硬質合金的高端原料實現自主供應 工業母機“牙齒”更堅固

全自動成型伺服壓機上，機械手臂不斷舞動，不到一秒鐘，灰黑色的粉末被壓制成型，變成指甲蓋大小的刀片。

(資料圖片)

這就是數控刀具，被稱為工業母機的“牙齒”——微型鉆頭直徑細至0.01毫米，可以在一粒大米上“繡”出56個漢字；鉆掘刀具寬至輪胎大小，能吃軟土、啃硬巖，應用于國產超大直徑盾構機“聚力一號”刀盤上。

小刀具里有乾坤。“鐵齒銅牙”般的堅韌，來自硬度僅次于金剛石的硬質合金。

工業制造中，刀具是消耗品，硬度夠，方能耐磨；強度夠，才不會破碎；韌性夠，可抵抗沖擊力。相比傳統鋼具，硬質合金刀具的切削速度快7倍，使用壽命可延長近80倍。 硬質合金何以“堅不可摧”？

從硬質合金的原材料碳化鎢粉中可以找到答案。“就像咖啡粉品質直接影響咖啡口感。碳化鎢粉的質量，很大程度上決定了硬質合金產品性能。”中國五礦所屬中鎢高新株鉆公司總經理助理周鵬說。

碳化鎢粉的晶粒度越細，合金材料的硬度、強度和抗磨性能越高，黏結劑與碳化鎢的結合越緊密，材料更穩定。但是，如果晶粒度過小，又會降低材料的韌性、導熱性能和機械強度，加工難度也會增加。“精準控制技術指標和工藝細節是最大的難點。”周鵬說，公司在開發高端合金產品的過程中，對碳化鎢粉的品質要求越來越嚴格。

很長時間以來，高端碳化鎢粉主要依賴進口。做切削刀具用的進口普通碳化鎢粉價格比國內貴20%，進口納米碳化鎢粉甚至要貴兩倍。且國外公司響應速度慢，不僅需提前預訂，交期還要等待好幾個月。“刀具市場需求變化很快，經常是訂單來了，原料供應卻跟不上。”周鵬說。受制于人怎么辦？自己干！

2021年初，在湖南株洲，投資8000多萬元的中粗碳化鎢粉智能車間在距離株鉆公司僅8公里的中國五礦所屬中鎢高新株硬公司開工建設，年底即竣工投產。

智能車間里寬敞明亮。粗顆粒鎢粉料倉上，二維碼記錄原料信息，自動運料叉車閃爍著感應燈，穿梭在還原爐與碳化爐間，投料、卸料、轉料等10多道工序幾乎不用人工操作。

過去，株硬公司年產碳化鎢粉幾百噸，僅能滿足小部分普通切削刀具的生產需求。全自動數智化升級后，單位加工成本下降30%以上、產能擴大兩倍，降本增效的同時，產品品質大幅提升。

“以鎢加碳混合物碳化環節為例，我們通過改進方管爐的結構、密封等，有效保證了粉末碳化控溫的穩定性，并增加了自動壓舟、裝卸料的功能，提升了工作效率。”株硬公司粉末事業部副總經理劉斌說，生產高品質碳化鎢粉，難點在于控制精度。標準化智能設備取代人工操作，增強了碳化鎢粉的一致性和穩定性，批次之間的各項指標波動范圍較之前縮小一半。

智能化改造提升了效率和品控，制備工藝流程技術攻關也沒有止步：對碳化鎢工序進行精準的碳化溫度設計，并輔以先進的球磨及氣流粉碎技術和工藝，保證了碳化鎢粉的結晶完整性及分散性達到最佳狀態……“車間下線的中粗碳化鎢粉在均勻性、耐磨性和耐熱敏感性等方面均展現出優越性能，可以自給自足。”劉斌說，原料實現公司內部自主可控后，就可以根據上下游訂單靈活調整生產計劃，及時響應市場需求。

下游需求牽引上游技術進步，碳化鎢粉不斷提質升級向更高端邁進。好原料造就好產品，高品質碳化鎢粉為下游硬質合金產品注入良好“基因”，使產品性能更優，并可應用在航空航天、電子信息等更多“高精尖”領域。

目前，株鉆公司數控刀片的國內市場占有率接近20%。今年上半年，株鉆公司數控刀片銷量實現同比增長24%。

“今年以來，各地推動大規模設備更新，老舊機床的更新換代將驅動數控刀具行業進一步發展。”中鎢高新副總經理沈慧明說，在鎢深加工領域，隨著國內產業結構調整、制造業轉型升級、智能制造以及新能源等新技術新產業發展，全球刀具需求總量有望繼續增長。

中粗碳化鎢粉產線旁，另一條投資2.5億元的超細碳化鎢粉智能產線建設正酣。“預計明年竣工投產，屆時超細碳化鎢粉品質將達到國際先進水平。”劉斌說。