山鋼齒輪鋼：優特鋼產品的“金名片”

□ 通訊員 呂娟 張慶祥 趙建忠 方金林

近日，在山鋼股份萊蕪分公司，特鋼事業部生產技術室區域師林敏拿著一個齒輪，一邊模擬安裝，一邊介紹：“齒輪裝到車上，連上動力裝置，車輪就轉動起來了；齒輪裝到風機上，連接發電機，風能就會轉變為電能。”

銀山腳下起伏的山嶺間，坐落著山東省最大的優特鋼生產基地，同時也是國內最大的齒輪鋼生產企業——萊蕪分公司特鋼事業部。這里生產的齒輪鋼主要用于商用車、工程機械、風電設備、重型機械等高端裝備制造業，2021 年銷量61.4 萬噸，約占全國用量的15.6%。

像齒輪一樣“咬合”客戶

特鋼產品產銷研團隊為齒輪鋼重點用戶提供專業服務，并將專業服務送上門，定制產品送進家。他們用定制化新理念服務客戶，了解用戶的需求，針對產品表面、尺寸精度、性能等質量方面進行現場交流，提出解決方案。

2021 年5 月份，產銷研專業服務團隊接到國內某大型商用車驅動橋總成制造企業客戶關于德國ZF 系列高端變速器齒輪鋼的訂單需求，第一時間進入樣件試制工作。服務團隊與用戶開展技術溝通交流，深入了解用戶加工工藝、使用環境和對產品性能的要求，及時做好用戶端、現場端產品技術特性和使用特性的辨識。在產品開發過程中，圍繞生產過程某特有元素加入方式、加入時機以及出鋼溫度精確控制等一系列問題，組織專題研討，優化全流程質量管控關鍵工藝設計，確定最優生產方案，實現一次成功開發。

“該訂單要求提高淬透性控制穩定性這一關鍵指標。淬透性是一個企業對齒輪鋼控制能力的重要評價標準，淬透性控制越穩定，用戶在加工齒輪時，熱處理后齒輪的變形量越小，齒輪的壽命越長。”營銷總公司特鋼銷售部高級主管張偉介紹。

團隊成員經過不懈努力，不僅在17CrMnBH 齒輪鋼窄淬透性帶寬控制樣品試制方面取得重大突破，而且在20CrMnTiH(S)系列齒輪鋼全淬透性帶的精準控制及A、B 面極差控制方面也取得重要突破，成功實現J3 ～J30 全淬透性帶精準控制。

2021 年6 月，該產品通過國內某大型商用車驅動橋總成制造企業二方認證，7 月份用戶就批量采購2000余噸。首批使用后，用戶對齒輪鋼產品質量十分滿意，陸續追加了訂單。

窄淬透性帶寬、全淬透性帶精準控制等關鍵核心技術的突破，使山鋼集團成為國內首家成功開發20CrMnTiH1 ～20CrMnTiH6 全系列化窄淬透性齒輪鋼子鋼號的企業，為山鋼齒輪鋼高質量發展提供了重要技術保障，品牌影響力和市場占有率得到進一步提升。

山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業部新中型發貨現場

從實際出發，以用戶為中心，才能真正達到對用戶需求的了解。2021 年以來，特鋼產品產銷研團隊參與重點用戶技術交流與服務60 余次，簽訂技術協議28 項，為不同用戶提供個性化的需求和服務，用戶服務能力及水平不斷提升，推動山鋼產品服務質量和產品質量逐漸提高。

攻克技術瓶頸

齒輪鋼由于鋼材珠光體偏聚和帶狀級別過高，造成下游用戶在熱處理過程中力學性能與組織性能不均勻，工件熱處理容易變形或開裂。技術人員收到反饋后，立即組建“控制齒輪鋼帶狀組織”攻關團隊，迅速展開攻關。

60 多天重點攻關，3 次專題研討會，583 爐齒輪鋼帶狀組織檢測……技術人員對帶狀組織進行比對分析，找尋其中的差距，制定試驗方案，調整加熱制度，提高高溫段溫度，延長高溫擴散時長。經過為期20 多天、180 爐次的跟蹤試驗，形成溫度控制與帶狀級別對應模型，進一步優化生產。“齒輪鋼帶狀組織最終控制在1.0 級左右，CrMnTi 系列齒輪鋼珠光體偏聚情況消除，CrMo 系列、CrNiMo 系列貝氏體條帶消失，完全滿足重點用戶使用需求。”該事業部生產技術室齒輪鋼攻關團隊成員李浩秋表示。

2021 年12 月，冰天雪地的日子里，萊蕪分公司特鋼事業部100 噸電爐車間內，技術人員吳會翔等人的內心卻是火熱興奮的，因為他們生產的齒輪鋼氧含量和合格率實現了新突破。

“為進一步穩定齒輪鋼氧含量控制，特鋼事業部100 噸電爐車間采用‘抓電爐源頭、控精煉過程、保VD 終點’的工作思路，全流程分析齒輪鋼潔凈度的影響因素，從工藝優化改進、現場操作提升等方面持續改善，進一步提高齒輪鋼過程控制能力。”特鋼事業部生產技術室區域師林敏介紹。

不僅如此，技術人員針對不同料源結構進行現場跟蹤寫實，通過進一步優化電爐冶煉操作模型、縮短電爐冶煉周期、減少電爐過氧化程度等舉措，強化了電爐源頭和精煉過程控制，保證VD 爐軟吹時間和軟吹效果，杜絕了鋼水二次氧化，成分均質化有效提高，達到了齒輪鋼氧含量＜15ppm、合格率100%的目標。

更要與時俱進

“創新要與時俱進，拓展前沿領域。”萊蕪分公司技術中心優特鋼研究所高級工程師、所長戈文英表示。

隨著汽車行業的蓬勃發展以及我國碳達峰、碳中和目標的提出，真空高溫滲碳爐及其工藝將快速發展，但與此同時，會帶來鋼晶粒粗大等問題，現有齒輪鋼制造工藝已很難滿足我國現代工業產業的轉型對重載齒輪鋼的質量要求。

很多企業正在積極開展新型微合金化齒輪鋼的研發及推廣。通常在鋼鐵材料中添加N、Al 等1-3 種微合金化元素，這些微合金化元素以細小的碳氮化物的形式存在于鋼鐵組織中。

鋼鐵行業普遍認為，氮會使鋼變脆，而且易產生皮下氣泡、表面裂紋等缺陷，但隨著氮與微合金元素的相互作用被重新認識，行業開始嘗試提高鋼中的氮含量。如何精準地控制氮含量以及如何確認氮與微合金元素的比例，是該技術的關鍵。此外，含硫含鋁鋼的澆注問題一直是鋼鐵行業面臨的難題，易產生夾雜，堵塞水口，造成生產不順等情況。

戈文英和他的研究團隊通過與高校專業資深教授、齒輪主機廠專家進行深入交流，翻閱大量相關科技文獻，蹲點現場收集、對比、分析大量相關工藝參數后，最終摸索總結出最佳鋁控制工藝，解決了高氮含硫含鋁齒輪鋼的連鑄水口結瘤及高氮鋼易產生裂紋兩大行業技術難題。

針對齒輪鋼加工使用特點，該事業部創造性地研究了連鑄及軋制工藝技術，鋼的均勻性大幅提升，鋼材帶狀組織、淬透性質量達到國際先進水平。“目前已完成研發試制CrMo 系列、CrNiMo、CrMn（B）系列高氮微合金齒輪鋼，產品各項性能優異，具備批量供貨資質。”戈文英表示。