闯新路 铸就轨交硬“关节”

研发背景

经过多年跨越式发展，我国轨道交通行业取得了举世瞩目的成就，铁路运营总里程超过14.6万公里。其中，高铁运营里程达到3.8万公里、城市轨道交通运营里程超过7500公里，稳居世界第一。

千里之行，始于足下。作为轨道交通列车动力传递的“关节”——齿轮，要求具有高可靠性、安全性及长寿命。轨道交通齿轮钢研制开发的主要难点，包括更高的纯净度要求，保证齿轮具有较高的疲劳寿命；恶劣的服役环境，使齿轮必须承受复杂得多向应力及多变的环境，必须满足良好的“心部”质量；控制连铸坯的偏析是保证齿轮高性能的前提，特别是大规格连铸坯偏析控制问题，一直是国际行业难题。

目前，国内外主机厂以模铸（电渣） 锻造生产工艺为主，不仅流程长、成本高，而且造成大量资源浪费。即便如此，国内部分齿轮材料还依赖进口。

攻坚克难 抓创新就是抓发展,谋创新就是谋未来。马钢充分发挥自身“特长”，依托现代化特钢生产线，另辟蹊径闯新路。马钢特钢经过10年艰苦奋斗，不断创新，后发优势凸显，目前已成为国内特钢“第一梯队”。

瞄准关键零部件开发，走节约型、绿色制造之路，是特钢开发的技术理念。依托特钢生产线，马钢成立专项研发攻关团队，围绕“连铸 锻造工艺轨交用齿轮钢研究与应用”开展立项研究，摒弃传统“模铸”工艺，发力攻坚更为绿色、经济的“连铸”工艺，打造轨交优特“硬关节”。

攻关团队汇集马钢科研和制造单元骨干，针对轨交连铸工艺齿轮钢高强韧、高安全、长寿命、可靠性、低成本化发展需求，依托技术沉淀，协同科研开发。

历经十多轮实验，验证、改进，再验证、再改进，最终掌握了制约连铸工艺轨交齿轮钢的关键技术，破解了低成本高淬透性及窄淬透性带宽控制、细晶粒控制、大规格连铸圆坯低偏析控制及带状组织控制、超低氧及大型非金属夹杂物控制等技术难题。最终，通过合金体系设计优化和精确控制、LF RH精炼工艺及连铸工艺创新，以及制造过程中的科学排程管控，马钢成功开发出连铸及连铸连轧工艺机车及城轨用高纯净度齿轮钢。

创新亮点 马钢连铸及连铸连轧工艺机车及城轨用高纯净度齿轮钢，解决了连铸工艺齿轮钢中心疏松、宏观偏析等难题，各项关键指标均达到国际领先水平，产品质量获得用户的充分肯定。经众多用户生产验证，该产品能够适应不同客户的生产工艺，各项性能指标均领先于同行。

其中，试制的齿轮已经通过装车考核装配在HXD1C机车和中国标准地铁列车上，使马钢成为国内唯一一家采用连铸工艺生产机车及城轨用齿轮钢的企业。该产品的成功研发不但显著降低了我国轨道交通齿轮制造成本，节约了社会资源，还推动了国内冶金行业、铁路行业相关制造的技术进步，有力提升了我国轨道交通齿轮行业国际市场竞争力。

市场表现 马钢连铸及连铸连轧工艺机车及城轨用高纯净度齿轮钢产品，已成功进入国际市场，累计供货超过5000吨。同时，该齿轮钢通过了中国中车认证，开展了装车考核。终端用户已装车在高原型列车和西北铁路线兰新线上运行，推动了我国铁路标准的修订，持续引领中国轨道交通行业的进步。

从依赖进口到外销创汇，马钢在解决关键材料“卡脖子”问题上，又画出了一道完美的“微笑曲线”。

课题长说 谈起该项目，技术中心长材研究所负责人汪开忠说：通过艰苦的联合攻关，我们攻克了轨交齿轮钢的窄淬透带宽和纯净度的控制等一系列重大难题，从而实现了淬透性的精准预测，满足了不同客户对淬透性要求的精准调控。在当前国家“双碳”政策下，如何围绕绿色精品制造，开发更多的钢铁“特字号”精品，怎样实现从技术“跟跑”到“领跑”，我们任重而道远。