骆杨 刘军捷
近日，在中国宝武马钢技术中心实验室，马钢能源用特钢领域技术团长、特钢研究高级主任研究员杨志强和他的同事们正围绕着一小块材料样品忙碌着。这是他成功研发并应用于风电机组主轴轴承的新材料。这一小块材料的研发成功标志着马钢在风电主轴轴承用钢国产化的道路上迈出了坚实的一大步。
主轴轴承，这个风电机组的核心部件，一直以来都面临着复杂多变的载荷环境，其用钢可靠性和精度要求极高，设计寿命更是长达25年之久。然而，由于其生产技术难度大，国外品牌长期占据着国内的主要市场份额。随着风电机组向大型化快速发展，主轴轴承用钢的国产化之路更是充满了挑战。主轴轴承所用的高端特殊钢材成为国内特钢企业重要的攻关方向。
辟新径 打通连铸工艺
“以前，我们主要生产的是风电偏航轴承、变桨轴承用钢，是国内主要的供应商。”杨志强回忆道，“但近年来，市场对我们的要求越来越高，主轴轴承用钢需求也越来越大。当时这种轴承用钢壁厚、强度要求高、韧性高且耐疲劳，我国大部分依赖进口。马钢没有退缩，坚定要做出自己的品牌！我们要制造精品主轴轴承用钢，成功替代进口！”
2023年，马钢组成技术、生产、制造、营销等联合攻关组，开始了艰难的研发之旅。该联合攻关小组决定尝试全新的工艺——使用连铸圆坯作为原材料，这是一个非常大胆的决定，当时市面上包括国外大多数厂商风电主轴轴承都在使用钢锭等作为原料。“连铸圆坯材料利用率高，圆坯大，材料的质量一致性、稳定性、均匀性都好。”杨志强介绍，“我们已经率先在世界范围内采用了这种材料工艺，这对我们来说是一个巨大的挑战，同时也是一个巨大的机遇。”
然而，研发之路并不平坦。在实验室里，他们开展材料性能模拟计算、迭代验证优化成分配比、模拟客户锻造及热处理工艺，不断摸索最佳成分和工艺参数。那段时间，他们几乎天天泡在实验室里，为产品生产及客户应用积累了大量数据。为了保障高质量铸坯生产，他们开展了过热度、拉速等工艺优化，为连铸工艺调整提供实时数据。2023年7月份，马钢首批连铸圆坯生产的高品质主轴轴承用钢，率先通过国内头部风电制造企业认证。
解难题 满足高端需要
创新无止境。就在马钢取得阶段性胜利之时，客户对其提出了新的要求——风电机组在海上等低温环境下使用时，需要极高的低温韧性，要达到零下40摄氏度的耐低温标准。
联合攻关组与特钢生产团队紧密合作，不断试验，优化夹杂物、提高纯净度、优化生产工艺。经过无数次的尝试和失败，他们终于找到了解决方案，使最终产品的耐低温性能又得到了优化。
然而，这只是一个开始。后续，客户又提出了新要求——轴承需要与风电机组同寿命，达到20年~30年。因此，即使已经拿到客户认证并实现稳定供货，该联合攻关小组仍然不断优化生产参数。历时数轮艰苦攻关，该小组破解了主轴轴承用钢高韧性和强度衰减难题，以及大直径连铸坯均质化难题，掌握了关键技术，申报发明专利4项、技术秘密3项。
目前，马钢已跻身国内风电主轴轴承用钢重要供应商。杨志强自豪地说：“由于风电设备是关键零部件，对质量要求严苛。每一次供货，我们都会提供大量的质量数据给客户。未来，我们将继续加大研发力度，为公司效益和材料国产化持续攀升贡献更大力量！”
《中国冶金报》（2024年12月12日 04版四版）
