科技创造神奇-可视化铸锻技术的例证

选准突破口

       长期以来，我国热（rè）加工（gōng）铸锻件和复杂结构件的生产一直（zhí）存在成本高、能耗高、附加值（zhí）低、原材料消耗严重等问题。很多（duō）重大装备（bèi）的（de）大型铸锻件依（yī）赖进口，受制于人，有些（xiē）特大型铸锻件花钱也买不到，严重（chóng）制约（yuē）了我国能源、冶金机械、船舶动力（lì）等重要产业的发展。大型铸锻件和高附加（jiā）值铸（zhù）锻件依（yī）赖（lài）进口的根本原因（yīn）是国内制造工艺缺乏核心技术。

      1997年，从事材（cái）料研究的李依依瞄准了材料制备工（gōng）艺计算机模拟（nǐ）这一（yī）新兴学科方向，决定把这一信息技术（shù）嫁接到（dào）金属材料（liào）加工生（shēng）产过程中（zhōng）。在她的倡导下，金属所通过“百人计划”引（yǐn）进了李殿中，组建了材（cái）料加工（gōng）模拟研究组。后李殿中成为材料加工模拟研究部主任，李依依（yī）、柯伟和英国（guó）John Campbell三位（wèi）院士当顾问，组成（chéng）了一个能够攻坚的研究团队（下称团队）。

        2002年，团队与********重型机械集团公司签署协议，合作开发生产大型铸（zhù）钢支承（chéng）辊。之所以选择轧钢中使用的（de）支承辊作为突破口是因为我（wǒ）国是********产（chǎn）钢大（dà）国，钢产量接近4亿吨。而生产每吨钢（gāng）消耗轧辊2公（gōng）斤，每年约消（xiāo）耗轧辊（gǔn）80万吨，需要各类轧辊1万支左右（yòu）。凡高附加值的轧辊都需大量进口（kǒu）。

       四（sì）铸成功

       2002年（nián）秋，团队来到位于黑龙（lóng）江省的中国一重。双方要为中国铸造第一支50吨重的大（dà）型铸钢支承辊。

       支（zhī）承辊的形状有点（diǎn）像中国传（chuán）统的（de）擀面杖，只不过（guò）中间部分的直径比两（liǎng）头更大一些。团队反复模拟生产过程，计算参数，最后制（zhì）定生产方案。12月，他们开始了第一次铸造。团（tuán）队人员（yuán）亲临浇注现场，与技术人员细心交流（liú），确保每（měi）一（yī）个工艺的正确实施。屋外的温度已低至零下20多度，车间内的（de）温度也很低，但（dàn）是（shì）大家（jiā）谁也没有（yǒu）打（dǎ）退堂鼓，等到浇注完毕（bì）已（yǐ）经是凌晨2点。

      成（chéng）型浇铸工作结束后，脱模现场出了问题：铸件不能（néng）从模型中脱（tuō）出来。后来发（fā）现是模型的（de）一（yī）个部位被钢水冲出了一个小洞，铸（zhù）件（jiàn）上多长（zhǎng）了一个“瘤子”，它的卡壳使铸件不能脱离模型。第（dì）一个铸钢支承辊成形较好（hǎo），但脱模过程并不完美。

        “一（yī）个不行，我们（men）就铸第二个，第二（èr）个不行（háng），我们就铸第三个，铸到第四个（gè）时，终（zhōng）于完美地成功（gōng）了。” 李依依笑了。为了这个铸件，团（tuán）队前后在一（yī）重并肩工（gōng）作了3年。

        和锻造支承辊相比，铸造大型支承（chéng）辊，不仅可以保证质量，而（ér）且还大大地节省了材料（liào）及（jí）能耗。现在中国一重已（yǐ）运用这项新工艺，铸造100吨级的轧辊（gǔn）了（le）。

        在一重进行技（jì）术改造过程中，李依依和李殿中提出了“可视化铸锻技术”的概念，即通过实验室的模拟仿真和等比例中试件的X射线（xiàn）实时观察，直接透视铸锻件缺陷产生（shēng）过程，从而提供****工艺方案，指导企（qǐ）业生产优质铸锻（duàn）件。

        下车间，让团队一举（jǔ）多得：既解决（jué）了我国工业界多年解决不了的技术难题，又丰（fēng）富了铸（zhù）锻的（de）理论（lùn）体系，而且还获得相（xiàng）关授权（quán）专利50余项，出版专著一部，发表高水平论文（wén）100多篇。

      新技术遍地开（kāi）花

      团队喜欢（huān）面（miàn）对（duì）难题。继首次成功（gōng）开发出我（wǒ）国50吨级大型铸钢支（zhī）承辊后，2005年，他们又开始向制造（zào）技术更难的大型船用曲轴挑（tiāo）战。

        曲轴是大型船舶的“心脏”。我国目前每年需要（yào）大型船用曲轴200多根。但由于自己（jǐ）不能生产（chǎn）船用曲轴而完（wán）全（quán）受制于国外。2005年时，国外曲轴都是按吨卖，每吨1万美元左右。一（yī）根60机的曲轴重（chóng）70吨，买一根就得（dé）花（huā）70多万美元。后来供不应（yīng）求时，花再多的钱也买不到。由于曲轴受制于人，我国（guó）船舶行业呈现“船（chuán）等机、机等轴”的被动局面。

      曲轴中最难制造的当属曲（qǔ）拐（guǎi）锻件，成形复杂。凭（píng）经验很难锻造加工出合格品，成品（pǐn）率很低（dī）。团队在有关单位的支持下（xià），通（tōng）过计算机模拟仿真，采用反变形设计（jì）法，提供了曲轴锻件模具（jù）设计图纸和成（chéng）套锻造（zào）工艺，经与上海重型机器厂合作，于2005年成功生产出我国第一根60机大型船（chuán）用曲轴。

        技术突破带来了生产的巨（jù）大（dà）进步。到2008年底，上海重型机器厂曲轴公司（sī）已经生产了上百支（zhī）大型船用（yòng）曲轴。鞍山重型机械公司与大连重工（gōng）也已能生产（chǎn）60机到90机的曲轴。中国人打破了国外对我国曲（qǔ）轴产品的（de）垄（lǒng）断（duàn）。

        几年来，团队成员的足迹踏遍了中国一重、中国二重、上海重型、大连重工、鞍钢重机、沈阳重型、中铁山桥、沈阳鼓风集团、沈阳（yáng）机床集团公（gōng）司、沈阳黎明发动（dòng）机公司等企业，利用“可视化铸锻（duàn）技术”，先后为（wéi）大型铸（zhù）钢支承辊、大型船用曲轴、三峡水轮机转轮部分（fèn）铸（zhù）件、空心钢锭、压缩机缸（gāng）体、喷泵叶（yè）轮、燃机机匣、燃机叶片、高速铁路道（dào）岔、转向架等关键件的（de）开（kāi）发起了重要（yào）的技（jì）术支撑（chēng）作用，推动了我（wǒ）国铸锻业的跨越式发展。

        为企业服务难在哪

      “当一个人或团队掌握着最新的制造（zào）技术和工艺（yì）时，似乎走入车间厂（chǎng）房就能对企（qǐ）业进行（háng）一番技（jì）术改（gǎi）造，但实（shí）际并非如此。”李殿中研究员说：“****的困难并不在于有没有最新的技术，而在于下基层能不能吃苦（kǔ）和顶住压力，能不能让一线技术人员理解并（bìng）掌握新（xīn）技术和关（guān）键工艺。”

        对于李依依院（yuàn）士来说（shuō），到企业推广高（gāo）技术有一（yī）定的风险和压力。她原本是研究冶金与材料的，现在要在传统的工艺研究中熔入计（jì）算（suàn）机技术（shù），并与铸造、锻造、焊接、材料力学等学科交叉，作为院士首先要承担项目失败的风险。李依依坦承：“如果我（wǒ）不（bú）搞这个（gè）可视化铸锻技术，只搞（gǎo）材料研究应该是很舒服的。”除（chú）了超前进行技术和工艺（yì）的研究（jiū）之（zhī）外（wài），李依依最重要的工作就是为团（tuán）队顶住（zhù）各种各（gè）样的风凉话，增强团队（duì）信心，让团队（duì）的工（gōng）作能够坚持下去。

        可视化铸锻技术（shù）之所以能在国内许多厂（chǎng）家生（shēng）根，还在于团队里有一批能吃苦的干将。李殿中不（bú）但要所内搞研究，还要在生产第一线（xiàn）解决关键技术；工程技术（shù）人员夏立军在（zài）研制支承辊时，长年累月住在一重厂内，与车间技术人员和工人打成一（yī）片；组内（nèi）的研究人员，在（zài）试制曲轴时，索性就搬着电脑在现场调整参（cān）数……

        科技是能够创（chuàng）造神奇（qí）的。但这朵神奇之花（huā）必是深深（shēn）地扎根于科研人员持之以恒的追求、不屈不（bú）挠的奋斗和“我不下地狱谁下地狱”的勇气之中的。“可视化铸锻技术（shù）”的推广就是一（yī）个最（zuì）好的例证。 

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