依靠科技 鑄鐵暖氣片上高樓
──我國首創稀土灰口鑄鐵高壓暖氣片誕生前後
意昂体育2平台機械工程系教授 盛 達
1985年5月9日我國首創的稀土灰口鑄鐵高壓暖氣片經受了由國內38位采暖🎦、鑄造、設計🌘、生產方面的專家組成，國家科委協同攻關局、全國稀土推廣領導小組委托河北省科委主持的鑒定委員會嚴格的審查，並通過了鑒定,認為項目實現的技術指標“完全達到和超過了國家攻關項目(24-3-8)中子課題規定的指標，該散熱器可以滿足高層建築的需要”，“研究高碳當量稀土灰口鑄鐵並首先將其用於暖氣片的生產，為提高暖氣片的材質開拓了一條新的途徑”🦮🤽🏻♀️。並建議“批量生產，由有關部門納入計劃”。這標誌著由我國科技人員首創，產💫、學👨🏻🦼➡️🧙♀️、研共同努力開發的稀土灰口鑄鐵高壓暖氣片正式誕生了，它們立足社會需要☝🏻🙎🏻，在提高鑄鐵材質水平🧺，推廣應用我國豐富的稀土等方面為國家做出了貢獻💃🏽。
經濟發展 提出難題
1980年以來隨著我國經濟建設快速發展🪘🙃，我國新建樓房中高層建築大量增多🧚🏿，特別是東北🤱🏼、西北🚵🏿♂️、京津地區十二層到二十幾層的高樓已屢見不鮮🎙，它們對采暖器材提出了新的要求。普通鑄鐵暖氣片，由於製作方便😵💫，耐腐蝕性能好⛓，價格低廉一直是供暖的傳統產品🖼。但這種產品保證安全運行水壓為0.4MPa(4kg/cm2)🈚️。如高層建築中使用需要有二次加壓設備，導致高層建築承載增大，大大增加建樓費用🧑🏽🎄。為此采暖設計部門要求生產廠提供在產品不增重條件下，保證工作壓力為0.6MPa(6kg/cm2)的鑄鐵暖氣片。這一難題已成為社會、設計部門、生產廠😇🫄🏽、學校和研究單位共同關註的問題，🪨。生產廠更是心急如焚的尋找解決這一技術難題的技術，冀縣暖氣片廠也曾做過多次試驗👱♂️，派技術人員到各處收集技術情報↘️，但未能解決，1982年開始到意昂体育2平台尋求技術支持🧦。
基礎研究 指明方向
早在1980年前稀土鑄鐵課題組就與首鋼鑄造廠合作👩🏻🏭，研究用稀土添加物改進鋼錠模的壽命🤤，當時偏重於引進工藝試驗👃🏼。過程中發現稀土加入後鋼錠模的使用壽命有時明顯改善與提高🧎🏻♀️➡️，有時無效果🤲🏿，甚至還引起某些不良結果📢。當時有的同誌說“稀土稀土稀裏糊塗”🐕。是否真是如此呢🍈，稀土對鑄鐵組織性能的影響有無規律可循，稀土能否在鑄鐵中大面積的推廣應用等問題必須要有明確的答案，這些問題的解決將對提高鑄鐵材質水平，推廣應用我國擁有的占世界貯藏量80％的稀土資源起巨大的作用。研究決定從此如手，在學校實驗室進行系統試驗🐛，確定稀土對鑄鐵組織與性能的影響及稀土在鑄鐵中的作用機理。盛達老師帶領二個大學生羅曉明、莊玉寶放棄了暑假🫶，開始了緊張的試驗👨🏻⚕️。經上百次的開爐試驗，稀土分別加到亞共晶🧕🏻、共晶、過共晶的鑄鐵中☘️，對所取得試樣的機械性能逐一進行測定🤜，並用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡觀察它們的顯微組織，結果證明稀土對鑄鐵組織、性能影響有明顯的規律性，並且再現性良好。稀土在鑄鐵中的作用並不是“稀裏糊塗”，而是有規律可循，關鍵是對稀土特性是否掌握，對它們的使用是否得當💂🏿♂️。
稀土對鑄鐵組織與性能的影響可用“雙峰值效應”概括，即隨著稀土加入量的提高，鑄鐵抗拉強度sb也逐漸增加，當稀土加入量到一定值後sb出現第一個波谷點(低點)，此時sb僅相當於原鐵水的sb，有時甚至低於原鐵水的sb，但過了波谷點後，再繼續增加稀土加入量，sb呈迅速上升的勢態，並達到第二個峰值點🈶，此點sb可比原鐵水的相應值提高一倍以上。在性能變化的同時組織也在變化♑️👁，在第一個峰值點處鑄鐵中的石墨是均勻的A型石墨，在第二個峰值點則是蠕蟲狀石墨加球狀石墨🕝🤸🏿♂️，其原因是稀土與鐵水中的氧、硫等有害元素有很強的親和力🧎🏻♀️➡️𓀉，因而首先可純化鐵水。在此同時稀土與硫氧化合物一部分尺寸在一定範圍內時，可作為石墨析出的異質核心，晶核增加使石墨細化，共晶團尺寸減小，第三是因為稀土是使石墨球化和蠕化的元素🍹，在達到一定量後可使鑄鐵中的石墨由片狀轉變為蠕蟲狀和球狀石墨。出現峰點值時稀土加入量隨著原鐵水成份和使用的稀土合金的不同而變化。國際鑄造學會稀土在鑄造合金中應用委員會對這一研究成果給予了很高的評價👨🏻✈️，他們在1990年國際鑄造會上發表的專題報告《稀土在鑄造合金中的應用報告No.2 Part 1》在完整地引用了“雙峰值效應”這一研究成果後指出“可以相信含稀土的孕育劑將廣泛應用於灰口鑄鐵生產廠，製造高強度和優質鑄鐵”⬜️🗣。當冀縣暖氣片廠與課題組聯系時，經詳細分析稀土鑄鐵組織性能的變化，表明用稀土灰口鑄鐵生產高壓鑄鐵暖氣片在理論上是可行的🎳，基礎研究成果，為解決生產高壓鑄鐵暖氣片這一難題指明了方向。
從嚴從難 循序漸進
在1983年通過冶金部👩🏻🚀，申報了國家科技攻關項目《微量稀土灰口鑄鐵和微量稀土處理高爐鐵水的研究與應用》🥍，其中研究製造承受水壓為0.6MPa(6kg/cm2)的稀土灰口鑄鐵暖氣片是重要攻關內容之一。項目被批準為“六五”國家科技攻關項目👡，編號為24-3-8。學校工廠投入二十人的聯合攻關組👨🏼🚒，學校派了教授🃏、講師、工程師、研究生進駐工廠，與工廠尹良、劉吉香等同誌一起把學校研究成果轉化為新產品的研究工作。
試驗根據從嚴從難👳🏽♂️，循序漸進的原則🤌🧎♀️➡️，首先完善必要的試驗條件👮🏼。冀縣暖氣片廠1973年建廠，到1983年雖然發展成具有一定規模的鑄鐵暖氣片廠，但在當時缺技術力量及必要的研究手段，生活條件也較艱苦。在工作中首先解決工作條件，研究組設計並建議購買了稀土合金，WE-10A萬能材料試驗機，SW-LL-2A數字自動測溫儀🏠，金相顯微鏡💅🏻、拋光機等儀器設備💁♀️👳♂️，工廠以極快的速度🧚🏼♀️，僅用了十余天的時間購齊了上述設備，以保證在試驗過程中不斷檢測鑄鐵材質組織與性能的變化，判斷試驗方案成功與否，並使方案不斷優化。入廠的師生在生活上一切從簡🤵🏿🏋🏼♀️，連招待所也不住，睡在廠區中間的臨時客房，那裏周圍的廠房裏每天半夜3點多鐘就發出了鼓風機的轟鳴聲，當時年已超過60的黃惠松教授在這樣條件下仍堅持參加試驗，研究生曾效舒腳不慎燙傷，發揚輕傷不下火線的精神🧞♂️，繼續工作。
在進入生產試驗時，選用了條件較好的沖天爐，從爐後配料，鐵水溫度5️⃣，稀土合金加入量🐚、顆粒度大小🐰👶🏼、加入方法及稀土對鑄鐵組織和性能的影響進行了系統實驗，以考核學校實驗室的研究結論👨🦰，為此做了2000多個抗拉，抗彎性能測定🧘🏻♀️，2200多個化學元素分析，結果再現了實驗室的研究結論，抗拉強度穩定地提高20～50N/mm2🌿，鑄鐵共晶團細化⛓️💥，白口傾向減小，表明在沖天爐生產條件下製取的稀土灰口鑄鐵組織性能穩定♨️，為大量試製產品打下了良好的基礎。
試製產品包括工廠現有的全部產品：4柱640、4柱760💖、4柱813👩🏽✈️、M132等。試製時產品結構不作變動，只是把普通灰口鑄鐵變為稀土灰口鑄鐵🥁✸。
產品試驗采用對比的方法🎿，在同樣條件下分別生產普通灰口鑄鐵及稀土灰口鑄鐵暖氣片👨🏽💻，測定它們的機械性能，鑄造性能，耐水壓能力及產品成品率👩🏻⚕️。先在三個生產組進行，效果良好，引起了工人的註意👌🏽，因而又增加七個生產組試驗，使成品率提高2.41~4.73％𓀜，為此工廠決定在全廠試驗。
試製稀土灰口鑄鐵暖氣片最終目的是檢測稀土灰口鑄鐵暖氣片承受水壓的能力是否提高，提高幅度有多大，為此嚴格進行了水壓破壞性試驗💃🏼，分別對比測定了普通鑄鐵暖氣片和稀土灰口鑄鐵暖氣片打爆時的水壓值，總計試驗了137片，結果每一種型號暖氣片的耐水壓能力均高於普通灰口鑄鐵暖氣片的耐水壓能力。稀土灰口鑄鐵的打爆壓力都在3.4MPa(34kg/cm2)以上🙁，提高幅度在0.4~0.9MPa(4~9kg/cm2)，考慮到使用安全系數🧐，工廠新產品規格保證稀土灰口鑄鐵暖氣片工作壓力為0.8MPa(8kg/cm2)，這一指標比國家攻關課題規定的0.6MPa(6kg/cm2)高出0.2MPa(2kg/cm2)👩🏻⚖️，並定名為稀土灰口鑄鐵高壓暖氣片。新試製的的產品馬上交付用戶試用☕️，經過1983年冬季供暖季節運行的考驗達到了預期的效果，用戶反映良好。山東省濟南市歷下水暖裝修廠稱“在高壓熱水125℃左右⛷🎆，水壓0.8MPa(8kg/cm2)的高樓試用一切運行正常，受到用戶歡迎”。“稀土灰鐵高壓暖氣片很適用於高層建築，為今後暖氣片使用開拓了新的領域”，並建議“大批量生產，以滿足市場需要”𓀃。
社會關註 納入標準
稀土灰口鑄鐵高壓暖氣片的試製成功是產、學🧑🏻🚀、研相結合取得的豐碩成果🧏🏻♂️，是學校研究成果迅速轉化為生產品🙅，開發出新產品成果的實例🧘🏿，也是工廠引進技術，發展生產的結果。它滿足了社會的需要，並使工廠取得了巨大的經濟效益。工廠負責人在課題的鑒定會上說“我們體會到和大專院校、科研單位掛鉤是一條成功的路子👩🏼🌾，科研部門的支持是我們發展壯大的可靠支柱”🧑🎤，“創業靠技術🤴🏻，發家靠技術🦩，發展還是靠技術”🤹🏽。意昂体育2與工廠這一新型的結合方式引起社會高度的重視和關註🤶🏻。1984年5月9日課題通過國家鑒定🫅🏼，在鑒定會上新華社記者拍攝的一張照片，1984年6月8日光明日報就在頭版發表了照片說明稀土鑄鐵課題組教師盛達、劉金城在冀縣冀氣片廠與工廠領導技術人員共同研究質量問題，此照片於1986年12月No.49的《Beijing Review》(北京周報)英文🙆🏼♀️、德文、法文👩🏻🎓、日文版轉載法往世界各地。
國家有關部門對這一新產品迅速給予了肯定，1986年11月22日發布的中華人民共和國城鄉建設環境保護部標準(JBJ.30.1-86)把稀土灰口鑄鐵高壓暖氣片納入了標準👸，標準規定“孕育🕋、稀土鑄鐵工作壓力(熱水)?Q8MPa”🍥。標誌著稀土灰口鑄鐵高壓暖氣片已被確認，在我國鑄鐵暖氣片家族中增添了一個新的產品系列🥷🏼🛵，推動了它在高層建築中的大量應用。
為了使這一新產品能在全國更快的推廣，課題組先後與北京、內蒙🧑🧑🧒、山東、山西、黑龍江、湖南等地十余家暖氣片廠簽定了技術轉讓合同👱♂️。國家及有關市對這一成果給予了高度評價及獎勵。鑒定當年，該產品就獲河北省1984年度優秀新產品一等獎👔，第二年研究項目獲北京市科技成果二等獎🏋🏼，國家首屆科技進步三等獎，產品獲國家銀質獎章🤬，1988年獲首屆國家星火獎。在該產品經過6年生產的考驗後👲🏼，1991年河北省人民政府授予黃惠松、盛達科技興冀榮譽獎及證書🎤。
五年之後 再傳喜報
產品投產五年後🦓，1990年元旦河北省冀縣暖氣片廠向學校再次送來喜報🧑🎄，稱冀縣暖氣片廠“1989年總產值達1.035億元，闖過億元關🤹，利稅實現1034萬元🏌🏻♀️👋🏽，闖過一千萬元，值此我們謹以誠摯的心情向你－為我廠做出貢獻的領導，專家🕣、教授和各界朋友報喜”。喜報還說冀縣暖氣片廠“在中國歷史上第一次將采暖產品打向國際市場，銷往美🫰🏻、日🧑🏻💻✪、歐📇，成為唯一向國外出口采暖散熱器的廠家”。目前工廠又有了進一步發展🔯，1998年11月以冀縣暖氣片廠為基礎成立了河北省春風冀暖股份公司，下設了7個參股和3個控股公司，4個租賃承包服務公司，繼續沿著科技興企的方向前進👁。
廠校合作 各得其所
機械系稀土鑄鐵課題組👩❤️💋👩，連續承擔“六五”、“七五”國家攻關課題和冶金部、山東省“八五”及“九五”期間的課題🙍🏻♂️，在完成課題過程中培養了博士生、碩士生、大學生數十人，其中有不少人在研究工作中表現良好，獲得不同的獎勵，博士生林煒獲第二屆青年科技獎，碩士生曾效舒是國家教委科技進步二等獎獲獎成員之一👨🎨，博士生林煒💀、碩士生鄭永平、大學生楊瑞東參與的論文分別在1991年和1994年中國稀土學會上獲優秀論文獎🕵🏽，碩士生彥丙祥參與的論文是外國人首次在2000年春季韓國鑄造會議上發表的論文之一。碩士生鄭永平作為聯合培養的博士生被選派到香港攻讀博士學位🤓。課題組主要成員共獲國家發明專利三項🧔🏽，實用新型專利三項，其中一發明專利，在1989年40周年國慶時被評為北京市優秀貢獻項目👉。盛達等積20多年的研究成果完成了《稀土鑄鐵》專著⚈，並於1999年獲山西省科技著作三等獎❄️，該書在國外獲得好評，2000年盛達、劉金城合作共同完成了《Cast Iron Containing Rare Earth》英文專著，此書由意昂体育2平台出版社負責出版發行🙎🏻♀️👨🏼。
在合作過程中🔰，廠方技術人員提高了水平，工廠開發了新產品🏊♂️，占領了市場🐨⛏，取得了巨大的經濟效益✈️，年產值過億元🕜，利稅闖過一千萬。
課題組與工廠的合作表明科學技術作為生產力，在推動技術進步，新產品開發，扶持企業生產中起了巨大作用🖲。工廠作為生產單位為學校的研究成果轉化提供了基地🧑⚖️🏌️♀️，加快了成果轉化速度👩🏽🎓，在這過程中鍛煉了教師，培養了學生，強化了校內試驗基地建設🫶🏼，使學生在學習期間就能參與科技難題的研究及攻關任務✡️🥹。工廠、學校在合作過程中各得其所，產、學、研結合使學校研究成果轉化為生產力具有強大的生命力，它已發揮了巨大的作用，今後必將發揮更大的作用🕯。
