全能型金屬鈦的應(yīng)用，離我們的生活越來越近。2017年以來，我們已經(jīng)攜手國內(nèi)外多個手機(jī)制造商制備鈦合金外殼和折疊屏。”湖南湘投金天鈦金屬股份有限公司（以下簡稱“湘投金天鈦金”）90后博士余世倫說。
湘投金天鈦金技術(shù)部85后青年孔玢、劉正喬，每月往返于長沙與婁底之間，與華菱漣鋼的技術(shù)生產(chǎn)團(tuán)隊開展鈦鋼聯(lián)合技術(shù)研討，生產(chǎn)鈦帶卷。這兩支團(tuán)隊已默契協(xié)作了十余年。
鈦工業(yè)，難啃但必須啃的“硬骨頭”
鈦，有色金屬中的后起之秀，是繼鋼鐵、鋁之后的“第三金屬”，也是戰(zhàn)略性金屬。鈦用量的多少，已成為衡量當(dāng)代飛機(jī)制造先進(jìn)性的重要標(biāo)志。鈦工業(yè)，則成為衡量國家綜合實力強(qiáng)大與否的重要標(biāo)志之一。
中國對鈦工業(yè)的探索，始于上世紀(jì)50年代，相較于其他工業(yè)的進(jìn)程更為艱巨曲折。1982年，國家16個部委聯(lián)合成立了全國鈦應(yīng)用推廣領(lǐng)導(dǎo)小組，迎來了我國海綿鈦工業(yè)第一個有序發(fā)展的春天。不過，到2000年時，海綿鈦（原材料）和鈦材（深加工）年產(chǎn)量均僅達(dá)到2000噸/年的水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于日本、美國、俄羅斯。進(jìn)入21世紀(jì)，中國的鈦工業(yè)迎來“第二春”。自2007年開始，我國的海綿鈦產(chǎn)量持續(xù)排名世界第一；2020年，中國海綿鈦產(chǎn)量近13萬噸，鈦合金產(chǎn)量近10萬噸，占全球鈦合金產(chǎn)量的50%以上。
盡管我國成為了鈦工業(yè)大國，但在高端鈦材領(lǐng)域仍大量依賴進(jìn)口，尤其是在規(guī)格尺寸、表面質(zhì)量及性能等技術(shù)指標(biāo)方面要求苛刻的鈦帶卷等精工產(chǎn)品上。鈦工業(yè)精深加工核心技術(shù)，依然被美、日、俄等少數(shù)發(fā)達(dá)國家壟斷。
2006年，湖南湘投控股集團(tuán)緊貼國家戰(zhàn)略需求，貫徹落實湖南省委、省政府的戰(zhàn)略部署，在中國有色金屬材料領(lǐng)域泰斗李東英院士、西北有色金屬研究院鈦金屬資深專家唐仁波教授和北京科技大學(xué)、中南大學(xué)、北京鋼鐵研究總院等多名專家的指導(dǎo)和直接參與下，錨定高性能鈦及鈦合金新材料產(chǎn)業(yè)這塊“硬骨頭”，用十年的時間培育了以湖南湘投金天科技集團(tuán)有限責(zé)任公司（以下簡稱“湘投金天集團(tuán)”）為依托的國家戰(zhàn)略鈦產(chǎn)業(yè)，補(bǔ)足了湖南在戰(zhàn)略性新興材料產(chǎn)業(yè)上的“短板”，解決中國鈦工業(yè)“卡脖子”難題。
填補(bǔ)國內(nèi)空白，湖南破冰大卷重鈦帶卷
中國在鈦帶卷方面遇到技術(shù)瓶頸，不僅要靠技術(shù)創(chuàng)新，還要通過模式創(chuàng)新打破行業(yè)壁壘。以日本為例，日本的鈦帶卷技術(shù)突破并非在鈦企業(yè)實現(xiàn)，而是在鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)。換言之，急需“鈦鋼聯(lián)合”。
受此啟發(fā)，湘投金天集團(tuán)從體制、技術(shù)和產(chǎn)品等三方面創(chuàng)新，通過“鈦鋼聯(lián)合、產(chǎn)投融合”等模式創(chuàng)新，凝聚了一批鈦行業(yè)、鋼鐵行業(yè)的專家，實現(xiàn)一個個從“0到1”的突破：
2007年5月，軋出了國內(nèi)第一卷大盤重寬熱軋鈦帶卷，被譽(yù)為中國鈦工業(yè)的里程碑，結(jié)束了中國不能生產(chǎn)鈦帶卷、長期依賴進(jìn)口的歷史；
2008年7月，軋出大盤重寬冷軋鈦帶卷；
2009年10月，在鈦材精加工領(lǐng)域上突破關(guān)鍵技術(shù)和填補(bǔ)國內(nèi)空白成果6項，并成為《熱軋鈦帶》和《冷軋鈦帶卷》的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)起草者。
湘投金天集團(tuán)在全國率先取得了探索鈦鋼聯(lián)合模式創(chuàng)新的成功。成功的背后，是湖南省省委、省政府對湘投控股集團(tuán)和華菱集團(tuán)實施鈦鋼聯(lián)合形成新的集成創(chuàng)新機(jī)制給予的大力支持，從頂層設(shè)計上，支持湘投金天集團(tuán)和漣源鋼鐵集團(tuán)有限公司共建長沙湘投金天鈦金公司。
“第一次試軋，由湘投金天集團(tuán)和華菱漣鋼聯(lián)合啟動。鈦廠提供鈦板坯，鋼廠在連軋機(jī)組上軋成熱軋鈦卷，在北京科技大學(xué)等有關(guān)單位協(xié)助下, 反復(fù)優(yōu)選方案，30多次模擬試軋后，在關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新和攻關(guān)方面取得重大突破，終于一次試軋成功，軋制出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的我國第一個大盤重寬鈦帶卷。”湘投金天鈦金的一名工作人員回憶道。
“目前，鈦鋼聯(lián)合團(tuán)隊成員有20多人。作為鈦行業(yè)代表，我們可以深入華菱漣鋼生產(chǎn)車間，看整個生產(chǎn)加工過程。我們坐在一起開軋前準(zhǔn)備會，就工藝方案、操作上關(guān)注的重點、細(xì)節(jié)、改進(jìn)空間等進(jìn)行探討，也一起組團(tuán)去外地學(xué)習(xí)，增強(qiáng)漣鋼技術(shù)人員對鈦特性的理解，彼此之間的這種開放、信任、無縫銜接是極其寶貴的?！?劉正喬于2008年大學(xué)畢業(yè)后進(jìn)入湘投金天鈦金公司，如今已經(jīng)成長為一名技術(shù)骨干。她感慨說，前期聯(lián)合攻關(guān)過程中，漣鋼不計利潤、不怕耽誤鋼鐵產(chǎn)能，密切配合鈦帶卷攻關(guān)，更是展現(xiàn)了一種國企的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。
更讓她記憶深刻的是：“鈦帶卷酸洗后出現(xiàn)起皮，起初以為是機(jī)械接觸缺陷，鈦金的工人需要增加多次表面處理才能去除，生產(chǎn)周期長成本高。我們在現(xiàn)場觀摩生產(chǎn)環(huán)節(jié)，調(diào)取數(shù)據(jù)反復(fù)分析對比，通過雙方團(tuán)隊共同摸索鈦的秉性，進(jìn)行了多次模擬試驗和驗證，約兩個月后，這個瑕疵問題通過熱軋參數(shù)設(shè)定調(diào)整最終得以解決，大大提高了產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)效率?！?
筑起安全屏障，
攻克困擾行業(yè)多年的技術(shù)難題
“作為制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的上游，熔煉、鍛造是航空材料的兩個核心工藝，材料的研制像面粉加工，配方過程中哪個成分多點，哪個成分少點，都是不行的，要達(dá)到最佳狀態(tài)，期間經(jīng)歷了無數(shù)個日夜的實驗。由于成品率低、耗損大、成本高、費工費時，必須耐得住寂寞，坐得住冷板凳。”湘投金天集團(tuán)原董事長周慧通俗地解釋說。
鈦合金產(chǎn)品研發(fā)任務(wù)艱巨而繁重，湖南人憑著“敢為天下先”的精神創(chuàng)造了奇跡。短短兩年多時間，湘投金天集團(tuán)就在工業(yè)生產(chǎn)的條件下直接研發(fā)、試制成功近10種重要的鈦合金產(chǎn)品，相繼完成飛機(jī)發(fā)動機(jī)動葉片、飛機(jī)框架、航天構(gòu)件等用的高性能鈦合金棒材及湖南省重大科技專項任務(wù)，大大縮短了常規(guī)的研發(fā)試制周期，更錘煉了一支支技術(shù)后備隊伍。
而投資入股中航航空動力公司和三角航空公司的戰(zhàn)略舉措，更是為湘投金天集團(tuán)快速打入航空發(fā)動機(jī)和大飛機(jī)等市場鋪路架橋。從2010年接到參與“鯤龍AG600”飛機(jī)起落架材料研制任務(wù)，到2018年交付水上試飛，歷時八年，湘投金天團(tuán)隊研制出高強(qiáng)高韌TC18鈦合金，保障“鯤龍AG600”飛機(jī)在海陸空環(huán)境的高穩(wěn)定、高性能和高可靠性。
期間，解決困擾行業(yè)多年的TC18鈦合金的“黑斑”問題讓研發(fā)團(tuán)隊面臨了嚴(yán)峻的考驗。
“所謂‘黑斑’，是由材料中組織不均勻或成分偏析所引起，它不僅影響產(chǎn)品外觀‘顏值’，更影響產(chǎn)品‘內(nèi)在’。如易產(chǎn)生微裂紋等缺陷，制備的起落架在服役過程中可能因此發(fā)生斷裂，進(jìn)而引發(fā)航空事故。”湘投金天集團(tuán)黨委委員、副總經(jīng)理楊勝回憶。
為優(yōu)化鍛造工藝，時任湘投金天集團(tuán)常德基地湖南金天鈦業(yè)科技有限公司首席專家的75后博士后楊勝，率領(lǐng)團(tuán)隊在溫度40℃以上的鍛造車間，對每一個技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)分析論證，精益求精攻克技術(shù)難關(guān)。他們歷經(jīng)270余天，終于在2016年解決了該型號鈦合金“黑斑”問題，更為國家大型運(yùn)輸機(jī)的批量裝備提供了保障。
△金天鈦業(yè)公司鍛造車間主體設(shè)備
十三年磨一劍，
核電級鈦焊管迎來國產(chǎn)化
突破寬幅鈦帶卷的技術(shù)瓶頸難題后，在益陽，湘投金天集團(tuán)的另一家子公司湖南湘投金天新材料有限公司（以下簡稱“湘投金天新材”）于2008年開始鈦焊管立項，劍指被“卡脖子”的核電市場。
△坐落在湖南益陽的核電級鈦焊管生產(chǎn)車間
2009年2月，該公司用湘投金天集團(tuán)鈦產(chǎn)業(yè)鏈自產(chǎn)的冷軋鈦帶卷生產(chǎn)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)和全國產(chǎn)化供應(yīng)鏈的鈦焊管，全線打通鈦焊管工藝路線。
“雖然是進(jìn)口的生產(chǎn)線設(shè)備，但是日本和歐美的發(fā)達(dá)國家對我們搞技術(shù)封鎖，不會把關(guān)鍵技術(shù)和最先進(jìn)的設(shè)備賣給我們，我們在熟悉設(shè)備的同時立即開始對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行自主研發(fā)?！毕嫱督鹛煨虏墓径麻L彭丹告訴記者。
2011年3月，日本福島核電站發(fā)生事故后，全國的核電建設(shè)按下暫停鍵。湘投金天新材公司轉(zhuǎn)攻火電、海水淡化、空冷等領(lǐng)域的多型號鈦焊管國產(chǎn)化，并陸續(xù)實現(xiàn)突破，扭轉(zhuǎn)了我國依賴進(jìn)口的局面，產(chǎn)品還遠(yuǎn)銷“一帶一路”14個國家和地區(qū)，這更為攀登核電級別工程儲備了技術(shù)經(jīng)驗。
2015年，湘投金天新材公司接到能源局國家重大專項《大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆核電站》中《核電熱交換器用高性能耐蝕換熱管國產(chǎn)化研制與產(chǎn)業(yè)化示范》項目，項目團(tuán)隊15位青年分成軋輥與成型、焊接與檢測、材料與傳熱研究三個小組協(xié)同攻關(guān)。
“核級鈦焊管的材質(zhì)、力學(xué)性能、彈性模量等與一般鈦焊管完全不同，制備工藝都需要重新再摸索，尋找最佳狀態(tài)?！毕嫱督鹛煨虏墓炯夹g(shù)部副經(jīng)理張望成是這支隊伍中一名90后碩士，他告訴國資瀟湘融媒，研發(fā)團(tuán)隊團(tuán)結(jié)一心，不談條件，并肩奮斗，用兩年時間終于啃下了軋輥成型技術(shù)“硬骨頭”。
2019年，湘投金天新材公司得到多方認(rèn)可，開始開展“華龍一號”高性能耐蝕鈦焊管項目的研發(fā)和承制；次年，其成為“華龍一號”首臺套凝汽器用高性能鈦焊管產(chǎn)品的承制單位。至此，我國第三代核電主流堆型凝汽器用鈦焊管已經(jīng)開始全面國產(chǎn)化。
△核電機(jī)組里數(shù)以萬計的鈦焊管
十五年來，湖南湘投控股集團(tuán)秉持服務(wù)湖南經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的初心，著力發(fā)揮國有資本服務(wù)實體產(chǎn)業(yè)的重要作用，十余年來累計投入數(shù)十億元，對標(biāo)國際一流，布局鈦的全產(chǎn)業(yè)鏈，著力攻克鈦帶卷、鈦焊管的國產(chǎn)化難題，帶領(lǐng)湘投金天集團(tuán)共參與起草制定46項國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。一項項重大科技攻關(guān)的奧秘，源于湘投集團(tuán)創(chuàng)新黨員、骨干“雙向培養(yǎng)”和“黨小組+班組”攻關(guān)項目聯(lián)合模式?！安粌H有書記聯(lián)項目，更有黨員帶項目，發(fā)揮黨員骨干帶隊領(lǐng)銜作用，實現(xiàn)黨建工作與生產(chǎn)經(jīng)營雙向促進(jìn)。”湘投金天鈦金公司第一黨支部書記、湖南省第十二次黨代會代表劉正喬堅定地說。
“鈦的加工非常難，趨勢是隨著應(yīng)用場景的變化越來越合金化、超薄化?！敝芑郾硎?，通過長沙、益陽、常德3個鈦材生產(chǎn)基地，湘投金天集團(tuán)已經(jīng)形成了從材料到構(gòu)件到裝備的完整的鈦工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，未來將加大研發(fā)投入，增強(qiáng)創(chuàng)新能力，開展軍用高端鈦材和海工裝備零部件研發(fā)，同時，在醫(yī)療、3C、可穿戴等民生領(lǐng)域作出更多探索。