硬質合金的高端原料實現自主供應 工業母機“牙齒”更堅固
全自動成型伺服壓機上,機械手臂不斷舞動,不到一秒鐘,灰黑色的粉末被壓制成型,變成指甲蓋大小的刀片。
這就是數控刀具,被稱為工業母機的“牙齒”——微型鉆頭直徑細至0.01毫米,可以在一粒大米上“繡”出56個漢字;鉆掘刀具寬至輪胎大小,能吃軟土、啃硬巖,應用于國產超大直徑盾構機“聚力一號”刀盤上。
小刀具里有乾坤?!拌F齒銅牙”般的堅韌,來自硬度僅次于金剛石的硬質合金。
工業制造中,刀具是消耗品,硬度夠,方能耐磨;強度夠,才不會破碎;韌性夠,可抵抗沖擊力。相比傳統鋼具,硬質合金刀具的切削速度快7倍,使用壽命可延長近80倍。
硬質合金何以“堅不可摧”?
從硬質合金的原材料碳化鎢粉中可以找到答案?!熬拖窨Х确燮焚|直接影響咖啡口感。碳化鎢粉的質量,很大程度上決定了硬質合金產品性能。”中國五礦所屬中鎢高新株鉆公司總經理助理周鵬說。
碳化鎢粉的晶粒度越細,合金材料的硬度、強度和抗磨性能越高,黏結劑與碳化鎢的結合越緊密,材料更穩定。但是,如果晶粒度過小,又會降低材料的韌性、導熱性能和機械強度,加工難度也會增加。“精準控制技術指標和工藝細節是最大的難點?!敝荠i說,公司在開發高端合金產品的過程中,對碳化鎢粉的品質要求越來越嚴格。
很長時間以來,高端碳化鎢粉主要依賴進口。做切削刀具用的進口普通碳化鎢粉價格比國內貴20%,進口納米碳化鎢粉甚至要貴兩倍。且國外公司響應速度慢,不僅需提前預訂,交期還要等待好幾個月?!暗毒呤袌鲂枨笞兓芸?,經常是訂單來了,原料供應卻跟不上?!敝荠i說。
受制于人怎么辦?自己干!
2021年初,在湖南株洲,投資8000多萬元的中粗碳化鎢粉智能車間在距離株鉆公司僅8公里的中國五礦所屬中鎢高新株硬公司開工建設,年底即竣工投產。
智能車間里寬敞明亮。粗顆粒鎢粉料倉上,二維碼記錄原料信息,自動運料叉車閃爍著感應燈,穿梭在還原爐與碳化爐間,投料、卸料、轉料等10多道工序幾乎不用人工操作。
過去,株硬公司年產碳化鎢粉幾百噸,僅能滿足小部分普通切削刀具的生產需求。全自動數智化升級后,單位加工成本下降30%以上、產能擴大兩倍,降本增效的同時,產品品質大幅提升。
“以鎢加碳混合物碳化環節為例,我們通過改進方管爐的結構、密封等,有效保證了粉末碳化控溫的穩定性,并增加了自動壓舟、裝卸料的功能,提升了工作效率?!敝暧补痉勰┦聵I部副總經理劉斌說,生產高品質碳化鎢粉,難點在于控制精度。標準化智能設備取代人工操作,增強了碳化鎢粉的一致性和穩定性,批次之間的各項指標波動范圍較之前縮小一半。
智能化改造提升了效率和品控,制備工藝流程技術攻關也沒有止步:對碳化鎢工序進行精準的碳化溫度設計,并輔以先進的球磨及氣流粉碎技術和工藝,保證了碳化鎢粉的結晶完整性及分散性達到最佳狀態……“車間下線的中粗碳化鎢粉在均勻性、耐磨性和耐熱敏感性等方面均展現出優越性能,可以自給自足。”劉斌說,原料實現公司內部自主可控后,就可以根據上下游訂單靈活調整生產計劃,及時響應市場需求。
下游需求牽引上游技術進步,碳化鎢粉不斷提質升級向更高端邁進。好原料造就好產品,高品質碳化鎢粉為下游硬質合金產品注入良好“基因”,使產品性能更優,并可應用在航空航天、電子信息等更多“高精尖”領域。
目前,株鉆公司數控刀片的國內市場占有率接近20%。今年上半年,株鉆公司數控刀片銷量實現同比增長24%。
“今年以來,各地推動大規模設備更新,老舊機床的更新換代將驅動數控刀具行業進一步發展?!敝墟u高新副總經理沈慧明說,在鎢深加工領域,隨著國內產業結構調整、制造業轉型升級、智能制造以及新能源等新技術新產業發展,全球刀具需求總量有望繼續增長。
中粗碳化鎢粉產線旁,另一條投資2.5億元的超細碳化鎢粉智能產線建設正酣?!邦A計明年竣工投產,屆時超細碳化鎢粉品質將達到國際先進水平?!眲⒈笳f。(本報記者 劉溫馨)
《 人民日報 》( 2024年10月21日 02 版)
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