攀长钢公司是上世纪60年代国防军工配套建设的特殊钢企业,一直致力于**、航天、军工新材料的研制,在高温合金生产方面积累了一些技术资源,在“十一五”发展规划中,把发展、推广民用**高温合金作为企业发展的战略。新建成了6t真空感应炉,引进了炉底吹*、深脱S脱N、挡渣过滤出钢以及真空取样技术。现6t真空感应炉已正常生
产,其冶炼水平大幅度得到了提高(降成本、纯洁度、成份均匀性及准确性等)。
引进新的一台7t自耗炉,采用了*气冷却、熔滴控制、弧长控制等**技术,将于2007年12月投入使用。
在挤压技术的升级上,我们正通过挤压机的升级改造,攻克难变形合金的挤压技术难关。
在核电高温合金研发方面,我们已合资建设以生产GH690核电管材为代表的核电用材料的项目,以便****无核电材料生产厂家的空白。
攀长钢公司将在**的支持下,努力提升高温合金工装水平,积极与研究院所合作,大力发展高温合金的冶炼、加工技术,积极推广高温合金民用事业,为**、航天、军工、核电、化工行业的用材,也为我国高温合金生产技术的提升而努力