包芯线大王的破圈往事

铸造是装备制造业发展不可或缺的重要环节,是众多主机和重大技术装备发展的重要支撑。自2000年起,中国铸件总产量已连续25年稳居世界首位,2024年我国铸件产量达到5075万吨,约占全球铸件总量的45%。其中,球墨铸铁产量1395万吨,占全国铸件的27.49%。

然而,规模领先的背后,中国铸造业长期面临“大而不强”的困境,高端铸件合格率与国际先进水平存在差距,核心铸造辅料如高端球化剂、保温冒口等高度依赖进口,成为制约中国装备制造业向高端升级的“卡脖子”环节。《铸造行业“十四五”发展规划》明确提出,球(蠕)墨铸铁件产量占铸铁件总产量的比例达到47%以上。

作为中国铸造用包芯线生产基地、国家级专精特新重点“小巨人”企业——禹州恒利来新材料有限公司,25年来以其在球化剂、包芯线等核心添加剂材料领域的专注与创新,悄然推动着一场关乎中国铸造业核心竞争力提升的静默革命。

禹州恒利来新材料有限公司-外景

一、千年铸造的现代化突围:从球化剂攻坚到国际第一梯队

铸造技术的历史可追溯至夏商周时期,《水经注》记载“夏禹始封于此,为夏国”,相传大禹治水后铸造九鼎,在“华夏第一都”禹州开启铸造史。早在两千多年前的西汉,中国就已出现了球状石墨铸件工艺,堪称世界冶金史上的奇迹。然而,现代的球墨铸铁技术,直至1947年才在国外研制成功。

在球墨铸铁生产中,球化及孕育处理是决定铸件质量的核心环节。球墨铸铁的孕育是指向铁水中加入一定数量的球化剂和孕育剂,通过球化及孕育处理使铁水在凝固时碳以球状石墨的形式形核和生长。球墨铸铁进行孕育处理的目的是为消除球墨铸铁的白口化倾向、消除过冷石墨、促进石墨化、细化共晶团及减少晶间偏析等。球化处理是球铁生产的基础,孕育处理是球铁生产的关键,孕育效果决定了石墨球的直径、石墨球数和石墨球的圆整度。

1990年,王迎战从检疫专业毕业,被分配到禹州市电厂的化验室工作。在那个市场经济初启的年代,这位性格内向的年轻人不得不走出舒适区,为电厂的硅铁合金产品跑销售。“当时我走向市场的时候,给别人递名片都浑身发抖。”王迎战回忆道。正是这段被迫“与人打交道”的经历,打开了他的视野,也让他在日后创业时,具备了难得的市场嗅觉。

王迎战 禹州市恒利来新材料股份有限公司董事长

国企改制的大潮中,王迎战选择自主创业。世纪之初,伴随着中国加入世贸组织,汽车、装备制造业迎来爆发式增长,铸件需求同步攀升。身处“铸造之乡”禹州,他敏锐地捕捉到球墨铸铁材料的市场缺口。

“球化剂好做,但能做好很难。”王迎战坦言。创业之初,氧化镁含量的控制成为他最头疼的技术瓶颈。为了突破这一关,他开始了漫长的“寻访专家”之路。

南京稀土研究所所长方星伯、郑州大学材料科学与工程学院系主任孙玉福等专家,先后成为恒利来的技术顾问。“球化剂好不好,关键看三点:致密度高不高、反应稳不稳定、元素吸收率均不均匀。其中,镁元素的控制是世界性难题,国外企业通过百年技术积累形成了壁垒,国内企业要突破,必须从‘凭经验’转向‘靠数据’。”孙玉福对技术的独到见解直指问题核心。

在方星伯、孙玉福等专家帮助下,恒利来球化剂品质不断提升,2006年已在行业内小有名气。正是这一年,恒利来与国内汽车水泵市场龙头南阳飞龙汽车零部件股份有限公司(生产中国约1/3汽车水泵、1/4汽车涡壳)建立合作关系。二十多年来,双方相互支持,恒利来凭借先进技术与过硬质量,成为南阳飞龙的核心供应商与战略伙伴。

如今,恒利来生产的“球墨铸铁”产品已处于国际第一梯队。从递名片时浑身发抖的销售员,到带领企业跻身国际第一梯队的创业者,王迎战的经历印证了中国制造业在基础材料领域的不懈攀登。

二、包芯线的突围之路:从“砸线明志”到填补国内空白

随着我国制造业转型升级和快速发展,以及国家“双碳”战略的实施,对铸造行业发展提出了新的要求。一方面,我国铸造行业开始向高质量和高效益方向发展,智能铸造、绿色铸造成为行业发展的新趋势;另一方面,行业发展中也存在着自主创新能力不强、少数关键铸件不能完全满足主机和重大技术装备的要求等问题。

“最初做球化剂,是因为电厂生产的结晶硅、硅铁是球化剂核心原料,加上本地有大量铸造厂,需求就在眼前。”王迎战很快发现,传统球化剂无法解决行业痛点,尤其是在球墨铸铁需求激增后,企业开始研发一种更环保、更精准的新型工艺——包芯线。

如果说球化剂是恒利来的起点,那么包芯线则是其走向全国的关键一跃。包芯线将球化剂、孕育剂等粉末包裹在0.2-0.6mm厚的钢带中,通过喂线机匀速送入铁水,既能避免元素烧损,又能减少废气排放,还能精准控制添加量。与传统的冲入法相比,在铁水处理上具有残余镁含量稳定、合金消耗量低、处理温降小、可大量使用回炉料、烟气可控等多项优点,在我国铸造企业的节能减排和提升产品质量方面扮演着重要角色。

恒利来敏锐地瞄准了这一技术方向。然而,转型之路布满荆棘。研发初期,因设备与工艺不成熟,频繁出现断线故障。“断线对铸造厂来说就是灾难。”恒利来总工闫启栋解释道,“铁水温度高达1500℃,断线后重新续接需要十多分钟,这段时间铁水温度下降,整炉就报废了,一炉损失就是十几万。”

面对20多吨不合格产品,创始人王迎战做出了一个令业界震撼的决定:全部砸掉重做。“没有好质量,企业要咱干什么?”这句对产品质量的诘问被写进恒利来的生产车间中,提醒着生产线上的每一个人。

这场“砸线明志”的背后,是企业对技术突破的执着。为解决断线问题,王迎战通过行业协会联系到铸造领域泰斗,当时已76岁高龄的庞凤荣教授。令人意想不到的是,庞教授给予恒利来的第一个重大建议,竟是砍掉一款当时利润近千万元的明星产品——“铁神一号”。

王迎战坦言,“当时很多人反对,但庞教授说‘做企业要对行业负责,这个产品并不能为行业创造真正的价值’,我们最终听了他的建议,果断放弃了这一块业务。”

这一着眼于长期价值与行业责任的决策,也深深打动着庞凤荣教授。他随后倾力相助,亲赴生产一线,根据实际情况设计了一套钢带缺陷与芯料填充的检测方法,并自制了检测设备,从根本上解决了包芯线的断线难题。目前,恒利来的包芯线每米粉重误差可控制在3克以内,远优于行业普遍的5克标准。其开发的智能喂线系统,更进一步保证了加入量的一致性。

在恒利来有一栋独特的办公楼承载着特殊的使命和嘱托。年逾九旬的庞凤荣教授,因其子女未继承其专业,便将毕生积累的书籍与仪器无偿捐赠予恒利来。在庞教授看来,这份毕生心血唯有安放于此,才能最大程度地延续其价值,为国家和民族的事业贡献更大的力量。

三、产业链协同:从“单一产品”到“解决方案”

随着环保意识的不断增强,喂线球化工艺逐渐替代传统的冲入法球化工艺,而在这个过程中,引发了行业内的大论战,不少用户都质疑包芯线给铸件带来了各种问题,为了回答和解决这些质疑,恒利来决心自主研发自动喂线机。

“当时最大的问题是‘线机打架’,客户不知如何适配,而且包芯线提升镁吸收率后,过高的有效镁反而导致铸件缩孔、缩松。”恒利来总工闫启栋道出痛点,解决方案便是降低包芯线镁含量、精准控制添加量,这不仅需要精确分析球化前的铁液成分,更需自动喂线机匹配定制化喂线方案。可彼时设备厂家与材料厂家“各自为战”,配合失当拖累铸件质量,恒利来虽出身材料领域,仍决心跨界攻坚,“还是找专家、靠专业人,核心难题不是设备外形,而是如何针对不同客户的铁液成分匹配喂线方案”。团队在试验工厂采集上万组数据,建立数学模型并通过软件优化,最终实现喂线参数的精准控制。

恒利来自动喂线机

自动喂线机与高品质包芯线的组合,成功解决了用户痛点,中集华骏(河南省最大铸造厂之一,产能10万吨/年)等头部企业纷纷将恒利来列为包芯线与喂线设备的唯一供应商、战略合作伙伴。“恒利来包芯线已达全球领先水平,符合国家需求”,依托中国铸造协会首席专家张伯明教授的推荐,恒利来作为中国铸协理事单位,成功申报并建成“中国铸造用包芯线生产基地”。

2018年恒利来主持的《球墨铸铁用球化包芯线》(JB/T13472-2018)行业标准正式发布,首次为该类产品提出技术要求、划定技术门槛;2024年,主持《铸铁用孕育包芯线》(JB/T14718-2024)行业标准再度落地——这两项标准,让包芯线从“无标可循”的新兴技术,变成了“有标可依”的规范化产品。经过20多年的技术沉淀与标准打磨,恒利来的“球墨铸铁喂线处理技术研究及应用”技术在2024年8月通过工信部权威评价,被认定为“国际领先水平”,填补了国内包芯线领域的技术空白,补齐了行业精细化发展的短板,为我国铸造辅料行业参与国际竞争提供了“标准底气”。

四、冒口破局:助力高铁攻坚,筑牢铸造根基

“十四五”期间,在中国高铁装备自主化的进程中,“高铁刹车盘”这一重要零部件的研发曾遇到棘手的技术难题。“这是安全性能要求最高的部件,内部不允许有任何缺陷。检测过程极为严苛,刹车盘样件需要在车床上一毫米一毫米地切削,每切削一毫米拍摄一张影像,单面厚度四十多毫米的刹车盘至少要切削三十五层,任何一层出现缩松、缩孔都意味着产品不合格。”。时任项目负责人韩建普在尝试各种方案均未取得满意效果后,连续三天夜不能寐,通过一位老领导的引荐,在晚上十点多拨通了恒利来董事长王迎战的电话。

了解情况后,王迎战当即承诺:“早上七点,我准时把冒口送到你的工厂门口。”冒口作为铸造过程中的关键部件,通过在空腔内存贮液态金属,在铁液凝固时进行补给,从而避免铸件产生缩孔、缩松等缺陷。当时,高性能的发热冒口主要依赖国外产品。

次日清晨七点,恒利来自主研发的高端冒口准时送达。随着检测车削一层层推进,“十一毫米、十二毫米……越往下,缺陷一点都没有”,这一困扰团队许久的技术难题终于得到解决。

恒利来之所以能迅速解决这一难题,源于企业早已布局冒口领域的自主研发。“当时冒口被国外所垄断,而我们企业的宗旨就是为铸造行业提供解决方案。”王迎战解释道。

然而,冒口行业长期存在检测难题。“冒口同时具有发热和保温的功能,这两个参数复合在一起,很难检测,没有相应的检测标准。”新中国成立后西安理工大学铸造领域的第二代传承人、深耕铸造行业五十年的袁森教授强调,“这在行业上是一个大问题。”面对这一行业痛点,恒利来创新性地提出了基于热分析曲线的检测方法,通过监测冒口发热过程中的温度变化,来反推其发热值、极燃温度、保温时间等关键参数。袁森教授评价道,“测试方法可信,是行业创新排头兵”

2017年,恒利来主导制定的《铸造用发热保温冒口套》行业标准落地,为行业提供了统一依据。随着标准的实施,恒利来的高发热冒口品质更加稳定,也指导更多企业生产出高品质产品,共同推动中国铸造业整体水平的提升。凭借在这一领域的持续创新,恒利来随后被中国铸造协会认定为“企业标准领跑者”,

站在“十五五”的新起点上,恒利来也迎来了新一代的回归。王迎战的女儿归国后,带着国际化教育背景与互联网前沿行业的历练,回归到家族企业与实体制造中来。这份来自英伦与互联网大厂的履历,最终选择扎根于中原的铸造之乡,让企业家精神薪火相传,让企业文化生生不息。

新望 中制智库理事长兼研究院院长

中制智库理事长新望表示,恒利来专注于上游新材料领域的添加剂生产,在行业中起到“关键少数”的决定性作用。企业一方面坚持自主创新,另一方面推行开放式创新模式,遇到技术问题便寻求专家支持,国内相关领域的专家均会前往企业提供指导、担任顾问,共同攻克技术难关。正是因为有一批像恒利来这样的企业,使得我国制造业的基础产业发生了很大的变化,所以下游的装备制造、汽车、高铁等产业才有了爆发式的增长。

从华夏第一都禹州源远流长的铸造历史中走来,恒利来以“恒创新、利民族、铸未来”为理念,其发展路径是中国制造业无数“隐形冠军”的缩影。它们不追求浮华的名声,却以其在细分领域的极致专注、持续创新与开放合作,在全球化竞争的深水区,默默地为中国制造“强筋健骨”,铸就着通向制造强国的坚实基石。

打开APP阅读更多精彩内容