高端軸承鋼，難以補(bǔ)齊的中國(guó)制造業(yè)短板

          亟待攻克的核心技術(shù)

 

  “高端軸承依賴進(jìn)口，為什么我們自己造不出來(lái)？”在調(diào)研了東三省、浙江、山東等五六個(gè)省份之后，中科院山東技術(shù)轉(zhuǎn)化中心常務(wù)副主任王東升找到了答案：Z大的問(wèn)題出在材質(zhì)上，“沒(méi)有好鋼，永遠(yuǎn)造不出高端軸承”。

 

   作為機(jī)械設(shè)備中不可或缺的核心零部件，軸承支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，降低其摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)精度。在他看來(lái)，無(wú)論飛機(jī)、汽車(chē)、高鐵，還是高精密機(jī)床、儀器儀表，“凡是旋轉(zhuǎn)的部分，都需要軸承”。

 

   毫不夸張地說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)中的軸承一直在“煉獄”中工作——它不僅要以每分鐘上萬(wàn)轉(zhuǎn)的速度長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)，還要承受著各種形式的應(yīng)力擠壓、摩擦與超高溫。這對(duì)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(diǎn)的關(guān)鍵因素，在于其材質(zhì)。

 

   遺憾的是，雖然我國(guó)的制軸工藝已經(jīng)接近世界頂尖水平，但材質(zhì)——也就是高端軸承用鋼幾乎全部依賴進(jìn)口。

 

   Z近，科技日?qǐng)?bào)記者到華東某大型國(guó)有鋼鐵集團(tuán)采訪，了解到后者的尷尬。作為“中國(guó)企業(yè)100強(qiáng)”，這家鋼鐵集團(tuán)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(jìn)口，前不久，花了近1億元進(jìn)口軸承用鋼。

 

   “PPM”在煉鋼中是氧含量的單位，意指百萬(wàn)分率或百萬(wàn)分之幾。中科院金屬研究所專家告訴科技日?qǐng)?bào)記者，一般而言，在鋼鐵行業(yè)，8個(gè)PPM的鋼屬于好鋼；5個(gè)PPM的鋼屬于頂級(jí)鋼，正是高端軸承所需要的。高端軸承用鋼的研發(fā)、制造與銷售基本上被世界軸承巨頭美國(guó)鐵姆肯、瑞典SKF所壟斷。前幾年，他們分別在山東煙臺(tái)、濟(jì)南建立基地，采購(gòu)中國(guó)的低端材質(zhì)，運(yùn)用他們的核心技術(shù)做成高端軸承，以十倍的價(jià)格賣(mài)給中國(guó)市場(chǎng)。

 

   煉鋼過(guò)程中加入稀土，就能使原本優(yōu)質(zhì)的鋼變得更加“堅(jiān)強(qiáng)”。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(yè)維生素”，稀土鋼是指含有一定量稀土的鋼。上世紀(jì)80年代，我國(guó)曾掀起稀土鋼的研發(fā)和應(yīng)用高潮，科學(xué)家們普遍認(rèn)為，煉鋼過(guò)程中加入稀土是解決高端軸承用鋼的技術(shù)方向，但是在鋼中加入稀土后，鋼的性能變得時(shí)好時(shí)壞，在大規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程中也極易堵塞澆口，雖經(jīng)多年攻關(guān)仍未能突破技術(shù)瓶頸，這也導(dǎo)致稀土在鋼鐵行業(yè)應(yīng)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(dǎo)致的后果是：目前，除少量鋼種外，鋼鐵企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中幾乎放棄了稀土的應(yīng)用。

 

   不過(guò)，研發(fā)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(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)單重百噸級(jí)大鋼錠的實(shí)物解剖和計(jì)算，發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)是導(dǎo)致成分不均勻的主要根源，據(jù)此提出新的鋼中缺陷形成機(jī)理，在行業(yè)內(nèi)引起很大反響并迅速獲得應(yīng)用。此后，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了商用稀土合金的純凈化制備技術(shù)和稀土在鋼中特殊加入技術(shù)，從而突破了稀土在鋼中進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了在鋼中添加稀土后的工藝順行和性能穩(wěn)定。