寬幅達(dá)2040毫米的熱連軋鈦帶卷，刷新國內(nèi)紀(jì)錄;高性能耐蝕鈦焊管成為“華龍一號(hào)”關(guān)鍵部件;高強(qiáng)高韌TC18鈦合金，助力國產(chǎn)大飛機(jī)鯤龍AG600的研制……經(jīng)過10多年發(fā)展，湖南鈦材加工已建成從海綿鈦、鈦錠、鈦帶卷到鈦焊管的產(chǎn)業(yè)鏈，鈦帶卷、鈦焊管產(chǎn)銷量居全國第一，鈦材精加工系列產(chǎn)品，屢屢填補(bǔ)國內(nèi)空白、打破國外壟斷，應(yīng)用于諸多“國之重器”。

　　“轟……”

　　5月28日，湖南湘投金天科技集團(tuán)(以下簡(jiǎn)稱“湘投金天”)旗下金天鈦金冷軋鈦帶卷制造車間，一臺(tái)冷軋鈦帶卷專用二十軸軋機(jī)正在穩(wěn)定工作。

　　軋機(jī)內(nèi)部，一卷暗銀色的鈦帶卷正被軋成0.5毫米的規(guī)格。很快，這卷高品質(zhì)的鈦帶卷，將成為飛機(jī)、船舶及計(jì)算機(jī)和通訊電子產(chǎn)品中的關(guān)鍵部件。

　　鈦具有重量輕、強(qiáng)度大、耐腐蝕等特性，能應(yīng)用于太空、大海等環(huán)境極其復(fù)雜的工作場(chǎng)景，是一種重要的戰(zhàn)略性金屬。鈦及鈦合金的加工和研制能力，已成為衡量一個(gè)國家航空航天、航海、核電、深海探索等科技領(lǐng)域先進(jìn)性的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。由于鈦熔煉工藝復(fù)雜、加工難度大，目前世界僅中國、俄羅斯、美國、日本4個(gè)國家掌握完整的鈦工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。

　　十多年來，湘投金天一直專注鈦材精加工，所產(chǎn)鈦帶卷、鈦焊管、鈦棒材等系列產(chǎn)品，屢屢填補(bǔ)國內(nèi)空白、打破國外壟斷，應(yīng)用于諸多“國之重器”，補(bǔ)足了湖南在戰(zhàn)略新興材料產(chǎn)業(yè)上的短板，解決了中國鈦產(chǎn)業(yè)系列技術(shù)難題。

　　1、軋出國內(nèi)最寬熱軋鈦帶卷，參與“深海爬游機(jī)器人”項(xiàng)目

　　今年1月9日，戶外一片蕭瑟寒冷，湖南鋼鐵集團(tuán)旗下漣鋼的2250熱連軋線上，一個(gè)令人矚目的產(chǎn)品正緩緩軋出，匯聚著諸多熱烈的目光。

　　“成了!”現(xiàn)場(chǎng)響起一片叫好聲。

　　經(jīng)過3個(gè)月的努力，金天鈦金與漣鋼強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，成功制備出寬2040毫米、卷重10.7噸的超寬幅薄規(guī)格大卷重?zé)彳堚亷Ь恚瑒?chuàng)造了國內(nèi)最寬熱連軋鈦帶卷歷史。

　　“該產(chǎn)品刷新了我們自己創(chuàng)造的紀(jì)錄，進(jìn)一步拓寬了金天鈦金熱軋板卷品類規(guī)格。”金天鈦金技術(shù)部部長(zhǎng)劉正喬告訴記者，鈦帶卷越寬，直接應(yīng)用的場(chǎng)景就越廣、價(jià)值就越大，也避免了拼焊帶來的成本增加與質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

　　鈦的軋制，尤其是想軋得寬及薄，實(shí)在不易。

5月28日，湖南湘投金天鈦金屬股份有限公司，軋制好的鈦帶卷碼得整整齊齊。湖南日?qǐng)?bào)全媒體記者 童迪 攝

　　劉正喬介紹，鈦具有強(qiáng)度大、熱導(dǎo)率小、不易變形等特點(diǎn)，在作為一種成型的材料時(shí)，這些是優(yōu)點(diǎn);但在軋制加工時(shí)，那就是“缺點(diǎn)”了。

　　因?yàn)樽冃坞y、易斷裂，鈦軋制對(duì)原材料及軋制時(shí)的溫度、力度、濕度等參數(shù)的要求格外細(xì)膩。而軋得越寬或者越薄，出現(xiàn)缺陷的可能性就越高。

　　“這次溫度偏低，下次力度不夠，需要反復(fù)模擬測(cè)試，只能下苦功夫。”劉正喬形容，“鈦在高溫下又尤其活躍，就像一匹野馬，馴服過程格外艱難。”

　　有一次軋制，鈦帶的卷面上出現(xiàn)了一種裂紋缺陷，劉正喬及其團(tuán)隊(duì)研究了好幾天，始終找不到原因。

　　技術(shù)攻關(guān)沒有捷徑。整個(gè)團(tuán)隊(duì)收集軋線幾年的數(shù)據(jù)資料，翻閱數(shù)月，排除數(shù)十種可能，才得到幾個(gè)疑似的結(jié)論。然后在電腦上反復(fù)模擬，又花費(fèi)一個(gè)月左右的時(shí)間，最終消除裂紋。

　　被“馴服”的優(yōu)質(zhì)鈦帶卷性能有多強(qiáng)?金天鈦金總經(jīng)理助理孔玢介紹：“廣泛應(yīng)用于艦艇、潛艇、深海探測(cè)器等，比如制作外殼及一些關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)件。”

　　近幾年，金天鈦金就參與了“深海爬游機(jī)器人”等國家重大科技項(xiàng)目的研發(fā)，主要負(fù)責(zé)主體結(jié)構(gòu)以及電子元器件的艙體制作。

　　該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人江彪介紹，深海爬游機(jī)器人的設(shè)計(jì)深度達(dá)到1000米至1500米。他說：“鈦極耐腐蝕，同時(shí)強(qiáng)度大、重量輕，特別適合應(yīng)用于海洋中，因此鈦也有‘海洋金屬’的美譽(yù)。”

　　2、成功應(yīng)用于“華龍一號(hào)”，改寫全球鈦焊管產(chǎn)業(yè)格局

　　2020年11月，“華龍一號(hào)”首臺(tái)套凝汽器用高性能鈦焊管國產(chǎn)化項(xiàng)目在湘投金天所屬金天新材下線。“這是核電關(guān)鍵設(shè)備材料國產(chǎn)化、自主化的重要組成部分，是核電國產(chǎn)化進(jìn)程中具有里程碑意義的重大事件。” 中國工程院院士、核反應(yīng)堆及核電工程專家葉奇蓁現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)贊。

　　這根不起眼的焊管不可小覷。

　　金天新材技術(shù)部副經(jīng)理李軍兆介紹，我國的核電站基本建在海邊，核電工程中的鈦焊管主要用于裝載海水，在核電機(jī)組中循環(huán)往復(fù)，對(duì)核電機(jī)組進(jìn)行降溫?！?臺(tái)核電機(jī)組里，密密麻麻有10萬多根的鈦焊管，不然怎么是關(guān)鍵設(shè)備呢?”

　　“華龍一號(hào)”是我國核電創(chuàng)新發(fā)展的重大標(biāo)志性成果，用于其中的鈦焊管，絕不允許有任何缺陷，而且要求使用壽命超過30年。

5月28日，湖南湘投金天鈦金屬股份有限公司生產(chǎn)線，脫脂機(jī)組員工在操作脫脂機(jī)。湖南日?qǐng)?bào)全媒體記者 童迪 攝

　　不難想象，這根管子的研制得有多難。

　　用于“華龍一號(hào)”里的鈦焊管，長(zhǎng)度約18米，直徑為2.1厘米，大概礦泉水瓶蓋的大小，厚僅0.5毫米。海水的腐蝕性很強(qiáng)，加上直徑短、厚度薄，其焊接成型、熱處理的工藝要求極高。

　　李軍兆說，核級(jí)鈦焊管的各項(xiàng)指標(biāo)比常規(guī)鈦焊管嚴(yán)格1倍以上。同時(shí)，和軋制鈦帶卷一樣，鈦焊管任何缺陷的出現(xiàn)，到底是焊接參數(shù)不對(duì)、焊接電流大，還是原材料有夾雜、軋制工藝的問題，都需要全面排查。

　　“我們當(dāng)時(shí)分成軋輥與成型、焊接與檢測(cè)、材料與傳熱研究三個(gè)小組，協(xié)同攻關(guān)。很多時(shí)候，三個(gè)小組要一起開會(huì)研究，然后逐一驗(yàn)證，反復(fù)調(diào)整參數(shù)、軋輥，才找到解決問題的辦法?！崩钴娬谆貞洝?

　　經(jīng)過1000多個(gè)日夜的攻關(guān)，金天新材于2019年打造出符合“華龍一號(hào)”凝汽器標(biāo)準(zhǔn)的高性能耐蝕鈦焊管，突破了國外對(duì)核電凝汽器用鈦焊管的技術(shù)壟斷和市場(chǎng)封鎖，還逐漸實(shí)現(xiàn)了出口，改寫了全球鈦焊管的產(chǎn)業(yè)格局。

　　3、8年啃下“硬骨頭”，助力國產(chǎn)大飛機(jī)研制

　　5月31日，由我國自主研制的大型滅火/水上救援水陸兩棲飛機(jī)鯤龍AG600全狀態(tài)新構(gòu)型滅火機(jī)，在廣東珠海首飛成功。

　　現(xiàn)場(chǎng)，鯤龍AG600從珠海金灣機(jī)場(chǎng)滑行起飛，先后完成等速爬升、平飛減速、松桿飛行、模擬進(jìn)場(chǎng)復(fù)飛等試飛任務(wù)，在空中飛行20分鐘后平安降落，各系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

　　這個(gè)大家伙，其起落架的制作材料TC18鈦合金，由金天鈦業(yè)研制。

　　鯤龍AG600，是我國大飛機(jī)“三兄弟”之一。其最大起飛重量60噸，最大載水量12噸，填補(bǔ)了國產(chǎn)大型航空滅火飛機(jī)的空白。

　　可以想象，當(dāng)這架飛機(jī)落地時(shí)，起落架將承受多大的壓力。

　　既要硬，又得輕，鈦合金是最佳選擇。2011年，湘投金天旗下金天鈦業(yè)接下這塊硬“骨頭”。

　　這塊“骨頭”到底有多硬?其中一個(gè)不太起眼的“黑斑”問題，就讓研發(fā)團(tuán)隊(duì)“頭疼”了近一年。

湘投金天新材料有限公司高性能鈦焊管生產(chǎn)車間擺放的管材。李博斌 攝

　　“黑斑，是由于材料組織不均勻或成分偏析引起。黑斑的存在，易導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)生微裂紋，埋下斷裂的隱患?！毕嫱督鹛炜偨?jīng)理、時(shí)任金天鈦業(yè)首席專家楊勝告訴記者。

　　為優(yōu)化鍛造工藝，研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期在溫度超過40攝氏度的車間工作，緊盯鍛造過程的每一個(gè)細(xì)節(jié)和參數(shù)，一待就是一整天;每次前往合作方溝通細(xì)節(jié)，團(tuán)隊(duì)都是直奔鍛造車間，第一時(shí)間針對(duì)新出現(xiàn)的問題進(jìn)行改善。

　　最終，經(jīng)過8年“鏖戰(zhàn)”，團(tuán)隊(duì)研制出高強(qiáng)高韌的TC18鈦合金，達(dá)到了鯤龍AG600的要求，讓湘投金天在航空航天領(lǐng)域站穩(wěn)了腳跟。

　　目前，湘投金天在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、飛機(jī)框架、航天構(gòu)件等高性能鈦合金棒材上技術(shù)實(shí)力強(qiáng)勁，已成為中國航空高端鈦合金材料三大供應(yīng)商之一。

　　“湘投金天已形成了從材料到構(gòu)件到裝備完整的鈦工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，未來將在持續(xù)開展航空航天、核電產(chǎn)業(yè)等高端鈦材的研發(fā)同時(shí)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)、深海裝備及醫(yī)療、計(jì)算機(jī)、通訊電子產(chǎn)品等民生領(lǐng)域作出更多探索，更好為國家和社會(huì)服務(wù)。”湘投金天副董事長(zhǎng)彭丹告訴記者，鈦加工的趨勢(shì)是越來越合金化、超薄化，鈦的應(yīng)用場(chǎng)景將不斷擴(kuò)大。

　　青年觀察

　　將自己鍛造得像鈦一樣

　　劉正喬(金天鈦金技術(shù)部部長(zhǎng))

　　作為一種稀有金屬，鈦具有硬度大、抗腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，從飛機(jī)、船舶、核電等科技領(lǐng)域，到自行車、羽毛球拍、眼鏡架等日用領(lǐng)域，鈦是既能上天下海，還能入手的頂級(jí)材料，被譽(yù)為“未來金屬”。

　　我很幸運(yùn)，大學(xué)畢業(yè)后成為了一名鈦材的科研工作者;入行十幾年來，參與并見證了湖南高端鈦材產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)與崛起，與有榮焉。

　　這十幾年，最讓我自豪和難忘的是，湖南鈦材人致力于高端鈦材發(fā)展的決心，及堅(jiān)定不移走創(chuàng)新之路的意志。

　　很多人不知道，2007年湖南的鈦材加工起步時(shí)，連生產(chǎn)線都沒有。我們大膽開創(chuàng)“鈦鋼聯(lián)合”模式，在漣鋼的軋機(jī)上軋出國內(nèi)第一個(gè)大卷重寬幅熱軋鈦帶卷，改寫了歷史。

　　鈦金屬研究專家唐仁波，退休后毅然回到湖南。作為技術(shù)帶頭人，唐老不但引領(lǐng)了技術(shù)發(fā)展，更培養(yǎng)了大批技術(shù)骨干。如今唐老已80多歲，仍在一線指導(dǎo)科研工作。

　　參與鯤龍AG600飛機(jī)起落架的研制時(shí)，為解決困擾行業(yè)多年的TC18鈦合金“黑斑”問題，金天鈦業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)不斷優(yōu)化工藝，歷時(shí)270余天才攻克難題。

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　　很感動(dòng)，身邊的前輩、同事全身心投入到鈦材加工的研究中，夜以繼日，忘記了時(shí)間和自己;很驕傲，自己也是湖南鈦材人的一分子，參與到眾多填補(bǔ)歷史空白的研究中，獲得感十足。

　　科研工作沒有止境。我的理想是，將自己鍛造得像鈦一樣，經(jīng)得起各類嚴(yán)苛的考驗(yàn)，為中國的鈦材事業(yè)作出自己的貢獻(xiàn)。