“年轻的科研尖兵”、“完美的追求者”、“课题组的聚心石”、“十万个为什么”,这一串词汇都在描述一个人。他工作6年,完成7项课题,其中有一项课题成果让人刮目相看,那就是“宇航级钒铝合金产业化关键技术研究”,结束了中国无法生产航空航天级钒铝合金的历史。他就是攀钢研究院钒冶金研究室陈海军。
向高端领域进军
攀西地区是全国乃至全球钒钛资源最富集的地区之一,拥有钒、钛资源储量分别占世界储量的11.6%和35%,占国内储量的52%和95%。
2013年3月,国家正式成立攀西战略资源创新开发试验区,目的是发挥区域资源和产业基础优势,加强企业创新能力建设和高端产品市场培育,推动产业结构调整和发展方式转变,带动民族聚居区域经济发展。作为目前世界上最大的产钒企业攀钢,是这一国家重大决策的坚定执行者和主力军、排头兵,并将很大一部分科研力量投在了钒资源应用高端产品——钒铝合金的开发上。
钒铝合金是一种广泛用于航空航天领域的高级合金材料,具有很高的硬度、弹性。目前,世界上只有美国和德国等少数国家实现了工业化生产。
早在2009年底,攀钢就成立了“宇航级钒铝合金产业化关键技术研究”课题组,开始了钒铝合金的研发攻关。此时,研究生毕业到研究院工作了一年的陈海军成为课题组成员。
“该从什么地方入手呢?”年轻的陈海军有些忐忑不安。这时,他的师傅孙朝晖查文献、找资料、做实验,进行技术理论推导,寻找技术突破点,将困难抛之脑后的科研态度,给了他很大的启发。
万事开头难,但只要能够理出一个头绪,再抽丝剥茧,不就是举手之劳了?有了这样的想法后,陈海军的心沉下来了,年轻人独有的那股冲劲,也开始在工作中慢慢显露出来。
2010年初,陈海军和课题组成员开始了实验室研究。科研要成功,离不开海量信息的收集和整理。为此,陈海军大量收集与钒铝合金技术开发有关的材料学、化工学、冶金学以及国内外有关企业的相关资料等。
在师傅和同事面前,他成了“十万个为什么”,从实验方案设计到实验设备调试,每一个步骤他都要追着师傅反复询问探究。
在钒业公司生产现场,他追着现场技术人员请教,了解工艺技术和参数。
不管是经验丰富的老同事还是新来的师弟师妹,只要是别人提的建议,他都习惯用本子认真记录下来,自己再仔细验证,并把验证情况反馈给提建议的同事。这样反复多次,课题组成员的思路活起来了,一有什么想法,总喜欢和陈海军念叨。正是这些建议,帮助他在科研攻关路上攻克了一个又一个难题。
完美的追求者
宇航级钒铝合金的生产有一个完美而苛刻的要求,其中的19个元素含量要全部达标。
面对这一要求,陈海军和团队成员一起,将最难处理的元素列了出来。在研发过程中,从压力、温度、药品添加量再到样匙的选取,陈海军都严格把控,细心观察,摸索实验最佳条件。他还督促其他科研人员精细化操作。不管是谁,哪一样没有做到位,他都会上前毫不留情地指出来,请当事者认真分析原因,并记录好实验现状后,再重新按条件做实验来弥补错误。
功夫不负有心人。半年后,钒铝合金试制出第一炉,但经检测,铁超标。
“做科研需要一份洒脱,不顺利时更要不放弃,保持积极向上的心态,才能获得成功。”陈海军和同事们从原料、辅料的选择到冶炼过程控制,查找原因,一一分析,进展却不理想。
“在进行钒铝合金检测时,检测中心要将其制作成粉状,这个过程会有影响吗?”“钒铝合金硬度高,检测容器的铁可能会粘附在钒铝合金上。”一次与检测人员的谈话,让陈海军找到了原因。
原因找到了,该如何解决呢?通过大量的试验研究,陈海军和他的同事们形成了攀钢专有的钒铝合金制样检测方法,制定了精密度好、检测范围宽、简便快速和易于实际操作的钒铝合金化学成分分析测试方法规程,能够精确地测定出钒铝合金中的主体元素和19个微量杂质元素,满足了工艺研究、生产和产品质量控制的需要。
不达目的不罢休
科研就是一条崎岖的山路,在路上虽然有技术突破时收获的喜悦,但更多的时候是一直默默付出与坚守。
2010年5月,陈海军和同事们开始了钒铝合金冶炼现场试验。在钒业公司生产现场,没有混料设备供陈海军可用。
没有条件,创造条件。陈海军发现钒钛成品包装桶的体积较大,何不用它来手动混料呢。说干就干,陈海军和同事们将原料、辅料按比例倒进包装桶,来回在地上滚。
细微的五氧化二钒粉尘透过包装桶的缝隙往外冒,穿过口罩后呛得人嗓子刺疼,并渗透衣服,让人全身发痒。而陈海军咬牙忍着。为了让料混合均匀,每一炉料他们不得不蹲在地上滚动料筒,任凭粉尘刺痛嗓子。每天试验结束,回家后连说话嗓子都疼。就算这样,只要是实验未完成,他和同事们依然会早早来到车间继续试验。
混料的问题解决了,冶炼过程却不顺利,渣铁不分离。失败没有让陈海军气馁,困难没有吓倒陈海军。
“热量参数不合理。”经过分析后,陈海军得出了这样的结论:攀钢冶炼钒铁的参数不适合冶炼钒铝合金,经验值靠不住。
查资料、计算,每次冶炼提高不同的热量值。每冶炼一炉,就记录下详细参数。经过两个月的摸索,钒铝合金的热量值被确定。
随后,陈海军和同事一起,通过产品机理性研究、实验室试验检测,发现实验中生产的宇航级钒铝合金产品的19个元素全部达标,与德国GfE公司产品对比,指标相当。这一实验的成功,标志着攀钢宇航级钒铝合金产业化迈出了一大步。
今年,陈海军课题组还承担了国家973计划前期研究专项项目的子课题“宇航级钒铝合金关键问题基础研究”,将5年来攀钢在钒铝合金研发和生产过程中的设备仪器、数据等应用到基础学科研究中。6月21日,这一项目顺利通过上级有关部门的验收。
科研之路,是一条布满荆棘之路。陈海军说,从事科研工作6年来,有过痛苦,有过困惑,但更多的是喜悦。从2008年至今,他和他的课题组成员完成了“钒铝合金半工业实验研究”、“钒铝合金制取工艺研究”、“倾翻炉铝热法冶炼钒铁综合技术研究”、“宇航级钒铝合金关键技术研究”、“工业三氧化二钒还原回转窑大型国产化相关技术研究”等多个项目的研究,均取得重大突破。
眼下,陈海军在钒资源应用领域里开始了新一轮攀登。
(关键字:攀钢 钒铝合金)