
有一種鋼材,曾是國內工程機械產業的一塊“心病”,處于產業鏈上游的關鍵節點,卻長期受制于人。
5月25日,山鋼股份型鋼廠異型車間里,通紅的鋼坯被加熱至1200℃以上,平均每兩分鐘就有一塊進入粗軋產線。
在這里,金屬坯料在軋機各道次中被擠壓、延展,經過粗軋、精軋、矯直等工序,從長方體坯料一步步被碾壓成型,最終變身為推土機與挖掘機賴以行走的“筋骨”——履帶鋼。
曾經,國內大規格單齒履帶鋼100%依賴進口;如今,山鋼股份成功拿下該產品系列國內100%的市場份額,進口替代比例超過80%。今年5月,又一款高難度異型鋼產品——260單齒履帶鋼完成首次試制,現已進入用戶入廠檢驗試用階段,預計7月實現量產。
從“被卡脖子”到“獨家供貨”,山鋼股份開辟了一條高端機械型鋼的逆襲之路。
啃下塔尖硬骨頭
如果把型鋼家族比作一座金字塔,異型鋼處于塔尖,履帶鋼則是塔尖上尤為難啃的那一塊。它與鋼軌、汽車大梁鋼同屬高端專用型材,但面對的工況卻嚴苛得多。
作為推土機、挖掘機等重型工程機械的“鞋子”,履帶鋼是底盤系統中承受沖擊最直接、工況最惡劣的關鍵部件。它既要撐住底盤和車身的全部重量,又要在行走時扎進土里,靠摩擦力推動重型機械前進。
在礦山碎石、工地硬土等極限工況下,履帶齒每一次“撓地”都是一次重載沖擊,這對履帶鋼的強度、韌性、耐磨性和尺寸精度等提出了極高要求。
2020年以前,國內工程機械企業采購大規格單齒履帶鋼,只有從國外進口這一個選擇。交貨周期動輒三個月以上,1000噸訂單只交付500噸是常態,價格高且毫無議價空間。供應鏈一度嚴峻,國內主機廠已經研發成功的全球最大推土機,因履帶鋼供應不上,遲遲無法推向市場。
“下游用戶急,我們也急,這不僅是商業問題,更關乎產業鏈安全。”山鋼研究院型鋼所所長、型鋼廠副廠長霍喜偉說。
實際上,山鋼股份并非沒有嘗試過破局。
早在2016年,山鋼股份鋼城基地就曾先后委托兩個國外工藝開發團隊,為203規格履帶鋼設計軋制工藝,計劃從小規格切入,積累經驗。
“按照他們的方案做了兩次試驗,結果連粗軋都沒通過。”霍喜偉說。項目被擱置,但這次交的“學費”并非毫無價值。
此后幾年,型鋼研發團隊在復雜斷面型鋼領域持續積累理論與實踐經驗。2020年,隨著供應鏈風險加劇、戰略用戶需求迫切,疊加產業鏈安全考量,山鋼股份鋼城基地決定自主組建研發團隊。
這支由十幾人組成的產銷研團隊,涵蓋煉鋼、軋鋼、材料、孔型設計等專業,全職投入攻關。從前端成分設計到冶煉、連鑄、材料分析,整個流程都有專人負責。
攻關歷程長達三年。2020年團隊完成合金成分體系優化和專用軋制孔型系統設計;2021年開展中試試驗,攻克高耐磨成分設計、高淬透性穩定控制等核心難題;2022年推進工業化試制,攻克超大型異型鋼的高效、高質量形性一體化控制技術。
2022年8月25日,關鍵里程碑到來。
這一天,第一根317系列大規格單齒履帶鋼在山鋼股份型鋼廠異型線順利下線,國外技術壟斷被徹底打破。
從“翹得像船”到“優于進口”
“攻關過程中最難的坎兒,是極不對稱斷面的熱軋成型。”霍喜偉回憶。
與普通型鋼不同,履帶鋼截面高度不對稱,有一側高高凸起,金屬很難在靠上的部位完全填滿。在“齒部充型”過程中,如果填充不飽滿,形狀不夠標準,將直接影響機械的驅動力和使用壽命。
履帶鋼的規格數字代表了節距毫米數。以節距317毫米、應用于900馬力推土機的317規格為例,其截面呈高履齒、寬腹板特征,腹板與齒部金屬流動極不均勻,軋制時容易出現扭轉、側彎、上翹。
“產品好不容易軋出來了,但翹得像船一樣。”山鋼股份型鋼廠異型車間副主任劉昀嘉,仍清晰記得試軋期間履帶鋼出軋機時彎曲的場景。
只在成型階段,研發團隊就失敗了五六次。
后來,團隊從金屬流動機制入手,深入研究履帶鋼磨損機理,完成合金成分體系優化和專用軋制孔型系統設計。通過對粗軋過程中齒部與腹板金屬流動平衡的控制,最終消除了表面缺陷。
產線也經歷了一場蛻變。
“最開始經常出問題,扭轉、偏頭、下扣,甚至像擰麻花一樣轉動。”劉昀嘉介紹,團隊對產線進行了大量的裝備升級改造,比如通過工藝和輔助設備改造,糾正不對稱軋制中金屬兩側延伸不平衡的問題,確保鋼坯能自動咬入下一道次。
除了成型之外,高尺寸精度的控制、性能的均勻性和生產的穩定性,每一關都是挑戰。
關關難過,關關過。
精度的超越發生在2023年。用戶測試顯示,國外進口產品硬度波動有11個HRC(洛氏硬度),而山鋼股份型鋼廠產品控制在6個HRC,一致性顯著優于進口產品。
2024年,性能進一步提升。屈服強度是材料力學性能的重要指標,當國外產品屈服強度普遍做到1200兆帕左右時,山鋼股份的履帶鋼產品早已遠超這一水平。目前,團隊已瞄準更高的目標,聚焦“高強韌、高耐磨、高尺寸精度”三大極限性能,向著新高地進發。
不僅是一家企業的技術逆襲
打破壟斷的紅利,迅速體現在市場上。
三年多來,山鋼股份履帶鋼產品譜系持續擴展。如今,已形成覆蓋單齒、雙齒、三齒的13大系列、90余個規格的履帶鋼產品矩陣,規格涵蓋135—317節距全系列,成為國內品種規格最全的履帶鋼生產基地。
更值得關注的是產品結構的升級。定位于超高強韌、超長壽命礦山專用需求的260規格礦山重載專用單齒履帶鋼,已于5月完成首次試制。這意味著山鋼股份正從“替代進口”向“定義下一代標準”躍遷。
市場地位隨之發生根本性逆轉。
“我們在國內大規格履帶鋼的市場占有率是100%,國內獨家生產,進口替代比例達到80%以上。”山鋼股份營銷總公司型鋼銷售部主管履帶鋼的產品經理呂濤說。
憑借定制化的供貨周期和迅捷的服務響應能力,山鋼股份已獲得多家國內主流主機廠認證,并實現持續穩定供貨。今年1—4月,履帶鋼接單量同比提升了10%左右。“訂單量的提升,也對產線控制能力、產品質量保障和服務響應提出了更嚴苛的要求。”呂濤說。
面對未來,山鋼股份已攜手下游用戶成立工程機械用鋼聯合研究所,與主機廠建立戰略合作關系,從單純的材料供應商向產業鏈聯合研發伙伴轉型。
從被國外“卡脖子”的無奈,到如今自主可控的從容,履帶鋼的突破不僅是一家企業的技術逆襲,更是我國先進鋼鐵材料體系補鏈強鏈的關鍵落子。
(大眾新聞記者 趙雅南 蘇月鵬 通訊員 馬晶晶)