什麼是電渣熔鑄?電渣熔鑄又稱電渣重熔,是把大號金屬電極插電渣里通電。根據焦耳定律,通電後電渣會發熱,將電極熔化形成液滴。液滴順着電渣間隙往下滲,落入金屬熔池,冷卻後就變成了金屬鑄錠。
這裡很關鍵一個重點,是電渣配比,裡面料很多,具體怎麼配,是各自的秘密。我們目前在渣系配置理論上,跟別人還有差距。但這並不影響,我們有自己先進的地方。因為這個技術發明伊始,就是大家相互封鎖,我們早就練出來了。
美國1940年搞出了電渣熔鑄,但還沒大規模推廣,就進行了技術壟斷。真正的工業化,是1958年蘇聯搞出來的。文章這裡特別點名,是歐美冶金工作者,在論述電渣發展史時,將歷史追溯到美國一個發明,但摸良心說的話,這東西就是人家蘇聯創造的。
懂電焊的一眼就能看出來,這東西跟電渣焊是一個原理。而電渣焊是蘇聯發明的,所以蘇聯的電渣熔鑄技術,脈絡清晰可見。
那是不是蘇聯搞出了電渣熔鑄技術,我國就自然而然有了這項技術呢?不是的。中國的電渣熔鑄技術,是自己獨立發展出來的,因為這技術人家蘇聯也不教。為啥保密程度這麼高,我們再回來看這張原理圖。
圖上這個自耗電極,就是標1的大紅柱,它自己就是個金屬錠。電渣熔鑄的時候,是將這個金屬錠熔化,所以才叫電渣重熔。熔化後的金屬滴,在流過電渣時,又與電渣發生複雜反應,最後生成純度非常高的鑄錠。所以電渣熔鑄本身,其實是一個精鍊過程。煉出的金屬純凈度高、組織緻密、成分均勻、表面光滑。同時還生產靈活,圓錠、方錠、圓管、空心管,從假牙到坦克炮管,從核電轉子到航母甲板,它都能適用。
那中國是如何搞出,電渣熔鑄技術的呢?這就不得不提一個人,那就是李正邦。據李正邦自述,1958年蘇聯援助中國的時候,只援助了電渣焊技術,電渣熔鑄屬於保密禁區。後來是李正邦,在1958年12月9日凌晨,獨立搞出了電渣熔鑄技術。這個其實比絕大多數歐美國家,擁有電渣熔鑄技術時間都要早,因為他們都是60年代中期,從烏克蘭引進的。烏克蘭當時屬於蘇聯,這再次證明了,人類的電渣熔鑄技術,是從蘇聯出來的。歐美考古發現那個,美國“凱洛電鑄錠”,根本沒產生過現實意義。
為共和國搞出電渣熔鑄技術的李正邦先生,經歷非常有意思,我打算冒險說一說。為啥說冒險呢?因為他經歷那個年代,發出來可能過不了審。我這裡塗黑的,絕不是內容有問題。這份資料來自中國工程院,堂堂正正。塗黑純粹是各大平台,審核標準不一。
文章說李正邦三代都是知識分子,所以被稱為“臭知識分子”。李正邦還很幽默,說幸虧有點兒知識,不然就變成了“臭分子”。然後他還覺得很逍遙,兩耳不聞窗外事,一心只攻science。金屬物理、量子力學、模糊數學、反應工程學,都是這個時期自學的。其實看李正邦先生照片,也非常喜感,是天生樂觀之人。
當時我們的戰略是準備打仗,軍工製品毛坯製造是瓶頸。然後李正邦就祭出了電渣熔鑄技術,表示能夠以鑄代鍛,受到了軍方重視。然後這位老先生,就自己設計了電渣熔鑄爐,自己開發了工藝軟件。我是真佩服,這老先生到底自學了多少東西。最後他用電渣熔鑄技術,搞出了潛望鏡管、火炮管、飛機起落架、曲軸等產品。1978年拿了兩項“全國科技大會獎”。
他當時帶着軍工項目,下到生產一線。白天在大冶鋼廠做實驗,晚上自己讀書。1978年夏天,廠里發生武鬥,軍代表在現場維持秩序。當時李正邦為保護測試設備,冒險進了廠,結果被抓個正着。參謀長看他如此愛護公物,肯定他是一個愛國知識分子,然後做了考察。發現他的生活就是車間、中心室、圖書館、招待所,於是放心委以重任。李正邦用電渣熔鑄技術,先後搞出了渦輪盤高溫合金,大尺寸鎢鉬高速鋼。但成也電渣熔鑄,敗也電渣熔鑄。
1991年院士評選,李正邦得票沒超過三分之二,落選了。落選的原因,是只會電渣熔鑄,戲路太窄。從後面資料看,李正邦也做過其他工作,但重心還是在電渣熔鑄上。最後在1999年,李正邦終於評上了工程院院士。
那商務部限制出口的,這個電渣熔鑄技術,是李正邦搞出來的嗎?不是。因為李正邦是1933年生人,1999年評上院士的時候,已經66歲了。發明新技術的機會,只能留給後來人了。
限制出口的這個電渣熔鑄技術,重點在“大中型薄壁變曲面”,是一個比較複雜的具體應用。做出這個貢獻的,應該是瀋陽鑄造研究所,主要關鍵詞都對得上。該技術2016年,被評定為國際領先,能生產20噸級高品質葉片。這種葉片主要用作,大型水電站水輪機葉片。
2017年該成果獲得了,國家技術發明二等獎,牽頭人是瀋陽鑄造研究所婁延春。2023年12月14日,中國工程機械學會發布新聞,婁延春將出任,下一屆世界鑄造組織主席,任期是2024到2025年。可見在國際上,我們這個帶頭人,也是被認可的。
但是瀋陽鑄研這個技術,可能是保密原因,我沒有找到太詳細的資料。間接資料有一些,但綜合起來太麻煩,咱就不費這個力了。下面講點兒上世紀80年代,與此相關的,已經過時,但當時國際領先的技術。
前面講這個電渣熔鑄,嚴格來說並不是成型技術,而是金屬冶煉技術,造出的產品是金屬錠。但既然自耗電極熔化後,生成的是金屬液,那為何不把金屬液,直接注入模具中,做成產品呢?上世紀80年代,科學家也是這麼想的,並且全球首創地,實現了這一技術。
這篇論文知網上有,但沒找到免費資源。雖然我能搞到原文,但我擔心較真的網友,查證原文時遇到困難,所以咱換個開源資料。開源資料在哪兒呢?遠在天邊近在眼前。知網這個摘要里,給了個專利號。不過這個專利號是錯的,跟原文專利號差了個數字,估計是OCR識別出了問題。通過專利號找到專利,可以看到申請方是北京鋼鐵學院。下面我們就看看專利內容。
跟我這個民科想法一樣,他就是在金屬熔池下面,直接放了個模具。這東西看着簡單,但實際上跟做飯一樣,鹽放多少火候多大,都是有講究的。可不是簡單的,八角桂皮香葉,老抽生抽耗油,完了再來塊火鍋底料,那是沒法國際領先的。
從專利詳細說明上看,他這裡有複雜的移動控制。鑄造的產品叫曲軸,中間是拐彎的,所以移動控制沒那麼簡單。之前蘇聯是分段熔鑄,然後多次鑄焊,咱們這個是做到了一次成型。根據北京鋼鐵學院另一篇論文,這種電渣熔鑄產品,機械性能超過鍛件,多數指標是後者的120%。其中壽命是鍛件的110%。目前限制出口的,應該是類似技術,只是鑄造的產品更複雜了。
那為啥咱這條科技樹點的這麼滿呢?我猜跟當時機床水平有關。製造方式只有增材、減材、等材三種。3D打印是新事物,而機床咱當時也不行,還受巴統禁運,那剩下就只有鑄造一條路。對於別人來說,可以先鍛打,然後機床切削。但咱沒這個條件,很多地方只能以鑄代鍛,緻密料一次成型,精度不夠再手工打磨。
回頭看,這可能也是好事。帝國主義關上我們一扇門,結果我們自己鑿開了一扇窗。一條科技樹被限制,那就換條科技樹使勁兒發展。沒有金飯碗,搪瓷碗也要端在自己手裡。這就是中國製造!中國精神!