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徐庆莘:开创我校“材料科学”领域的科学研究工作

发布时间:2021-08-30  点击:

最初开展科学研究工作时,在研究方向的选择上,我们根据自身的实际情况,决定不触及非煤矿机械行业、不与非煤炭系统的工科院校争研究领地,于是选择了国内比较落后的煤炭机械行业,而且选择比较熟悉的机械设备作为研究方向。当年在枣庄煤矿薄煤层工作面劳动的体验,为我们选择研究方向奠定了基础,于是将采煤机械、刮板运输机等影响生产(设备)质量和煤炭生产的关键配件(零部件)—矿用圆环链、采煤机截齿、矿车三环链作为主攻方向。当时这三种配件产品在国际上已经有了严格的标准,我国尚没有自己的标准,只是沿用国际标准。而这三类配件,只有张家口煤机厂等大型煤机厂利用国产钢材生产的产品勉强达到最低级标准(A级)。国内其他大型煤机厂较普遍采用进口设备、进口多元合金高性能钢材生产矿用高强度圆环链(C级),价格昂贵。

三种产品的生产工艺都很复杂,而且因加热遍(次)数较多,内部组织非常粗大、混杂(系指材料内部金相组织),产品质量很差,因此服役寿命都非常短,这成为采煤机械、运输机械中的关键难题。

我们首选枣庄矿务局链条厂矿用圆环链进行研究,深入分析原因,找到了问题所在。于是采用微机控制代替人工操作闪光对焊机,保证了产品质量的稳定,调整中频加热链条加热淬火速度、水温、中频回火加热速度,包括淬火和回火加热线圈等参数。大约经过半年的努力,采用国产钢材(国产Mn、Mn-V系列低合金钢,价格非常低)、国产设备(国产闪光对焊机、国产中频加热设备)生产的矿用圆环链,首次达到国际先进的“C”级标准。

山东省煤炭局知道我们选择枣庄矿务局链条厂进行矿用圆环链产品的研究后,给予了全力支持,又了解到我们经费非常困难,就资助了3000元。山东省煤炭局向煤炭工业部汇报,煤炭工业部派员到枣庄矿务局链条厂进行了实地试验和检测确认。煤炭工业部在随后召开的全国会议上宣布:山东矿业学院和枣庄矿务局链条厂首次在国内采用国产钢材、国产设备,将矿用圆环链首次从“A”级提高到“C”级,达到国际先进水平;同时号召所有采用国产钢材生产矿用圆环链的生产厂学习、掌握该生产工艺,并提出请山东矿业学院向全国推广。煤炭工业部了解到我们的困难后,也资助了3000元。

山东省煤炭局、煤炭工业部6000元的资助,虽然只是一点点经费,但是基本能够帮助我们解困,我们就能够走出山东到全国的矿用圆环链生产厂家取经学习了。

为了省钱,我们乘坐火车硬座,去东北的旅客又特别多、车次非常少(乘坐济宁至三棵树的慢车,是我们唯一的选择),我们不止一次地从济南火车站一直站到吉林省四平市火车站再转车到辽源矿务局平岗煤矿(平岗截齿厂),而去河南鹤壁矿务局链条厂,则要坐9~10个小时的长途汽车。

大约是在1979年,国家提出评选“金质奖”“银质奖”产品,煤炭工业部准备申报,计划按照国家规定(零部件只允许报“银质奖”),整体煤矿机械申报“金质奖”,煤矿机械关键零部件申报“银质奖”。为此,煤炭工业部在北京召开全国煤炭工作会议,邀请山东矿业学院参加,会前煤炭工业部生产司负责人找到我们,提出煤炭工业部将选几种“配件”参加“银质奖”评选,其中有矿用高强度圆环链、采煤机截齿、矿车三环链,问我们有没有把握使这三种产品都达到“银质奖”水平?如果有把握,煤炭工业部就在大会上宣布这三类产品申报国家“银质奖”,如果把握性不太大,就暂时不宣布、不上报。此时距大会宣布只有短短的4个小时,已经没有商量的余地、没有考虑的时间,课题组紧急讨论,当机立断接受煤炭工业部的任务,保证在一年的时间内,拿下矿用高强度圆环链、采煤机截齿、矿车三环链三项(枚)“银质奖章”。煤炭工业部在大会上宣布,给了我们巨大的压力。不仅如此,当煤炭工业部知道我们已经在枣庄矿务局链条厂生产的矿用圆环链达到“C”级国际先进标准(国家“银质奖”的水平)后,又要求我们,既然能保证拿下三类产品的“银质奖”,就进一步为这三类产品制定第一个煤炭工业部标准吧!

我们只知道产品必须有标准,在以前只是研究产品如何达到标准要求,但是从未接触过,更没有参与过标准的制定,其难度之大远远大于对提高产品质量的研究。任务压下来,而且只有一年左右的时间,压力之大可想而知。说实在的,当时真的是咬着牙接受下来的。接下来的工作就是调研,几乎跑遍了国内所有使用这三类产品的矿务局生产管理部门了解产品使用情况,到生产厂家收集相关资料。煤炭工业部出面选择吉林省辽源矿务局平岗截齿厂和河南省鹤壁矿务局链条厂作为我们的实验研究基地。经过将近一年的奋战,矿用高强度圆环链产品质量通过国家检测,性能指标达到国家“银质奖”的要求,于1981年获得国家“银质奖章”。

对于采煤机截齿,我们改变原生产工艺,采用锻造余热淬火回火、等温淬火等先进工艺,彻底解决了原工艺生产存在的产品质量问题。矿车三环链也是改变原生产工艺和热处理工艺,产品质量得到提高。采煤机截齿、矿车三环链经过国家检测均达到国家“银质奖”指标要求,也荣获国家“银质奖章”。同时,我们为煤炭工业部起草的矿用高强度圆环链、采煤机截齿、矿车三环链三项产品的标准,经煤炭工业部主持召开专家评审会议讨论通过,正式成为煤炭工业部标准,填补了三项产品没有标准的空白(后来经完善上升为国家标准)。至此,煤炭工业部下达的两项任务—夺取三枚“银质奖章”、制定三项产品标准均圆满完成。直到今天,这三种产品基本上仍沿用着我们研究的工艺进行生产。

矿用高强度圆环链项目,1982年荣获山东省科技进步二等奖。接下来我们的团队再接再厉,数年之内完成数十项国家和山东省重大科研项目、自然科学基金项目,荣获数十项包括国家、省、市级发明奖在内的国家、省部级一、二、三等科技进步奖,国家发明奖填补了山东科技大学空白,取得了显著的经济效益和社会效益。我们创建的“表面工程技术”学术领域研究在山东省乃至全国都独具特色,首创的“高能粒子束(等离子束)学术领域”理论和应用研究取得了突出成就,开创了等离子束在材料强化领域应用的先河。“DLD-50等离子多功能机”(1996年10月;证书:6370342620117)被评为国家级新产品。

选自《科大故事》(2016年9月出版)讲述:徐庆莘 整理:孙国强