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闖新路 鑄就軌交硬“關節(jié)” 研發(fā)背景
經(jīng)過多年跨越式發(fā)展，我國軌道交通行業(yè)取得了舉世矚目的成就，鐵路運營總里程超過14.6萬公里。其中，高鐵運營里程達到3.8萬公里、城市軌道交通運營里程超過7500公里，穩(wěn)居世界第一。 千里之行，始于足下。作為軌道交通列車動力傳遞的“關節(jié)”——齒輪，要求具有高可靠性、安全性及長壽命。軌道交通齒輪鋼研制開發(fā)的主要難點，包括更高的純凈度要求，保證齒輪具有較高的疲勞壽命；惡劣的服役環(huán)境，使齒輪必須承受復雜得多向應力及多變的環(huán)境，必須滿足良好的“心部”質(zhì)量；控制連鑄坯的偏析是保證齒輪高性能的前提，特別是大規(guī)格連鑄坯偏析控制問題，一直是國際行業(yè)難題。 目前，國內(nèi)外主機廠以模鑄（電渣）+鍛造生產(chǎn)工藝為主，不僅流程長、成本高，而且造成大量資源浪費。即便如此，國內(nèi)部分齒輪材料還依賴進口。 
攻堅克難 抓創(chuàng)新就是抓發(fā)展,謀創(chuàng)新就是謀未來。馬鋼充分發(fā)揮自身“特長”，依托現(xiàn)代化特鋼生產(chǎn)線，另辟蹊徑闖新路。馬鋼特鋼經(jīng)過10年艱苦奮斗，不斷創(chuàng)新，后發(fā)優(yōu)勢凸顯，目前已成為國內(nèi)特鋼“第一梯隊”。 瞄準關鍵零部件開發(fā)，走節(jié)約型、綠色制造之路，是特鋼開發(fā)的技術(shù)理念。依托特鋼生產(chǎn)線，馬鋼成立專項研發(fā)攻關團隊，圍繞“連鑄+鍛造工藝軌交用齒輪鋼研究與應用”開展立項研究，摒棄傳統(tǒng)“模鑄”工藝，發(fā)力攻堅更為綠色、經(jīng)濟的“連鑄”工藝，打造軌交優(yōu)特“硬關節(jié)”。 攻關團隊匯集馬鋼科研和制造單元骨干，針對軌交連鑄工藝齒輪鋼高強韌、高安全、長壽命、可靠性、低成本化發(fā)展需求，依托技術(shù)沉淀，協(xié)同科研開發(fā)。 歷經(jīng)十多輪實驗，驗證、改進，再驗證、再改進，最終掌握了制約連鑄工藝軌交齒輪鋼的關鍵技術(shù)，破解了低成本高淬透性及窄淬透性帶寬控制、細晶?？刂?、大規(guī)格連鑄圓坯低偏析控制及帶狀組織控制、超低氧及大型非金屬夾雜物控制等技術(shù)難題。最終，通過合金體系設計優(yōu)化和精確控制、LF+RH精煉工藝及連鑄工藝創(chuàng)新，以及制造過程中的科學排程管控，馬鋼成功開發(fā)出連鑄及連鑄連軋工藝機車及城軌用高純凈度齒輪鋼。 
創(chuàng)新亮點 馬鋼連鑄及連鑄連軋工藝機車及城軌用高純凈度齒輪鋼，解決了連鑄工藝齒輪鋼中心疏松、宏觀偏析等難題，各項關鍵指標均達到國際領先水平，產(chǎn)品質(zhì)量獲得用戶的充分肯定。經(jīng)眾多用戶生產(chǎn)驗證，該產(chǎn)品能夠適應不同客戶的生產(chǎn)工藝，各項性能指標均領先于同行。 其中，試制的齒輪已經(jīng)通過裝車考核裝配在HXD1C機車和中國標準地鐵列車上，使馬鋼成為國內(nèi)唯一一家采用連鑄工藝生產(chǎn)機車及城軌用齒輪鋼的企業(yè)。該產(chǎn)品的成功研發(fā)不但顯著降低了我國軌道交通齒輪制造成本，節(jié)約了社會資源，還推動了國內(nèi)冶金行業(yè)、鐵路行業(yè)相關制造的技術(shù)進步，有力提升了我國軌道交通齒輪行業(yè)國際市場競爭力。 市場表現(xiàn) 馬鋼連鑄及連鑄連軋工藝機車及城軌用高純凈度齒輪鋼產(chǎn)品，已成功進入國際市場，累計供貨超過5000噸。同時，該齒輪鋼通過了中國中車認證，開展了裝車考核。終端用戶已裝車在高原型列車和西北鐵路線蘭新線上運行，推動了我國鐵路標準的修訂，持續(xù)引領中國軌道交通行業(yè)的進步。 從依賴進口到外銷創(chuàng)匯，馬鋼在解決關鍵材料“卡脖子”問題上，又畫出了一道完美的“微笑曲線”。 
課題長說 談起該項目，技術(shù)中心長材研究所負責人汪開忠說：通過艱苦的聯(lián)合攻關，我們攻克了軌交齒輪鋼的窄淬透帶寬和純凈度的控制等一系列重大難題，從而實現(xiàn)了淬透性的精準預測，滿足了不同客戶對淬透性要求的精準調(diào)控。在當前國家“雙碳”政策下，如何圍繞綠色精品制造，開發(fā)更多的鋼鐵“特字號”精品，怎樣實現(xiàn)從技術(shù)“跟跑”到“領跑”，我們?nèi)沃囟肋h。
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