吹尽狂沙始到金
——7414厂铜箔装备阴极辊发展记(完整版)
口述人:陈辉(退休高级工程师、7414工厂旋压中心原主任)
执笔整理:郭建华
一个人只有知道从哪里来,到哪里去,才能走得久远。企业亦然。
一、联合旋制钛筒,迈出决定性一步
刚落座,曾亲自参与并见证工厂铜箔装备阴极辊起步、发展的退休高级工程师、旋压中心原主任陈辉,便滔滔不绝地讲起了阴极辊的“前世今生”。
工厂涉足阴极辊,始于王善正担任主管民品副厂长之时。1988年,宝钛集团(原宝鸡有色金属加工厂)技术负责人昌文华(后为西北有色金属研究院研究员)在国内率先提出研制铜箔设备阴极辊,成为当时国内第一家、也是唯一一家启动该项目的企业。宝钛握有制造阴极辊必需的钛材,却缺少加工钛筒的设备与手段,而工厂恰恰拥有国内最大的强力旋压机。双方一拍即合,达成联合旋压加工钛筒的合作意向。
当时国内铜箔企业所用阴极辊最大直径仅为980毫米至1000毫米,宝钛不愿局限于此。经可行性论证与双方沟通,决定从旋制1.5米直径钛筒起步,由宝钛提供旋压毛坯钛圈,工厂负责钛筒旋压成形。1989年,1.5米钛筒旋制工作正式启动。
旋制1.5米钛筒,需配套制造同等直径的旋压芯模。作为联合旋压的主管工艺,车间安排我结合旋压机实际情况,负责芯模设计。图纸完成后交由宝钛制造。1990年,芯模制成,1.5米钛筒进入试旋阶段。对工厂而言,钛筒旋压是全新领域,毫无经验可循,全程“摸着石头过河”。加工过程困难重重,裂纹问题尤为严重,几乎旋一件废一件,经济损失令人心疼。
宝钛高度重视,派出昌文华、刘俊义、胡工等技术骨干,联合工厂旋压技术专家、时任旋压车间主任吕世云带领的工艺团队,共同会诊问题。讨论中,多数人认为裂纹是因旋压道次过少,主张增加道次。但我在全程跟踪后得出不同结论:道次越多,旋轮压下量越小,钛筒外表面受力大、内表面受力小,内外受力不均,导致外表变形、内表不变,外表延伸、内表不延伸,内表面被硬生生拉裂。从理论上看,筒体旋压时端面里外应同步延展,但实际试旋中,钛筒出现从外向内的裹卷现象,印证了我的判断:道次过多致使外表面受力大、延薄快,内表面受力小、延展慢甚至无延展。我据此提出,裂纹问题恰恰是道次过多所致,应减少道次。经多次试验,我的分析被完全证实。
最终,专家团队达成一致,将钛筒旋压道次减少至最高值的一半左右。按新工艺加工,拉裂现象大幅减少,即便偶有轻微内表面裂纹,也再未出现一裂就报废的情况。随着经验积累与工艺持续优化,钛筒旋压成形拉裂的难题被彻底攻克,为后续阴极辊制造打下坚实基础。此后,我在钛筒旋压工艺领域还有重大技术突破,为技术迭代与效率提升作出进一步贡献。
二、大胆参与投标,涉足阴极辊制造
作为联合旋压的核心工艺负责人,我前往宝钛沟通协作的频次远高于他人。大学攻读动力机械专业的我,对设备制造领域的新知识始终兴趣浓厚,每次赴宝钛,都留心观察阴极辊的每一道加工环节,再加上与宝钛技术人员频繁交流,慢慢掌握了阴极辊完整的制造工艺流程。
起初,这纯属兴趣,从未想过工厂会自主研发阴极辊。而1993年发生的一件事,彻底推动工厂迈入这一领域。“这一年对工厂意义非凡。若没有这一年的契机,工厂或许始终只能做钛筒来料加工,赚取微薄加工费,不会有后来自主研发的辉煌历程。”陈辉感慨道。
当年,香港投资人杨初昆计划在国内建设铜箔生产厂(即后来的惠州联合铜箔厂),在北京设立办事机构,面向全国公开招标1.5米阴极辊。彼时旋压车间仍在蓝田山里,工厂主体已搬迁至田王,通讯与信息条件大幅改善,我们得以第一时间获知招标消息。
1989年,在型号产品2米直径圆筒旋压攻关项目中,我作为攻关组成员,与时任副厂长、攻关组组长王善正建立了良好合作关系,他对我的技术能力十分认可。得知招标消息后,尽管工厂从未自主制造过阴极辊,王善正仍多次邀我到民品部工作,负责跟踪项目,推动工厂介入阴极辊制造。当时我已担任旋压车间技术领导,无法调任,但全厂只有我既精通钛筒旋压,又熟悉阴极辊制造工艺。因此,杨初昆在北京组织招标时,王善正安排我与民品部殷立祥代表工厂赴京投标——我负责工艺技术,殷立祥负责商务对接。
此次投标共三家单位参与,除我厂外,还有宝钛和北京有色金属研究总院。招标方要求各投标单位详细阐述阴极辊全套制造工艺与总方案,由清华大学叶定陶教授牵头的评委组评审。最终,我厂凭借完备的钛筒旋压设备、成熟的加工经验、过硬的工艺技术,以及对阴极辊制造流程的全面掌握,成功中标。
中标后,招标方提出严格保密要求:图纸及技术资料交由工厂后需严格保管,产品结构总图及核心资料仅允许我和时任总工程师孟鑫查阅,其余人员仅可查看对应零件图。在作出正式保密承诺后,对方移交全套图纸资料。返程后,我第一时间向工厂汇报投标情况。尽管只是两台1.5米直径阴极辊的订单,工厂仍高度重视,迅速启动生产制造准备工作。工厂正式踏入阴极辊自主制造领域。
三、众志成城克难,成功打响第一炮
成功拿下惠州联合铜箔厂阴极辊项目后,新难题接踵而至:钛筒旋压毛坯无从获取。此前与宝钛联合旋压,毛坯钛圈均由宝钛提供,工厂仅负责加工;此次自主制造,宝钛不再提供毛坯。
在此情况下,投资人杨初昆从美国进口两尊钛锭,直接发往洛矿,依托洛矿设备完成锻造、环轧等前期加工,工厂安排我全程负责后续环节。抵达洛矿后,我第一时间联系当地船舶工业研究所,对钛锭进行材料探伤,确认合格后,洛矿随即开展锻造、环轧生产。为保障质量与进度,我全程驻守、跟踪把控。钛锭锻造后为自由锻件,需经机加工才能环轧。一次,我爬上高空机加设备查看加工情况,不慎踩空,背部被划出长长伤口,鲜血浸透衣物,剧痛难忍,但我仍咬牙坚守,直至钛圈环轧全部完成才返程。此事我始终未告知家人,怕他们担忧。当时工厂生产处佟海庭也在洛矿催办进度,他将我受伤的情况上报,工厂专门派人前来慰问,这份关怀让我更坚定了攻坚的决心。
钛圈问题解决后,阴极辊所需的铜套管又成新关。该铜套管需通过挤压工艺加工,当时国内仅有洛阳铜加工厂拥有一台苏联进口的挤压机,且该厂从未加工过如此壁厚的铜管。我与厂技术处工装模具设计工艺员华小渝亲赴洛铜,反复磋商加工工艺,并向对方承诺:无论成败,所有材料与加工费用均由我厂承担。洛铜这才答应承接。
钛圈与铜套管两大核心部件相继攻克后,阴极辊进入全面制造阶段:旋压车间负责钛筒旋压成形,二车间负责钢筒、主轴及其他零部件加工。热装是阴极辊制造的关键工序,直接影响产品质量与精度。为确保一次成功,我对热装炉设计、热装过盈量等核心参数逐一精准计算,最终交由二车间实施,全程把控每一细节。
从1993年春季中标,到当年八九月份首台阴极辊成功加工出厂,全体参制人员齐心协力、攻坚克难。工厂依托自身技术力量,成功制造出1.5米直径阴极辊。这是工厂进入阴极辊制造领域打响的第一炮,不仅彰显了技术实力,树立了全员信心,更让工厂在国内铜箔装备阴极辊制造领域站稳脚跟、打响名号。
四、尺寸增大一点,技术跃上新高度
惠州铜箔厂两台1.5米阴极辊交付后,工厂阴极辊制造业务沉寂了近两年。直到1995年,再次迎来了突破技术、证明实力的重要机遇。
当年,曾与工厂密切合作的西北有色金属研究院友人告知我,安徽铜陵有企业计划建设铜箔生产线。获此关键信息后,我立即与时任旋压车间主任孙从胜一同向时任厂长宋振玉汇报,同时如实说明中标后需支付信息费的条件。当时工厂刚从山里搬迁至田王,生产任务严重不足,经济形势窘迫。厂领导听完汇报当即应允,指示我们全力跟踪,务必抓住机遇。
为全面掌握项目情况,我与孙从胜多次赴铜陵对接。沟通中得知,该厂聘请美国专家戴维负责生产线设计。我设法与戴维建立联系,深入了解设计需求。几番交流后得知,戴维计划设计2米直径阴极辊的铜箔生产线。我听闻后欣喜不已,当即表示全力支持。这份底气源于工厂的技术积淀:1989年型号任务攻关中,有一套2米直径旋压芯模完成任务后闲置,恰好可用于此次2米钛筒旋压。我将芯模的精准直径及相关参数提供给戴维,他便据此量身设计出2米直径阴极辊。目前国内2米直径阴极辊的设计制造标准,正是由此奠定。
1996年,铜陵2米直径铜箔生产线项目正式启动。彼时孙从胜已调任容器分厂厂长,旋压车间仅我一人负责管理,人员配置紧张、工作任务繁重。但我向车间职工鼓劲:无论困难多大,一定要承接这个项目,能力不足就跨车间协作。恰逢工厂八车间面临无生产任务,工厂调任西安交大毕业的李巨安为八车间主任。一次生产会议上,我将项目告知李巨安,正愁开拓业务的他当即表示愿与旋压车间联合承接。工厂对车间实行经济承包、独立核算,我与李巨安细致协商合作分成,达成一致后,在孙从胜见证下,双方签字确认,约定两车间利益均沾、携手完成项目。
随后,我与李巨安共赴铜陵洽谈合作。对方组织考察组来厂实地核验后,于当年六七月启动商务谈判,最终签订5台2米直径阴极辊制造合同,单台价格150万元,分批付款,总金额750万元。这是工厂发展民品以来签下的最大订单,彻底解决了八车间的经营困境,让车间迎来发展转机。
承接项目后,工厂正式开启2米直径阴极辊制造。虽有1.5米阴极辊的成功经验,但直径增加50厘米,制造难度呈几何级上升。我们秉持边生产、边攻关、边优化的理念,逐一破解加工精度、工艺适配、质量把控等难题。历经近两年不懈攻坚,1998年5台阴极辊全部顺利制造完成并交付用户。这一成果的实现,标志着工厂阴极辊制造技术与水平跃升至全新高度,为后续大直径阴极辊研发积累了宝贵经验。
五、一路砥砺前行,狂沙吹尽见到金
铜陵5台2米直径阴极辊项目,是工厂在生产任务锐减、经济极度困难的背景下承接的关键民品项目。750万元在当下或许数额有限,但在20世纪90年代中期,无疑是一笔巨款,不仅缓解了工厂经营压力,解决了车间生存难题,更重要的是,工厂借此锤炼了一支专业过硬的2米直径阴极辊加工制造队伍,储备了核心制造技术,为产业长远发展筑牢根基。
陈辉说,自此之后,工厂虽未承接大型阴极辊订单,但始终零散承接相关业务。就在一次次小批量生产、一次次工艺优化中,工厂阴极辊设计、制造团队逐步成型,技术体系不断完善。2000年后的十余年,受市场环境影响,国内铜箔装备市场发展平缓,但工厂始终没有放弃阴极辊技术的研发与迭代,默默深耕、积蓄力量,等待市场机遇。
2010年前后,冯国强就任厂长,精准研判铜箔市场发展趋势,将阴极辊研制提升至工厂发展战略层面,全力推动技术突破。当时市场已出现2.3米直径阴极辊的需求,但工厂原有旋压机最大仅能旋制2米直径钛筒,设备改造迫在眉睫。彼时我已退休在家。一天晚上,冯厂长专程找到我,召集孙从胜、韩冬等旋压技术专家,共同探讨旋压机改造的可行性,研究能否加工2.3米及更大直径的钛筒。其实在职期间,我就曾构思过改造方案,只是未能实施。此次便将多年的思考与初步方案全盘托出。
因已退休数年,对旋压机当下实际状况不了解,我向冯厂长提出,需进山实地查看设备现状,才能制定切实可行的改造建议。次日一早,我便搭乘旋压车间通勤车进山,现场勘察后,结合自身经验提出详细的改造初步建议。工厂依据我的建议,联系设备制造厂家武重,联合制定出具体改造方案。旋压机改造过程中,我主要参与前期可行性论证与方案建议,后续改造由在职团队与厂家联合完成。期间改造方案调整,原定2.3米直径目标升级为2.7米,工厂由此实现技术跨越,跳过2.3米级别,直接攻克2.7米直径阴极辊制造技术。
近三个小时的采访中,能深刻感受到,工厂从阴极辊制造的门外汉,成长为国内该领域的领军企业,一路历经千难万险。而坚守与深耕,正是企业破局发展的核心密码。
随着锂电铜箔、新能源汽车等产业迅猛发展,高端铜箔市场需求井喷,高端铜箔装备产业迎来黄金发展期。工厂依托多年技术积淀,2016年成功研制2.7米直径阴极辊,一举打破国外少数企业的技术与市场垄断,让国内铜箔生产企业用上了自主可控的“中国辊”。近年来,工厂紧盯市场需求与用户个性化要求,持续攻坚技术难题,不断实现设计制造新突破,产品质量稳步提升。2020年上半年推出的新一代高精度进口替代阴极辊,获得用户高度认可。据统计,2016年下半年至2022年上半年,工厂阴极辊合同签订额突破40亿元,2.7米阴极辊占据国内超五成市场份额,国内九成以上铜箔生产企业与工厂建立深度合作关系。
如今,铜箔装备阴极辊已成为工厂核心民品支柱产业,也是四院发展最快、获集团公司重点关注扶持的两大民品产业之一,未来发展前景广阔。目前,工厂紧扣铜箔装备“三步走”发展战略,持续加大资源投入与能力建设,在做强阴极辊核心产品的同时,加快铜箔装备配套设备的研发,取得了一系列阶段性成果,产业布局愈发完善。
六、口述人科研贡献与荣誉
回顾毕生科研与工作历程,我深耕旋压工艺领域,潜心钻研、攻坚克难,为国家国防建设与国民经济关键装备发展作出两大标志性贡献:
一是超高强度钢超薄圆筒精度研究。攻克多项核心工艺难题,全面保障东风31导弹壳体质量安全,筑牢国防军工装备的坚实根基。
二是大型铜箔设备阴极辊研究。从技术攻关到工程化应用,打破国外技术垄断,推动我国铜箔装备实现自主可控,助力高端铜箔产业发展。
凭借上述重大科研成果,我先后荣获航天科技进步二等奖、航天科技进步三等奖,个人荣立二等功。这份荣誉既是对我毕生工作的认可,也是我作为航天人,为国家奉献一生的最好见证。
衷心祝愿工厂铜箔装备产业砥砺奋进、再创辉煌,发展之路越走越宽广!
编辑简介: