近年來(lái)，鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院主持了塑料模具鋼、復(fù)合模具鋼、碳模具鋼、熱模具鋼、耐腐蝕模具鋼等15個(gè)品牌的優(yōu)質(zhì)模具鋼，大大豐富了我國(guó)模具鋼板品種，滿足了高端設(shè)備制造業(yè)蓬勃發(fā)展的模具板需求，成功應(yīng)用于日本雙葉精密模具項(xiàng)目和神戶鋼厚模具開(kāi)發(fā)項(xiàng)目、寧波寧興特種鋼集團(tuán)汽車面板和保險(xiǎn)杠精密模具開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，大大提升了鞍鋼的品牌形象。

高質(zhì)量模具鋼是中國(guó)十三五規(guī)劃和2025年國(guó)家戰(zhàn)略重點(diǎn)材料研發(fā)方向。鞍鋼面對(duì)高合金模具鋼產(chǎn)品大型化、精密化方向，基于空白組織數(shù)字控制和低偏析技術(shù)，形成模具鋼板短工藝生產(chǎn)技術(shù)，突破多個(gè)技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)高合金連鑄坯、板穩(wěn)定生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高碳當(dāng)量模具產(chǎn)品空白、全真空電子束焊接、低壓比軋制技術(shù)，以連鑄坯為原料，可大規(guī)模生產(chǎn)高質(zhì)量、高穩(wěn)定性、高合金超厚特殊鋼產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)鞍鋼模具鋼板從零開(kāi)始、從零開(kāi)始、從全到全、從全到領(lǐng)先的歷史飛躍。

跨越600mm，征服國(guó)際無(wú)人區(qū)

鞍鋼模具鋼從零突破到國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的巨大成功，是鞍鋼工匠獨(dú)立、艱苦奮斗旅程的縮影。這一輝煌的背后，離不開(kāi)鞍鋼模具鋼團(tuán)隊(duì)默默支撐著鞍鋼高品質(zhì)模具鋼的大業(yè)，也離不開(kāi)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人趙坦。11年前的夏天，28歲的趙坦在南京理工大學(xué)博士畢業(yè)后拒絕了其他鋼鐵企業(yè)的高薪聘用。他毅然選擇了鞍鋼，選擇了回到家鄉(xiāng)。他渴望通過(guò)自己的努力為鞍鋼做點(diǎn)什么。經(jīng)過(guò)三年的沉淀，趙坦最終確定了模具鋼領(lǐng)域的主要方向。鞍鋼當(dāng)時(shí)無(wú)法生產(chǎn)的這種困難鋼種，開(kāi)啟了鞍鋼模具鋼的傳奇篇章。

2012年，為了優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，趙坦被命令成立模具鋼項(xiàng)目組。在成立初期，項(xiàng)目組成員參觀了華東、華南等模具鋼配送量大的地區(qū)，經(jīng)討論確定了需求量大的地區(qū)SM45、SM以50鋼為代表的碳模鋼板作為切入點(diǎn)，通過(guò)提供優(yōu)質(zhì)鋼板獲得用戶認(rèn)可，然后在后期繼續(xù)推廣其他產(chǎn)品。團(tuán)隊(duì)專家李廣龍回憶說(shuō):雖然SM45、SM50鋼化學(xué)成分簡(jiǎn)單，但用戶對(duì)鋼板的質(zhì)量要求不簡(jiǎn)單，厚度大于200mm要求保證的鋼板Ⅰ訂單中最大厚度規(guī)格為400mm以上?！?/p>

按照2012年的常規(guī)工藝條件及手段，能夠采用連鑄坯軋制工藝穩(wěn)定生產(chǎn)200mm厚碳模具鋼板的企業(yè)很少，更不用說(shuō)保證鋼板了Ⅰ層次探傷，厚度4000mm以上幾乎沒(méi)有鋼廠能生產(chǎn)。鞍鋼連鑄坯最大截面為300mm，在生產(chǎn)這種厚度大、技術(shù)要求高的鋼板面前存在先天性缺陷。如果能克服這一缺陷，為用戶提供200的高質(zhì)量厚度mm以上、保證Ⅰ級(jí)探傷碳模鋼板無(wú)疑可以大大提高用戶的認(rèn)可度。為此，項(xiàng)目組決定通過(guò)真空復(fù)合材料生產(chǎn)200mm厚度以上的碳模鋼板，即用兩個(gè)或兩個(gè)以上連鑄坯疊在一起，用軋制原料生產(chǎn)厚度規(guī)格的鋼板。

當(dāng)時(shí)，鞍鋼從烏克蘭引進(jìn)了中國(guó)第一臺(tái)真空電子束復(fù)合焊機(jī)生產(chǎn)特厚鋼板，并在早期階段初步實(shí)施了特厚普碳和低合金鋼板的生產(chǎn)。然而，在世界上沒(méi)有成功應(yīng)用高碳產(chǎn)品的先例。由于模具鋼的特點(diǎn)與普通碳、低合金鋼有很大的不同，適用于普通碳和低合金鋼真空復(fù)合材料的焊接工藝在焊接碳模具鋼時(shí)是完全不可行的。焊接應(yīng)力的積累不僅會(huì)產(chǎn)生大量的焊接裂紋，而且坯料之間未焊接的縫隙也會(huì)逐漸增大，最終導(dǎo)致無(wú)法焊接，甚至?xí)缙诤附拥牡胤?，而一些鋼種由于剩磁的影響，焊接軌跡是無(wú)法控制的。趙坦回憶起當(dāng)時(shí)的情景，說(shuō):正是因?yàn)檎婵諒?fù)合技術(shù)很難生產(chǎn)出特厚碳模鋼板，當(dāng)時(shí)國(guó)際上還沒(méi)有關(guān)于真空復(fù)合技術(shù)生產(chǎn)碳模鋼的報(bào)道，項(xiàng)目組也沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。但為了贏得市場(chǎng)，攻下這一技術(shù)是華山的一條道路，這一信念支撐了項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)無(wú)數(shù)次‘再來(lái)’，也鑄就了我們最后的成功。近兩個(gè)月來(lái)，項(xiàng)目組與鋼一起現(xiàn)場(chǎng)綁扎，并與真空束焊機(jī)技術(shù)人員一起，根據(jù)連鑄鋼坯的物理特點(diǎn)，對(duì)焊接工藝和厚度進(jìn)行了探索。mm的SM45真空復(fù)合連鑄坯終于成功制備。

軋制原料制備成功，下一步當(dāng)然是軋制。有了前期的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，軋制過(guò)程項(xiàng)目組并沒(méi)有急于進(jìn)步，而是綜合考慮了SM45鋼的高溫特性，SM45鋼常規(guī)焊接接頭的特點(diǎn)，SM45真空復(fù)合坯的尺寸和現(xiàn)有的工藝設(shè)備，專門用于制定SM45復(fù)合坯料的加熱和軋制工藝。考慮充分，采用600mm厚SM45連鑄坯軋制320mm厚鋼板，經(jīng)檢驗(yàn)，鋼板全板達(dá)到GB/T 2970Ⅰ分級(jí)探傷標(biāo)準(zhǔn)。趙坦自豪地說(shuō)：實(shí)驗(yàn)證明，用真空復(fù)合技術(shù)生產(chǎn)高質(zhì)量的碳模鋼板是可行的，這是對(duì)我們最大的鼓勵(lì)。

雖然技術(shù)路線是可行的，但真正的測(cè)試還沒(méi)有完全到來(lái)。眾所周知，在生產(chǎn)高碳當(dāng)量鋼種時(shí)，由于韌性差，在低溫環(huán)境下焊接加工時(shí)容易產(chǎn)生裂紋SM45、SM以50為代表的碳模具鋼碳當(dāng)量高，裂紋敏感性強(qiáng)。鞍鋼位于中國(guó)北方。采用真空復(fù)合技術(shù)生產(chǎn)，在低溫環(huán)境下焊接是不可避免的。第一輪試生產(chǎn)成功的季節(jié)恰逢2013年夏季。因此，它沒(méi)有受到低溫的測(cè)試。實(shí)際情況也證實(shí)了項(xiàng)目組的猜測(cè)。2013年12月，模具鋼團(tuán)隊(duì)在焊接中發(fā)現(xiàn)了一塊SM45鋼復(fù)合坯焊縫有裂紋，裂紋不止一個(gè)。鋼坯軋制后，整個(gè)板探傷不符合標(biāo)準(zhǔn)，甚至有些位置直接分為兩塊鋼板。為了消除裂紋，必須優(yōu)化焊接工藝。因此，項(xiàng)目組再次進(jìn)行了近兩個(gè)月的蹲，逐一調(diào)整和驗(yàn)證了焊接工藝和焊接參數(shù)。最后，在中國(guó)最冷的三九天里，它成功地制備了無(wú)缺陷SM45鋼真空復(fù)合坯，在低溫環(huán)境下形成真空復(fù)合碳模具鋼工藝。軋制后，鋼板滿意GB/T 2970Ⅰ等級(jí)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。到目前為止，鞍鋼最終完全開(kāi)啟了采用真空復(fù)合工藝生產(chǎn)特厚碳模鋼板的過(guò)程。經(jīng)過(guò)后續(xù)試制，該工藝目前可生產(chǎn)到最大厚度412mm碳模鋼板，全板滿意GB/T 2970Ⅰ級(jí)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)打破了壓縮比的世界紀(jì)錄，大大提高了鞍鋼模具鋼板的生產(chǎn)質(zhì)量和水平。該技術(shù)最終被確定為國(guó)際領(lǐng)先水平，鞍鋼模具鋼人工技術(shù)得到了用戶和市場(chǎng)的肯定。

鋼鐵雄心，做高溫鋼板上的火焰舞者

幸福是奮斗出來(lái)的，要加班，。這是模具鋼團(tuán)隊(duì)經(jīng)常談?wù)摰摹?/p>

以1.以2311和718為代表的塑料模具鋼是市場(chǎng)需求最大的模具鋼品種。與傳統(tǒng)的普通碳低合金產(chǎn)品不同，對(duì)產(chǎn)品性能的整體均勻性要求很高，任何位置的硬度不均勻都會(huì)影響模具產(chǎn)品的質(zhì)量。鞍鋼于2007年開(kāi)發(fā)了該產(chǎn)品，但塑料模具鋼具有高碳高合金成分的特點(diǎn)，甚至鋼坯中心分析這個(gè)問(wèn)題進(jìn)一步放大，由于心臟分析外軟內(nèi)硬問(wèn)題難以解決，大量的質(zhì)量異議使該項(xiàng)目一度擱置。當(dāng)時(shí)，用戶的反應(yīng)是鞍鋼產(chǎn)品不能鋸，不能鉆，影響效率，不易使用，其他家庭是零起點(diǎn)，你的鞍鋼開(kāi)發(fā)這個(gè)產(chǎn)品是負(fù)起點(diǎn)。 

為了服務(wù)用戶，找出原因，提高產(chǎn)品質(zhì)量，新成立的鞍鋼模具鋼生產(chǎn)銷售研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)常深入市場(chǎng)，訪問(wèn)用戶，針對(duì)優(yōu)秀的模具鋼企業(yè)，一次又一次的研究，一輪又一輪的討論，確定了解決問(wèn)題的方向。為了指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，必須在實(shí)驗(yàn)室研究過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)年輕成員馮丹竹回憶起情況，導(dǎo)師趙帶領(lǐng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)每天在實(shí)驗(yàn)室，由于團(tuán)隊(duì)年輕，他也需要培養(yǎng)新力量，雖然研究任務(wù)繁重，但趙坦積極樂(lè)觀關(guān)注團(tuán)隊(duì)，也由于團(tuán)隊(duì)年輕，我們充滿活力，充滿活力。

說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難。為了解決現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題和偏析問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)成員在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了多輪試生產(chǎn)和一系列熱處理。數(shù)百塊鋼板的低倍試驗(yàn)和硬度試驗(yàn)，洛氏硬度試驗(yàn)點(diǎn)就像模具鋼生產(chǎn)和銷售團(tuán)隊(duì)的信念一樣，整潔、堅(jiān)定、不動(dòng)搖。在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中，由于模具鋼高碳當(dāng)量品種的固有屬性，模具鋼品種的取樣和切割無(wú)法實(shí)現(xiàn)。必須依靠人工砂輪機(jī)在模具鋼板表面手動(dòng)拋光圓形硬度試驗(yàn)區(qū)，并在圓形試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行硬度性能試驗(yàn)。鞍鋼模具鋼生產(chǎn)不成熟時(shí)，這些生產(chǎn)檢驗(yàn)工作由科研項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)親自完成。鋼板應(yīng)在表面不同位置手動(dòng)拋光9個(gè)圓形試驗(yàn)區(qū)，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)需要測(cè)量5個(gè)硬度試點(diǎn)。這是一項(xiàng)體力勞動(dòng)強(qiáng)度高、工作環(huán)境惡劣的實(shí)驗(yàn)工作。此外，時(shí)間緊迫，任務(wù)繁重。為了滿足客戶的檢查和按時(shí)交貨，趙坦帶頭完成了熱軋模具鋼板的硬度試驗(yàn)點(diǎn)。趙坦和他的團(tuán)隊(duì)成了數(shù)千噸的硬度試驗(yàn)。

就是這樣一個(gè)團(tuán)隊(duì)，他們以超人的意志力克服了鋼板的高溫考驗(yàn)，用燃燒的毅力照亮了通往勝利的道路，真正為鞍鋼模具鋼事業(yè)一無(wú)所惜。他們平均每天在如此惡劣的高溫粉塵環(huán)境中工作89個(gè)小時(shí)，汗水浸透了他們的工作服，但他們的身材仍然堅(jiān)定。

通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室的不斷嘗試和團(tuán)隊(duì)在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格檢查技術(shù)細(xì)節(jié)，我國(guó)首次開(kāi)發(fā)形成模具鋼連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量數(shù)字識(shí)別技術(shù)和定量分析方法，進(jìn)行全過(guò)程組織跟蹤、優(yōu)化和控制。創(chuàng)建關(guān)鍵連鑄工藝參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整 鋼坯預(yù)處理 鋼坯均質(zhì)化處理 簡(jiǎn)化熱處理塑料模具鋼的穩(wěn)定性、低成本、短工藝核心控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)模具鋼板產(chǎn)品的減少生產(chǎn)。從煉鋼、鋼坯加熱、軋制、熱處理、性能檢驗(yàn)等整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)建立質(zhì)量安全防線，最終通過(guò)評(píng)價(jià)，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

工匠精神，打造高合金模具鋼板新品牌

由于新型制備技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)模具鋼材料的發(fā)展滯后于模具工業(yè)技術(shù)的發(fā)展。傳統(tǒng)塑料模具鋼由特種鋼廠生產(chǎn)，采用電爐 模鑄 鍛造過(guò)程，配備特殊的預(yù)硬化工藝設(shè)備，由于鋼錠生產(chǎn)的不連續(xù)性，產(chǎn)品長(zhǎng)周期質(zhì)量穩(wěn)定性差；由于鋼錠的凝固特性，氣體含量、夾雜物水平、選擇分析偏析水平高，初始碳化物和共晶組織多，難以控制；鍛造通常用于大型寬模板，高端材料工藝越復(fù)雜，受多火鍛造和錠鍛組織決定的長(zhǎng)熱處理的影響，這些產(chǎn)品的生產(chǎn)周期通常很長(zhǎng)。

隨著普通鋼廠產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型升級(jí)和技術(shù)進(jìn)步，模具鋼板產(chǎn)品逐漸取代特種鋼廠產(chǎn)品，采用轉(zhuǎn)爐 連鑄 軋制工藝具有產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、可控性高、純鋼、綠色生產(chǎn)工藝短、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在模具鋼領(lǐng)域引發(fā)了首次里程碑式的變化。然而，這種技術(shù)長(zhǎng)期以來(lái)一直徘徊在合金含量較高的高端產(chǎn)品中。

針對(duì)我國(guó)蓬勃發(fā)展的制造業(yè)對(duì)高品質(zhì)、低成本、短流程、精密化、穩(wěn)定化模具鋼的迫切需求，以及鞍鋼集團(tuán)公司高附加值產(chǎn)品的需求。2014年，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)又將目光投向產(chǎn)品附加值最高，要求也最嚴(yán)的熱作模具鋼H13、精密耐腐蝕模具鋼40Cr13.準(zhǔn)備再戰(zhàn)不可能，征服超寬高合金模具鋼大板生產(chǎn)技術(shù)的另一個(gè)無(wú)人區(qū)。

這類產(chǎn)品的合金含量高達(dá)9%-15%。傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐冶煉高合金鋼合金工藝溫降過(guò)大，合金不易熔化，導(dǎo)致鋼水表面結(jié)殼，經(jīng)脫渣工藝后合金損失較大；轉(zhuǎn)爐出鋼后，由于合金帶入而產(chǎn)生的回磷問(wèn)題難以控制。此外，由于碳含量高，合金含量高，易于偏析，連鑄高合金板中心偏析組織的控制難度大于以往。最重要的是使用普通鋼連鑄設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)高碳當(dāng)量(1.9-3.2）模具鋼產(chǎn)品的立彎式連鑄無(wú)缺陷大板坯的開(kāi)發(fā)，以及軋制全流程止裂性的提升與控制，更是前無(wú)古人。不僅如此由于中厚板軋制的特點(diǎn)，鋼板的各項(xiàng)異性嚴(yán)重，而對(duì)于如H對(duì)于等向性能要求很高的品種，如何保證性能也很困難。

但只有開(kāi)發(fā)這些技術(shù)和產(chǎn)品，鞍鋼的模具鋼才能算是真正的模具鋼，才能真正在行業(yè)中占有一席之地。鞍鋼的模具鋼人又一次投入了一場(chǎng)緊張的戰(zhàn)斗，這場(chǎng)戰(zhàn)斗持續(xù)了五年。改革創(chuàng)新和技術(shù)推廣不僅需要勤于思考和實(shí)踐，還需要勇于承擔(dān)責(zé)任。如果出了問(wèn)題，我們應(yīng)該敢于面對(duì)和解決。趙坦的話已經(jīng)成為模具鋼團(tuán)隊(duì)的共識(shí)。成分設(shè)計(jì)和熱處理工藝是否引入正交設(shè)計(jì)手段，低倍是否分析，全截面組織是否比較，掃描是否看，透射是否做，微硬度是否測(cè)試，技術(shù)效果是否全面分析。團(tuán)隊(duì)核心成員范回憶說(shuō)，趙坦細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn) 、不厭其煩地監(jiān)督指導(dǎo)。在試制期間，趙坦不辭辛勞地帶領(lǐng)組員頻繁往返鞍山、廣州與鲅魚圈三地，一邊加緊實(shí)驗(yàn)研究，一邊加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤及工藝攻關(guān)。

功夫不負(fù)有心人。H13、40Cr13等系列產(chǎn)品的產(chǎn)品均質(zhì)性、組織控制水平、等向性能等指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)國(guó)際先進(jìn)企業(yè)水平。當(dāng)?shù)谝还逕o(wú)缺陷H13連鑄坯被拉出來(lái)時(shí)，一切的辛苦都是值得的。項(xiàng)目最終被金屬學(xué)會(huì)鑒定為國(guó)際領(lǐng)先，用當(dāng)時(shí)中科院金屬研究所的一位專家評(píng)價(jià)“你們的工作是世界級(jí)的”。

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記者   葉舟

來(lái)源：鞍鋼日?qǐng)?bào)