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近年來，自治區全面貫徹落實中央關於深化科技體制改革的總體要求和部署，始終堅持把科技創新作為支撐和引領經濟社會發展的重要引擎，科技實力大幅提升，廣大科技工作者創新熱情空前高漲。近日，2017年自治區科學技術獎揭曉，累累碩果全面反映了我區科技創新水平和科技攻關能力，一項項重大科技成果正推動自治區科技事業進入飛躍發展的新起點。
從今天開始，創新內蒙古將聚焦2017年自治區科學技術獎勵。帶您走近那些獲獎的傑出科技人才和優秀科技成果，瞭解更多創新背後的故事。
圖 : 3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機（圖片來源於網絡）
一塊12噸的鋼錠，採用3.6萬噸黑色金屬垂直工藝，只要28秒就可以擠壓成一根8米多長的厚壁無縫鋼管，且不產生鐵屑。不僅實現了自動控制，而且打破了國內超（超）臨界發電設備耐高壓大口徑厚壁無縫鋼管之前90%依賴進口的尷尬局面。
這就是“國之重器”——3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機項目的“魅力所在”。
在中國兵器製造業中，赫赫有名的“北炮”——內蒙古北方重工業集團（隸屬於中國兵器工業集團有限公司）（以下簡稱北重集團）坐落在包頭市青山區兵工路上，“3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓與工藝研究”項目便誕生於此。
作為這個項目的帶頭人，現任中國兵器工業集團有限公司首席科學家的雷丙旺，也因此獲得2017年度內蒙古自治區科學技術特別貢獻獎。
雷丙旺帶領項目團隊歷時3年多，突破一系列關鍵工藝難題，開發製造出當時世界最大的3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機，鑄就萬噸級裝備製造的中國奇蹟。
該項目相關成果先後榮獲國家科技進步二等獎、中國機械工業科學技術獎一等獎和自治區科技進步一等獎，“垂直擠壓大口徑厚壁無縫鋼管制造方法”發明專利被評為內蒙古自治區重大自主知識產權成果。
打造
大國重器
重型擠壓技術是高性能、難加工材料的核心加工技術，工藝複雜、設備建造難度巨大。
“在上世紀90年代，大型無縫鋼管擠壓技術一直被國外公司壟斷，價格極其昂貴。按照當時每噸2萬多美元的價格計算，進口一根無縫鋼管的價格超過一輛頂級轎車，高昂的成本嚴重製約了我國火電業和製造業的發展。”雷丙旺一談到此事，便有切膚之痛。
2003年，中國工程院以師昌緒為組長對發展我國大型鍛壓裝備開展研究諮詢，《研究報告》明確指出：“難變形合金擠壓機在我國還是一個空白，已經制約了相關裝備尤其是軍用先進航空發動機的發展。”而那時我國超（超）臨界發電機組用大口徑厚壁無縫鋼管全部依賴進口，對能源建設和安全發展形成嚴重製約。
2004年，北重集團為解決國家關鍵材料的供應問題，尋求與發達國家開展“垂直擠壓大口徑厚壁無縫鋼管工程”技術合作。世界獨家技術壟斷的美國威曼·高登公司實行技術封鎖；自稱擁有設計能力的德國SMS Meer公司漫天要價。無奈之下，北重集團決定依靠自主創新解決技術瓶頸，雷丙旺不辱使命、勇於擔當，承擔了主持國家重大科技專項“3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機及工藝研究”的課題研究。
肩負重任的雷丙旺深知，擺在面前的是一條充滿艱難坎坷的長路。
這是一個全新的領域，作為當時世界上最大的垂直擠壓機項目，國內可借鑑的經驗極少，這讓雷丙旺“壓力山大”。
“當時可供研究借鑑的只有國外大型擠壓機產品的圖冊及前蘇聯的理論資料，國內相關理論資料只有上海異型鋼管廠與上海冶金專科學校編寫的一本《異型鋼管生產》。”雷丙旺介紹，就是這本《異型鋼管生產》對於他和研發團隊來說，也是如獲珍寶。
在一個全新領域重頭學起，談何容易。一摞紙、一支筆、幾本專業書，書越翻越舊，圖紙疊了一摞又一摞，他硬是用了2年時間，吃透了擠壓專業知識，為國產垂直擠壓機制造打下堅實的理論基礎。
隨後，為了驗證書本上學到的擠壓工藝，雷丙旺費盡周折聯繫《異型鋼管生產》的作者，最後找到了當時全國唯一可以生產小型異型鋼管的上海異型鋼管廠，通過模擬優化和縮比實驗驗證,成功完成了擠壓工藝設計開發,為設備研製奠定了工藝基礎。
在同事們的眼中，那時雷丙旺的工作狀態可以用“痴狂”來形容：手機24小時不關機，隨時接聽工作人員的電話彙報；連續3年沒休過假，一門心思撲在技術攻關上；研究技術資料時經常是一坐一上午，直到同事提醒到了午餐時間才恍悟，走在路上還不停地念叨著功率、壓力……
製造萬噸級重型設備是一個國家制造能力的標誌，涉及設計、製造、運輸、安裝等諸多技術難題，屬於“極端製造”領域。面對企業前所未有的科研攻關，雷丙旺深知只有加強產學研合作，採用集成創新的研發模式才能實現關鍵突破。從2006年開始，北重集團先後聯合清華大學、太重集團、中冶京唐等20餘家國家重點院校與企業組成產學研聯盟，其研發團隊聚積了我國著名金屬材料學專家——兩院院士師昌緒，清華大學鍛壓專家顏永年、林鋒、關任東，軋鍛專家張一弓，金屬擠壓專家魏軍，異型管專家蒙日昌、方源棟，工藝專家段素潔，油缸專家陳偉光等一大批金屬加工行業頂尖科研人才。他們將先進基礎理論和實際技術經驗相結合，經過系統論證，集智攻堅，在研製環節打破鍛壓設備傳統的設計理念和方法，成功攻克大口徑厚壁無縫鋼管擠壓工藝和重型擠壓裝備的設計、製造兩大技術難題，並在提高壓機主要承載部件疲勞壽命，控制零件單重，降低製造、運輸難度等多個方面實現了技術突破。
“項目進入關鍵期，怎樣把這個‘大傢伙’組裝起來，研發團隊為組裝犯難。”雷丙旺說，通過反覆驗證，他們將清華大學研究了40餘年的鋼絲纏繞技術應用於3.6萬噸擠壓機的建造之中，實現了大型壓機機架的重大創新，不僅為國家節約了大量外匯，還保證了項目的快速建成。
圖 ： 北重集團採用鋼絲纏繞技術對大壓機進行組裝（圖片來源於網絡）
2009年7月13日，這是雷丙旺終身難忘的日子。上午10時許，在經過多日細緻縝密調試後，3.6萬噸黑色金屬擠壓機正式進行首次鋼管擠壓熱調試。當看到擠壓機頂端冒出一截紅紅的鋼管時，現場沸騰了，掌聲歡呼聲此起彼伏，雷丙旺的眼圈也紅了。
圖 ： 北重集團3.6萬噸黑色金屬擠壓機正式進行首次鋼管擠壓熱調試（圖片來源於網絡）
“我們僅用3年時間，就完成了國外同類設備研發7年的工作量。”雷丙旺說，只有他們知道，這對他們意味著什麼。
“這個‘大力神’的成功研製標誌著中國從此打破國外壟斷，為超臨界、超（超）臨界火力發電設備製造等提供關鍵零部件。”據雷丙旺介紹，北重集團生產的P92鋼管在力學性能、顯微組織、無損檢測等主要技術指標方面與國外先進產品基本相同，國產鋼管的工藝質量水平已經達到國際先進水平，部分指標已經超過國際先進水平，能夠滿足不同標準體系的技術指標要求，完全可以替代進口P92鋼管使用。
3.6萬噸擠壓機的研發過程先後突破了壓機設計、大型鑄鍛件製造、大尺度超重機架鋼絲預應力原位纏繞、主油缸製造、超重機架整體安裝、超大液壓系統安裝調試、設備安裝調試等技術關鍵，創造了多項世界第一。它的問世，也標誌著剖分組合、鋼絲預應力纏繞技術在大型設備上實現了工程化，這為解決萬噸級重型裝備極端製造能力不足走出了一條新路。同時，此成果還為西安閻良4萬噸模鍛壓機、江蘇崑山3萬噸模鍛壓機研製提供了堅實基礎，由此可設計製造6萬噸、8萬噸，乃至10萬噸的液壓機，對促進我國製造業的振興和製造能力的跨越式發展意義重大，被列為我國新時期十大標誌性裝備之一。
破解
國外傾銷困局
全國首套3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機的建成使當時的北重集團如虎添翼。然而，壓機生產的P92特種鋼管一經面世，一些跨國公司就聯手打壓，對國內特種鋼管實施傾銷政策，他們利用其過去超額利潤積累的實力，實施低價競爭，使進口P92鋼管價格降至4.5萬元／噸。
是被動跟著降價掉進“價格陷阱”，還是正中對手下懷主動退出市場？
北重集團果斷拿起法律武器，向國家商務部提交訴原產於歐盟、日本和美國的進口P92鋼管傾銷調查申請。
2014年5月9日，商務部頒佈《關於原產於歐盟、日本和美國的進口相關高溫承壓用合金鋼無縫鋼管反傾銷最終裁決的公告》。經調查，最終裁定，在本案調查期內，原產於歐盟、日本和美國的被調查產品存在傾銷，中國相關高溫承壓用合金鋼無縫鋼管產業受到了實質損害，而且傾銷與實質損害之間存在因果關係。決定從2014年5月10日起，對原產於歐盟和美國的進口相關高溫承壓用合金鋼無縫鋼管徵收為期5年的稅率為13.0％～14.1％的反傾銷稅。
5月9日這一天，不僅讓國外跨國公司記住了北重集團，更讓中國民族工業記住了這個具有里程碑意義的日子。北重集團反傾銷訴訟的勝利，開創了內蒙古自治區和中國軍工機械製造行業的先河，是企業運用法律武器維護市場健康秩序的一個壯舉，打造了中國企業應對國際貿易爭端的一個成功樣本。
圖 ： 雷丙旺在生產現場（圖片來源於網絡）
面對反傾銷勝利帶來的巨大喜悅，雷丙旺卻保持冷靜，他深知，激烈的國際競爭永遠沒有盡頭，只會愈演愈烈，只有依靠科技創新，不斷深挖擠壓工藝，才能讓大壓機的活力得以延續下去，把發展的主動權牢牢掌握在自己手裡。
於是，在接下來的幾年中，圍繞3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機，以國產P92鋼管在百萬千瓦級超超臨界電站四大管道的應用突破為基礎，雷丙旺帶領團隊走上了一條新工藝、新產品創新之路。
2014年，北重集團圓滿完成南通電廠百萬千瓦機組四大管道P92國產化示範任務，標誌著國產超超臨界機組四大管道高端耐熱鋼大口徑厚壁無縫鋼管技術全面突破，北重集團成為P92無縫鋼管國產化示範項目首家提供單位。2015年，北重集團與工信部簽訂國家強基工程《超超臨界火電機組P92大口徑厚壁無縫鋼管工程項目》，獲得國家支持資金4980萬元。此後，北重集團又先後中標句容電廠等建設項目，實現了國家超（超）臨界火電站四大管道所需管材全部國產化的目標，徹底扭轉了國家超（超）臨界火電站建設所需P92管材長期依賴進口的局面，不僅為國家創造了巨大的經濟社會效益，而且顯著提升了企業高端管道的市場業績。
渦輪盤被稱為航空發動機的皇冠，是航空發動機中最關鍵的核心部件。然而材料不過關的問題卻長期制約著我國航空發動機性能的提升。
雷丙旺憑藉自己豐富的冶金技術經驗，決定創新大壓機的擠壓工藝，為國產航空發動機用渦輪盤生產高性能、高可靠性、長壽命的粉末高溫合金材料。
“當時我國粉末高溫合金材料體系和發動機用粉末盤製備工藝與歐美接近，但由於受到設備條件限制，粉末盤關鍵製備工藝之一的大變形量擠壓開坯技術一直無法實施。”據雷丙旺介紹，3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機研製成功後，北重集團就承擔了國防科工局大飛機材料專項《FHG96粉末渦輪盤材料研製及應用研究》課題，先後開展了多個重大型號飛機發動機用高溫合金的開發試驗工作。他們在攻關過程中不斷優化工藝，克服了試製中出現的各種問題，實現了這一技術的跨越式發展。現在，北重集團已成為世界繼美國Wyman-Gordon公司和法國阿布杜瓦公司之後，第3個能夠擠壓航空發動機高壓渦輪盤用大規格粉末高溫合金棒材的廠家，在重型擠壓技術領域佔據世界一席之地，具備了同國外競爭的實力。
“將大國重器掌握在自己手裡，確立北重集團在超（超）臨界機組用高端大口徑厚壁無縫鋼管研發製造的領先地位。依託該裝備，集團瞄準高合金耐熱鋼、不鏽鋼、高溫合金、鈦合金等高新技術產業核心關鍵材料，研發具有自主知識產權的高附加值產品，使公司軍民融合之路越走越寬廣。”雷丙旺說。
推動
軍民融合
3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機研製成功後，雷丙旺帶領團隊不斷對工藝研究開發，先後突破了P91、P92、WB36等大口徑厚壁無縫鋼管產品及航空大規格粉末高溫合金擠壓技術等重型擠壓工藝技術，圍繞該裝備的技術體系正在不斷延伸。
“過去只有美國、德國等發達國家掌握這些產品的製造技術，我國市場主要依賴進口產品，價格奇高，比如超臨界、超（超）臨界電站用管每噸在十幾萬元以上。 3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機項目投產前，進口電站用管的供貨期在一年左右，北重集團目前只需要三個月，價格也降為每噸2.5萬元到5萬元左右，僅此一項，每年就為我國能源企業節約近百億元開支。”雷丙旺說，堅持創新，軍民融合，帶動了北重集團轉型、壯大。
在國產P92鋼管在百萬千瓦級超（超）臨界電站四大管道的應用突破的基礎上，北重集團承擔“中國製造2025”強基工程-超超臨界火電機組P92大口徑厚壁無縫鋼管項目實施，項目總投資28000萬元，主要內容包括材料性能提升研製及試驗、生產工藝優化及產業化能力建設等。通過項目實施，使我國超超臨界火電機組P92大口徑厚壁無縫鋼管制造水平得到顯著提高，在原來小批量生產的基礎上，實現了P92鋼管的產業化，打通了P92鋼管國產化的“最後一公里”。
北重集團陸續承擔“華電集團句容二期百萬超（超）臨界火電機組國產化示範工程”四大管道、華能寧夏大壩電廠和華能煙臺八角超（超）臨界火電機組“四大管道”的生產。
目前，雷丙旺正帶領團隊依託3.6萬噸擠壓機組，著力開發蒸汽溫度630℃電站G115大口徑無縫鋼管、蒸汽溫度650℃電站sancro25大口徑不鏽鋼管和蒸汽溫度700℃電站大口徑鎳基合金管，已取得令人振奮的成果。北重集團已成為我國超（超）臨界電站“四大管道”用P92鋼管唯一供應商和630℃、650℃、700℃等新一代電站用大口徑管材研發的排頭兵，極大地提升了企業技術創新能力和市場競爭能力，確立了企業在超（超）臨界機組用高端大口徑厚壁無縫鋼管的領先地位，樹立了企業品牌形象。
回顧“3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓與工藝研究”項目一路走來的艱辛，雷丙旺表示，項目的成功不僅僅是一套設備、一條生產線的研製成功，也絕不是一個人的成功，是這個項目團隊及國家高端製造領域的成功。
人物簡介：
雷丙旺，男，漢族，1966年生於河北省寧晉縣，1983年9月進入內蒙古工業大學鍛壓工藝及設備專業學習，1987年7月獲工學學士學位，2005年12月獲吉林大學工程碩士學位。1987年7月加入內蒙古北方重工業集團，先後擔任助理工程師、冶金技術處室主任、工程師、高級工程師、技術部副部長、部長、副總工程師兼技術中心主任等職，曾任內蒙古北方重工業集團有限公司副總經理、研究員級高工 ，現任中國兵器工業集團有限公司首席科學家，中國塑性工程學會常務理事，中國重型協會大型鑄鍛件分會理事，中國動力工程學會材料專業委員會委員。
（科技宣傳中心）
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