中國鎢材料產(chǎn)業(yè)的開端

祝修盛

1 國外鎢材料產(chǎn)業(yè)的開端

鎢——最早應用于特殊鋼的生產(chǎn)，18世紀50年代，化學家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鎢能夠影響鋼的性質(zhì)。1898年，美國首先研制成高速鋼，當時這種高速鋼成分中含鎢量達到18.91%，相當于現(xiàn)代的W18高速工具鋼。用高速鋼制成的刀具在使用過程中工作效率大大超過此前使用的各種其他材料制成的切削工具，使美國當時的機械工業(yè)生產(chǎn)獲得了很大的經(jīng)濟效益。

1900年以前，愛迪生發(fā)明的燈絲先后用碳化棉、竹絲。1900年俄國科學家首先提出在照明燈泡中使用鎢的建議，鎢絲是美國人庫里奇在1906年發(fā)明，賈斯脫發(fā)明了拉絲工藝，鎢絲燈泡才真正出現(xiàn)。這是鎢合金材料的開端。

進入20世紀20年代，德國科學家Karl Schroter用粉末冶金的辦法，在碳化鎢中加入少量的鐵族元素（鐵、鎳、鈷等），通過混合、壓制、燒結，生產(chǎn)硬質(zhì)合金。這應該是鎢材料工業(yè)發(fā)展的里程碑。從此，硬質(zhì)合金開始以切削工具、模具、地礦工具、量具等形式廣泛應用于制造業(yè)中。

2 我國鎢材料產(chǎn)業(yè)的開端

由于我國在20世紀初，尚處于落后的半殖民地半封建社會中，民族工業(yè)十分弱小，根本談不上有什么材料產(chǎn)業(yè)，包括鎢的材料產(chǎn)業(yè)。但在一些歸國留學人員和國內(nèi)員工的不斷努力下，中國鎢材料工業(yè)從20世紀40年代開始出現(xiàn)萌芽！解放后，在人民政府的大力支持下，我國鎢材料產(chǎn)業(yè)欣開了歷史的新篇章！重慶、大連、上海3地出現(xiàn)了我國鎢材料產(chǎn)業(yè)最早的研制企業(yè)，并奠定了我國鎢材料產(chǎn)業(yè)的堅實基礎。

2.1 重慶兵工署

抗戰(zhàn)期間，國民黨政府在重慶成立重慶兵工署，專門制造武器及其配件。兵工署所屬的重慶兵工署材料試驗處曾經(jīng)在1940—1942年間用鎢精礦為原料，生產(chǎn)出26t三氧化鎢。

兵工署材料試驗處的處長是中國早期冶金、金屬材料專家，中國科學院院士周志宏（圖1）。1929年哈佛大學博士周志宏從美國回到祖國，南京國民政府安排他擔任兵工署兵工研究委員會助理委員，1937年“七·七事變”后，周志宏擔任兵工署材料試驗處總工程師兼處長，周志宏在這段時期，研制了包括鎢粉在內(nèi)的金屬材料產(chǎn)品。1942年兵工署成立第28廠，由他兼任廠長，28廠主要研制和生產(chǎn)包括鎢鐵（圖2）在內(nèi)的鐵合金，和高速工具鋼（圖3）、沖模鋼等合金鋼。鎢鐵、高速工具鋼是1944年后開始研制生產(chǎn)的。周志宏在解放后一直在我國鋼鐵工業(yè)從事技術研究和人才培養(yǎng)工作，曾任上海交通大學一級教授、副校長，并擔任機械系、冶金系主任、還擔任學校所屬的材料科學及工程研究所所長。

重慶兵工署試驗處，集中了許多以后為新中國金屬材料工業(yè)的發(fā)展作出重要貢獻的科學家，如磁學家、冶金專家戴禮智，有機化學家、高分子科學家于同隱，材料科學家、中國科學院院士徐祖耀，冶金學家、特殊鋼專家、中國特殊鋼事業(yè)的開拓者丘玉池等。

先后在英、德留學的戴禮智于1939年回到祖國，進入兵工署材料試驗處，并率先成功地研制了鎢鋼永磁材料。當時為了解決電話通信的需求，戴禮智和丘玉池采用坩堝煉制了含鎢6%的鎢磁鋼，供應給資源委員會所屬的無線電器材廠，經(jīng)測試符合使用要求。戴禮智、丘玉池研制的這種永磁材料應該是我國生產(chǎn)的第一種工業(yè)使用的永磁材料。

重慶兵工署第20廠，原來是清未建立的重慶銅元局，1930年四川軍閥將其改制成軍工廠，抗戰(zhàn)時國民政府接管該廠，改名重慶兵工署第20廠，專門生產(chǎn)子彈。解放后，重慶兵工署第20廠改名為“重慶長江電工廠（791廠）”，1953年第63車間投產(chǎn)，生產(chǎn)硬質(zhì)合金工具，硬質(zhì)合金生產(chǎn)能力達到40t。

2.2 大連鋼廠

在東北日占時期，日軍在大連成立了一家叫大華電氣冶金廠的工廠，專門生產(chǎn)硬質(zhì)合金產(chǎn)品，原料是鎢精礦，中間產(chǎn)品是三氧化鎢和鎢粉，產(chǎn)量不大，1943年停產(chǎn)。1945年日本投降，人員撤回日本，工廠成為一片廢墟。

大連解放后，人民政府非常重視對這家工廠的恢復工作。將該廠改名為“大連鋼廠”，并決定由朱毅、李振南等組織硬質(zhì)合金的研制生產(chǎn)，當時由林樹安技師帶領原大華電冶廠工作過的的人員，用原日軍留下的100余噸白鎢精礦和3桶金屬鈷粉，經(jīng)過2年反復不斷的試驗，到1948年6月，終于生產(chǎn)出粗三氧化鎢40kg、鎢粉27kg和鎢鈷硬質(zhì)合金30kg。

大連鋼廠隨后投入資金和技術力量，不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模，并單獨成立硬質(zhì)合金生產(chǎn)車間。一方面增加產(chǎn)量，一方面研制出多種硬質(zhì)合金（圖4）品種，硬質(zhì)合金刀片的型號發(fā)展到24個、規(guī)格257個，還有各種規(guī)格的拉絲模。1950年硬質(zhì)合金產(chǎn)量增加到1.6t。1955年，硬質(zhì)合金車間從大連鋼廠分出，成立了大連冶煉廠，到1957年時，工廠的三氧化鎢產(chǎn)能達到180t、硬質(zhì)合金生產(chǎn)能力達到135t。

2.3 上海燈泡廠

鄭良永，福建莆田人，1925年赴美留學，在威斯康辛大學電機系攻讀無線電專業(yè)，并在孟特遜電氣和煤氣公司半工半讀。1929年學成歸國，先在上海滬江大學任物理系主任，1932年受聘于美商奇異安迪生燈泡廠。在燈泡廠的工作，使他想到從鎢精礦開始，經(jīng)過冶煉加工，制成中國生產(chǎn)的鎢絲。為此，他曾滿腔熱情地和幾個朋友聯(lián)名給政府和宋美齡寫信，要求研制鎢絲，但信件均如石沉大海，沒有任何回應。于是鄭良永先生決定自己干，從科學用品商店自費買來用于教學的鎢礦樣品5kg，將自家的廚房作為試驗室，經(jīng)過一年的努力，終于提煉出三氧化鎢（圖5）。這要比重慶兵工署材料試驗處要早8年，比大連鋼廠早12年。

在鄭良永之前，國民黨資源委員會曾經(jīng)召集一些科研人員在貴陽研制鎢絲，但歷經(jīng)2年沒成功。鄭良永聽說后，更是篤定了研制鎢絲的愿望。鄭良永與朱昌白工程師一起，借用上海交通大學材料系的油壓機，將三氧化鎢經(jīng)過摻雜微量氧化鉀、硅、鋁元素還原成鎢粉，再壓成鎢條。經(jīng)過多次試驗，終于成功壓出鎢坯條。再經(jīng)過氫氣爐燒結，繼而設計出加工垂熔爐，熔結出金屬鎢條。遺憾的是，因為那時還沒有旋鍛機和粗拉絲設備，還不能鍛拉出最后的產(chǎn)品鎢絲。

1950年12月30日，上海軍事管制委員會對美國GE-愛迪生電器股份有限公司實行管制。1952年6月17日由國家征用，將公司所屬安迪生燈泡廠更名為華東工業(yè)部上海燈泡廠，并于1951年4月1日下達研制鎢絲的任務。

當時的華東工業(yè)部領導親自接見鄭良永，表示堅決支持他的研制工作，并撥款30多萬元，作為研制經(jīng)費，建造一座鎢絲實驗室，任命鄭良永為實驗室主任。

1951年11月，鄭長勇制得三氧化鎢，然后以氫還原成99.9%鎢粉，并進一步制成粉末制品，試驗結果令人滿意。鄭長勇進一步確定三氧化鎢的擴大試驗工藝，待工藝穩(wěn)定后，決定投入正式生產(chǎn)。

1952年1月，鎢絲實驗室利用自主生產(chǎn)的鎢粉，為上海華通開關廠、東北小豐滿發(fā)電廠制成銀鎢、銅鎢等電工合金觸頭，成為我國最早自己生產(chǎn)的電觸頭，為我國電工觸頭產(chǎn)業(yè)開創(chuàng)了新紀元。

1952年，實驗室首先自行制造了油壓機、垂熔爐、旋鍛機、粗絲拉絲機等制造鎢絲的設備，經(jīng)過兩年半的研制，終于在1953年9月29日拉出我國第一根鎢絲！

緊接著，鄭良永帶著研制隊伍又用自制的鎢絲制成我國第一批500W/110V照明燈泡，向國慶4周年獻了厚禮。上海《解放日報》1953年9月29日頭版刊登了這一振奮人心的消息。1956年4月30日鄭良永作為先進生產(chǎn)者在北京受到毛主席、周總理等中央領導接見。

鄭良永團隊以后以后又相繼研制生產(chǎn)了鉬絲、通心玻璃絕緣子、硬質(zhì)合金等近10種新材料，為我國鎢材料產(chǎn)業(yè)作出了巨大貢獻。

上海燈泡廠經(jīng)過不斷地對生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設備進行改進，到1957年，該廠生產(chǎn)的硬質(zhì)合金產(chǎn)品使用壽命甚至已經(jīng)超過同類進口產(chǎn)品。

3 鎢材料產(chǎn)業(yè)的開端對我國鎢業(yè)發(fā)展的影響

建國初期，由于軍工生產(chǎn)和工業(yè)建設迫切需要，我國對鎢材料產(chǎn)品的需求非常迫切，投入了很大的人力物力。

3.1 對已有的鎢材料產(chǎn)業(yè)加大投入，擴大產(chǎn)能

如大連鋼廠硬質(zhì)合金車間，1955年從大連鋼廠分離，單獨成立大連冶煉廠，冶金部加大投資，提高氧化鎢、鎢粉和硬質(zhì)合金的生產(chǎn)能力。大連冶煉廠在1965年改名旅順硬質(zhì)合金廠，遼寧還在該廠的基礎上籌建沈陽硬質(zhì)合金廠。上海燈泡廠為了自制拉絲模，派人到大連冶煉廠學習硬質(zhì)合金的制備技術，而后，上海市工業(yè)生產(chǎn)委員會以上海燈泡廠的硬質(zhì)合金生產(chǎn)線為基礎，組建了上海硬質(zhì)合金廠。上海硬質(zhì)合金廠1965年籌建，1967年投產(chǎn)，產(chǎn)能達到200t。

大連鋼廠曾在抗美援朝期間搬遷至湖北大冶，1952年大連鋼廠重建后，留在大治的部分稱大冶鋼廠，大冶鋼廠同樣建有硬質(zhì)合金車間，大冶鋼廠硬質(zhì)合金車間曾經(jīng)研制出大型機械化酸分解白鎢精礦的新設備，還有氧化法回收廢混合料的新工藝，使硬質(zhì)合金的原料趨于多樣化。

上海市繼續(xù)加大對上海燈泡廠的投入，一是完善硬質(zhì)合金生產(chǎn)線，上海市工業(yè)生產(chǎn)委員會在此基礎上，加上先期到牡丹江北方工具廠、長江冶煉廠學習的專業(yè)人員籌建上海硬質(zhì)合金廠。二是增加鎢產(chǎn)品，試制成功分析純及化學純的鎢酸，供上海試劑廠及上海精密醫(yī)療儀器廠作化工原料和X光機熒光粉應用。1958年，該廠將年產(chǎn)2 600萬只普通燈泡生產(chǎn)線轉(zhuǎn)至上海亞明燈泡廠，從此結束了40多年的燈泡生產(chǎn)歷史，開始從事用于國防工業(yè)的高精尖電子產(chǎn)品及真空器件。

3.2 投資成立新的鎢材料產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)

在已有鎢材料產(chǎn)業(yè)技術的基礎上，20世紀50年代國家加大投入，先后成立了一批鎢材料產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)。

始建于1946年5月的牡丹江北方工具廠，由于正值東北解放戰(zhàn)爭期間，歷經(jīng)7次搬遷，從延吉東盛涌村、朝鮮阿吾地、黑龍江興山、哈爾濱等地，1950年5月最后搬遷到牡丹江。1952年建成，也稱“國營第121廠”，同時建設的硬質(zhì)合金生產(chǎn)線于1955年投產(chǎn)。設計生產(chǎn)硬質(zhì)合金100t的能力。成為我國最早生產(chǎn)硬質(zhì)合金產(chǎn)品的廠家之一。

121廠和791廠按照軍工方面的要求，率先使兵器工具硬質(zhì)合金化。原來彈殼行業(yè)單一使用硬質(zhì)合金引伸模，經(jīng)過2廠員工和技術人員的努力，彈殼行業(yè)使用的模具已經(jīng)擴大到平底模、打凹模、收口模、弧形模，后來又發(fā)展到鋼芯沖模和鋼棒下料冷擠盂模。到1953年，彈殼制造的硬質(zhì)合金模具達到了7種、1954年達到14種、1955年更是達到了18種。

新中國成立伊始，舊中國留下了十分薄弱的經(jīng)濟基礎，工業(yè)體系幾乎是空白。為了重新開創(chuàng)工業(yè)化進程，必須引進國外先進技術，但當時西方國家對華封鎖，只有蘇聯(lián)能夠向中國提供重工業(yè)發(fā)展的技術和人才培訓。于是我國在“一五”期間，經(jīng)過和蘇聯(lián)多次談判，通過易貨貿(mào)易方式，蘇聯(lián)答應在資金、技術和設備上對中國經(jīng)濟建設提供援助，并確定了號稱“156項重點工程”的近千個工業(yè)項目。

156項中關于鎢產(chǎn)業(yè)的項目就包括株洲硬質(zhì)合金廠500t硬質(zhì)合金項目，江西大吉山、巋美山、西華山鎢礦采選項目，吉林鐵合金廠鐵合金（包括鎢鐵）項目和北京電子管廠微波電子管項目。

同時，在20世紀50年代我國還建成了天津市硬質(zhì)合金工具廠、天津市硬質(zhì)合金研究所、山西礦業(yè)學院機電廠、上海材料研究所、西安慶華電器制造廠（804廠）等企業(yè)的硬質(zhì)合金生產(chǎn)線，西安華山機械制造廠（803廠）、北京電子管廠（774廠）的鎢鉬分廠、山東淄博鎢鉬材料廠建成鎢鉬材料制品生產(chǎn)線，1959年株洲硬質(zhì)合金廠也建成鎢鉬條車間，鎢鉬條生產(chǎn)能力各100t。中國鎢材料產(chǎn)業(yè)從此拉開快速發(fā)展的大幕！