为解放牌汽车用钢国产化立下汗马功劳
口述 | 姚贵升
整理 | 葛帮宁
首发 | 《中国汽车报》
出品 | 帮宁工作室(gbngzs)
姚贵升,一汽集团原副总工程师,一汽集团汽车用钢领域学术带头人,中国汽车用钢体系创建者。
1930年姚贵升出生在北京,1952年从唐山钢铁学院材料工程系毕业,被分配到中央财政经济委员会物资分配局。因其更愿意从事技术工作,1953年5月经工作调动,进入位于南池子76号的重工业部汽车局实验室材料部,在杨南生和支德瑜指导下工作。
为建设一汽,1953年姚贵升所在科室连人带设备一起调到长春。在一汽,姚贵升先后担任技术员、试验室主任、工艺处处长,1986年被任命为副总工程师,多次被评为厂级、市级、省级和全国劳动模范,获得国务院特殊津贴。
从事汽车用钢研发和材料技术管理50年,姚贵升成为一汽汽车用钢领域学术带头人,在载重汽车用钢的国产化,建立中国汽车用钢体系,以及合资引进轿车生产用钢国产化方面作出突出贡献。
1990年,60岁的姚贵升已到退休年龄,因工作需要延聘5年,后又返聘5年。此期间,他被上海宝山钢铁集团公司聘任为汽车钢板高级顾问。主要业绩有二:一是,使宝钢生产的汽车钢板用于国内汽车工业,提高国内汽车用钢板实际供给量。二是,提高国外引进轿车及合资生产轿车用钢的国内自给率。
2015年7月11日,姚贵升在长春寓所接受访谈。
01.
被“借”到一汽
我祖籍河北定兴。1930年我出生在北京,中学就读于北京育英中学(北京25中的前身),这是所私立学校,我家在北京海淀区,当时还是郊区,念书在灯市口,是闹市区,因为相距太远,所以选择住校。
育英中学收费很高,每次开学前,学费、住宿费和伙食费要一次性交齐。我和哥哥都在这里念书,家里压力不小。但因父亲的一个朋友在学校里做会计,交学费可适当宽限,或者晚些交,或者分批交,但不能少交。
1948年高考,我同时考取了两所大学,北京铁道学院(北京交通大学的前身)和燕京大学。解放后,燕京大学被北京大学合并,但解放前燕京大学是私立学校,学费很贵,我选择了北京铁道学院材料工程系。那时考大学,对专业概念不是很明白,也不知道将来会干什么,更没有想到会在汽车厂干一辈子。
大学4年,我经历了解放前的半年和解放后的三年半,换了两个地方。大四那年,赶上全国高校院系调整,我们转到唐山铁道学院就读。
在北京铁道学院念大一时,学校在府右街,当时北京还没解放,归国民党管,被解放军围城,但海淀区已经解放。从西直门到海淀要经过魏公村,魏公村有一个庙,是国民党和解放军的分界线。路两边都是庄稼地,谁也不敢乱走,怕埋着地雷什么的。我半年都没回家,直到北平和平解放,解放军进城,我才回家。
1952年大学毕业,最初我被分配到中央财政经济委员会下属的物资分配局。我们几个学工科的同学不愿意做管理,都想做技术,就多次给单位提调动工作的事。最终上面接受了意见,对我们工作进行调整。
1953年5月,我被分配到位于北京南池子76号的汽车局实验室,在材料部实习。汽车局实验室约有二三百人,从这里走出了一大批中国汽车第一代技术骨干,像吴敬业、刘经传、支德瑜等。当时搞汽车材料的有杨南生和支德瑜,都是从英国学成回来的海归。
1954年年底,我们整个科室都搬到长春。当时叫做“借”,材料部连人带设备全借给一汽,后就一直没还。因此,我只在北京待了半年,就跟着到长春,这一干就是一辈子。那时也没什么条件可讲,国家让干啥就干啥。
刚搬到长春时,一汽正在建设。我们先在师范大楼办公,后来搬到和平大路黄楼办公,都是日本人留下来的旧房子。从办公室到宿舍路很远,全是庄稼地。生活很辛苦,每个月只有少量细粮,其他都是粗粮。但年轻人建设新中国的劲头很大,干起工作来就不觉得苦和累。
一开始我在技术处,技术处后来又分成冶金处和工艺处。当时工厂组织结构都按照苏联模式设计,冶金处管热加工,如铸造、锻造、热处理等。工艺处管冷加工,如切削加工、冲压加工等。冶金处跟工艺处分分合合,最后合并成工艺处。
我被分到冶金处金属实验室搞钢材,之后就一直从事汽车用钢的研发和材料技术管理工作。幸运的是,从一开始我就在从国外留学回国的杨南生和支德瑜的指导下工作,他们除给我们讲课外,还教导我们做研究工作的方法。
为汽车用钢材国产化,金属实验室技术员都刻苦钻研,努力学习技术和俄语。每逢一些周日,我们这些年轻人就到当时的重庆路国营食堂进餐,然后到书店各自买几本外文书回来研读。
建厂时一汽人的创业精神,伴随我走过成长岁月,成为我在汽车用钢领域深入钻研的强大动力。
02.
解放牌用钢国产化
总结起来,我在解放牌汽车用钢国产化,建立汽车用钢体系方面做出一定业绩。
一是,提高解放牌汽车用钢的国产化。
解放牌汽车投产之初,所用钢材基本都是从国外进口,国内钢材自给率只有19%。这种情况不仅制约了汽车生产,而且还要耗费国家十分紧缺的外汇资源。
为改变这种情况,1957年,在冶金处金属试验室成立一个结构钢科研小组,与国内钢厂合作,将解放牌汽车用的主要钢材技术进行研究分析,比如齿轮钢、各种轴类用钢等。让相关钢厂试制,再拿到一汽试验。
经反复多次试验和试制,终于获得成功。再更改供应厂家,改国外进口为国内厂家生产供应,汽车车身用冷轧薄钢板当时由外国进口,直到金刚冷轧厂建成投产。汽车用钢国内自给率提高到98%,基本实现汽车用钢的国内自给,摆脱依靠进口局面。
二是,根据中国资源情况研发新钢种。
研发热轧低合金高强度钢板。解放牌汽车原设计车架纵梁和横梁分别用30Ti、08和20钢板冲压,强度低,不适合中国道路条件,有的仅行驶2万公里,横梁就开始断裂。我们与钢厂合作,先后用16MnL、10TiL和13 MnTiL分别代替30Ti、08和20钢板,于1958-1974年间投入生产。不仅解决车架寿命低的问题,而且因为新钢种强度高,钢板厚度可以减薄,单车节约钢材35公斤。到1998年,累计节约钢材4.5万吨,节约费用1.35亿元。
开发低碳轮辋钢。轮辋是异型断面型钢,原设计钢号为B3,每车耗用138公斤,1970年代轮辋在生产过程中对焊扩张工序开裂率为8%,大量钢材被浪费并严重影响生产。
一汽技术员会同鞍钢开发低碳轮辋钢,将含碳量由B3的0.14%-0.22%降至0.08%-0.14%,纳标后牌号为12LM,使扩张开裂率显著下降。车轮总成试验时,轮辋未发生疲劳损坏,说明含碳量的降低(强度降低)不影响车轮质量和使用寿命。
采用12LM后,每车减少废品损失9.3公斤。从1988年投产到1998年,10年间生产汽车100万辆,节约钢材9000万吨,节约费用约2790万元。12LM新钢种轮辋被全国汽车行业采用。
开发冷轧含磷深冲压高强度钢板。汽车车身用冷轧薄板牌号均为08AL,钢板强度低,消耗量大。1982年,我提出开展含磷冷轧钢板的开发,以减轻汽车自重节约钢材。
我们成立由一汽、鞍山钢铁公司、宝山钢铁公司组成的课题组,经过钢厂的冶炼、轧制,汽车厂的冲压、焊接等工艺试验,经过整车台架和道路试验,研制不同强度级别的06ALP、O8ALP、1ALP含磷钢板系列,并于1988年转产。这项课题获得国家科技进步二等奖。
随后,按照一汽和其他汽车企业的要求,宝钢与武钢分别试制成功BP340、BP380和P370、WP390等牌号含磷钢板,代替08AL钢板后,因含磷钢板强度高,钢板厚度可以减薄,钢材消耗可降低14%。
解放牌汽车单车使用67公斤含磷钢板代替08AL钢板,每车可节约钢材11公斤。从1992年到1998年,7年共节约钢材7700吨,节约费用2700万元。
03.
用锰硼钢代替镍铬钢
一汽自投产以来,仅用6年时间就实现了解放牌汽车用钢材的国产化。在结合国家资源建立汽车用钢体系方面,有很多创造性做法,其中之一就是镍铬钢的代用。
解放牌汽车自1950年代从苏联引进,在原苏联汽车用钢系统中,齿轮与轴类零件用钢是以镍和铬为主要合金元素的钢铁系列。镍和铬属国内稀缺金属,由于国内资匮乏,进口又遇到国外封锁,既威胁到汽车生产,又影响到机械制造业和冶金工业发展。国家科委多次发文,要求耗用镍和铬钢材的企业开展代用镍铬研发工作,并要求有关科研院所配合。
按照解放牌汽车的设计,每辆车消耗的钢铁材料折算后为:纯镍3KG左右,纯铬5KG左右。到1958年,我们在节约镍方面取得突破,汽车上镍的消耗已节约99.4%,主要是取消含镍缸套、取消缸体和缸盖铸铁中的镍,并将几个镍钢制造的零件改为铬钢。
但铬的消耗量仍然很大。每生产一辆解放牌汽车,要消耗含铬钢370KG,折算后每车要消耗纯铬3.8KG。除钢材外,还有缸体用的含铬铸铁324KG,折算成纯铬约1KG。
从1950年代末到1960年代初,不仅是汽车行业,国家要求整个机械行业都要开展镍铬钢代用。大家尝试了很多方案,由于我国锰、硼元素丰富,就用锰硼钢代替镍铬钢,成为当时的一个主要发展方向。
根据国家科委要求,一汽领导决定,在工艺处组建研发小组,有多名技术人员参加,在钢厂和科研院所参与下,开展代用镍铬钢材研究工作,针对两种用量最大的钢——18CrMnTi钢和40Cr钢进行试验。
经过试验室试验、小批量生产和制成零件的装车试验,我们从多个试验方案中筛选出一个方案,确定用40MnB(45MnB)钢代替40Cr钢,用20Mn2TiB钢代替18CrMnTi钢。
方案确定后,就要进行大规模试验,比如生产500辆车进行道路试验,这就需要钢厂供应200吨钢材。1960年正是国民经济困难时期,钢厂无力完成,试验钢材很难拿到。
当时一机部六局主管轴承和汽车,(六局就是汽车局)。一汽就给六局打报告,表示要试验代用钢,需要国家给200吨钢做试验。这个报告由六局上报给国家科委,引起聂荣臻副总理的关注。
1960年12月,聂荣臻同志给李富春、薄一波、王鹤寿和段君毅等同志的信中写道:“我国镍、铬都不足,需用铬钢之处甚多,不限于汽车一个行业,以锰硼钢来代替铬钢是一件大好事……我看以硼钢代替铬钢的试验很重要,是我国建立自己的合金钢体系的一个方面,拟请一机部组织试验,冶金部在材料上予以支持,最好能列入明年的计划中,使试验得到保证,至于制造出多少辆样品车来试验,请一机部决定。”
有了聂荣臻副总理的批示信,到钢厂订货就等于有了保证。一汽多次派我去钢厂联系锰硼钢生产。困难时期,乘车和住宿都不方便,去抚顺钢厂和本溪钢厂需要中途在沈阳转车,经常住有十几个人一个大坑的“大车店“和小旅馆。到车间了解锰硼钢冶炼情况时,钢厂安排夜班试验,我经常深夜从招待所步行到钢厂。
经过两年努力,1962年底,一汽从钢厂得到试验需要的200吨钢材。试验开始时还很难,试验零件改用20Mn2TiB钢和40MnB钢制造,每种零件只做200辆份。这200辆份要在大生产线上生产,为防止与现生产零件混淆,锻造工人必须在锻模上做出标记,印刻在试验零件上,便于把新钢种零件和现生产零件区分开来。
如何区分?在零件模子上刻字作标记,凡带字的零件就是试验零件。一辆车的试验零件大概有四五十种,都得这么做。如果锻造厂夜班打这个零件,试验员就得跟着上夜班。
200辆份零件打完后,到冷加工进行切削加工时,标记会被车掉,加工完后再把标记打上。装车时还得把各种零件拿出来,按要求装到车上,总成和整车也要做标记。
把200辆份零件装到500辆车上,把需要做试验的轴类零件,全部换成新钢。从新钢零部件的生产、装配到跟踪,都需要试验员跟进,所以做试验的同志很辛苦。零件生产过程需要和车间配合,但主要还是我们在跟。
装有试验零件的新车发出去后,我们还得记住这些车发到哪些单位,以后再到那个单位去调查。比如发到兰州某部队,就得调查跟踪这辆车,看它跑了多少公里。如果没有问题,就可以下结论。
1963年初,一汽用锰硼钢代替镍铬钢生产出500辆试验车,这些车分别发往青海、云南、四川、广东等地进行使用试验。经过3年多行驶试验和使用调查证明,一般里程达到15万-20万公里,有的已超过20万公里,试验零部件仍可继续使用,证明锰硼钢完全可以代替镍铬钢。钢厂也基本掌握锰硼钢的冶炼工艺。
1965年底,冶金部和一机部联合召开锰硼钢鉴定转产会,宣布试验成功,正式投产并列入冶金部标准。当时镍铬钢供应紧张局面得到解决,为一汽以及其他机械制造业生产创造了条件。
1966年,一汽将20Mn2TiB钢和40MnB钢投入生产,汽车用镍量减少到原设计的1%,用铬量减少30%。
以上新钢种研制成功并投入生产,使解放牌汽车用钢情况发生显著变化,载重汽车用钢走出适合我国资源情况的汽车用钢体系。但后来由于进口和国内生产情况的变化,铬钢仍在继续生产供应。
04.
可供借鉴的经验
我在一汽研究汽车用钢50年,从技术员一步一步走上一汽副总工程师岗位,多次被评为厂级、市级、省级和全国劳动模范,获得国务院特殊津贴。
这些荣誉中,让我自豪的有两个。一是,1966年被评为一汽五好标兵,实际就是第一代厂级劳模。紧接着就是文化大革命,因为是劳模,我一下成为受冲击对象,好在历史没问题,没受什么大冲击。
二是,1978年全国科学大会。一汽有两个人参加,张国良和我,张国良是八级工,管刀具研究。我因为在汽车钢材上做出成绩,获得全国先进科技工作者称号。
从1953年一汽建厂算起,有许多像我一样的技术员加入一汽,为一汽发展壮大做出贡献。我们之所以能在一汽成长,得益于几个条件。
其一,有适合年轻人的土壤。
我刚来一汽时,还处于建厂阶段,工作和生活条件十分艰苦,但学习气氛非常浓厚。几乎每天晚上,办公室都灯火通明。大家抓紧一切时间学习,甚至在用餐排队时,手里还拿着小卡片背诵俄文单词。
其二,搭建业务平台。
新钢材研发工作,试验开始时只用几十公斤钢材进行室内性能和少量零件的台架试验。而钢厂一炼钢,电炉一般是几十吨,转炉则是上百吨。在一汽领导支持下,试验多余的钢材在工厂内通过正常生产加以利用,避免了浪费。如果没有这样的条件,我们的研发工作不可能进行下去。
其三,倡导团队协作精神。
在新钢材研发中,汽车厂和钢厂技术人员组成合作团队,共同拟定试验方案,分析试验结果,组织转产鉴定,制定标准并投入大量生产。
工厂内部实验室与车间技术人员和生产工人同样是一个协作团队,除试验过程中的互相配合外,对试验结果,车间提出零件的加工性能,设计人员给出零件台架试验和整车性能的结论,技术人员和生产工人围绕共同目标紧密协作。
其四,提供大有作为的机遇。
以钢材技术为例,一汽开始投产时,提高国内钢材自给率是机遇。镍和铬元素供给紧张时,研究代用钢种是机遇。引进轿车后,开发轿车用钢是机遇。现在,一汽自主开发新能源和节能减排,也是一个千载难逢的机遇。
这几十年来,一汽用钢研发和应用始终走在行业前列,除历史因素外,我认为还有以下经验可供行业借鉴。
第一,在钢材料研究方面,应该有专业队伍和带头人。
一些规模较大的机械制造企业尽管也有技术中心,但没有专门搞钢材研究的队伍,没有业务带头人。在这方面,一汽和二汽做得比较好。一汽钢材研究带头人最早是支德瑜,他长期从事材料方面研究,也是这方面的专家。
第二,生产厂和钢厂必须密切协作。
任何一个钢种,无论研究也好,试验也罢,不能单独靠汽车厂或者钢厂,双方必须结合起来。在钢板方面,一汽跟宝钢联系非常紧密;在齿轮钢和轴钢方面,跟特钢合作密切。
第三,进行钢材试验必须依托大厂支持。
要研发一种新钢,钢厂转炉炼一炉就是几百吨,但试验时只能用几十公斤钢材做样品。除试验用外,余下的大量钢材要有能力消化,不能当废料浪费,有的做计划外钢材处理,有的汽车厂以代用方式投入生产,都会给双方生产管理带来很多麻烦。这就需要双方配合形成共同的工作平台,使研发和试生产顺利进行。
(顾民对本文亦有贡献)
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