3.6萬噸垂直擠壓機:大國重器 包頭製造

3年攻關,2009年7月13日,3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機在北重集團熱試車一次成功,向世界宣告我們成功打破了少數國家對重型擠壓技術的壟斷。10年磨礪,2018年上半年,北重集團完成擠壓無縫鋼管1447支,一系列研發工作持續推進,“360工程”的經濟和社會效益穩步提升。

實踐證明,核心技術靠化緣是要不來的,只有堅持走自主創新之路,把大國重器掌握在自己手裡,中國經濟才能行穩致遠。

化緣要不來核心技術

按照傳統鍛造工藝,一塊12噸的鋼錠要經過40小時才能鍛造成鋼管,且產生大量鐵屑。而採用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。

這是“大國重器”——3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機的效率所在,其背後是科技創新的無窮力量。

時光倒轉至本世紀初,那時我們無比羨慕這樣的效率和力量。在2003年中國工程院《發展我國大型鍛壓裝備研究》諮詢組的調研報告中,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。”

需求不只來自航空領域。在電力大發展的時期,火電廠用厚壁無縫鋼管市場也非常緊俏。

“面對尖端行業的巨大需求,國內供給可以說基本為零,完全依賴進口。按當時每噸2萬多美元的價格計算,進口一根管的價格超過一輛頂級轎車。需求越大,我們的‘脖子’被外人‘卡’得越緊。”“360工程”負責人、中國兵器工業集團首席科學家雷丙旺感嘆。

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。美國威曼高登公司對其形成長期獨家壟斷,並稱其為國家的核心技術,不對外轉讓。而自稱擁有設計能力的德國公司則漫天要價,令人生畏。

厚壁無縫鋼管的國產化重任落在北重集團身上。作為共和國最大的火炮研製和生產基地,全國的火炮炮身大型鍛件都出自這裡,多年來,北重在特種鋼製造領域積澱起豐厚的技術儲備,並利用炮鋼技術開發了大口徑厚壁無縫鋼管。但該技術鍛造成實心鋼錠,身管還要加工成空心的管子,效率比較低,同時面對大規格管材很難被加工的困擾。

面對巨大的市場需求和外國同行的封鎖,北重集團沒有退縮,主動請纓,提出自主研製3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機這一大國重器。

自主創新打破技術封鎖

2006年,“360”工程正式啟動;2009年7月13日,3.6萬噸擠壓機熱試車一次成功。三年艱苦奮鬥,就完成了國外同類設備7年的工作量,迎來了打破國外技術壟斷的欣喜,所有參研單位的工作人員沸騰了。

這一刻,是自主創新的勝利。“360”工程按照科學規劃、自主研發、企校聯合、技術領先的原則,各參戰兄弟單位協同配合,全體參戰人員克服技術、資金、設備、安裝調試等諸多難題,一路過關斬將,最終取得成功。項目將清華大學研究了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。

這一刻,是“產學研”立體生產模式的勝利。對“360”工程的共同願景,連接了清華大學、中冶京城、中冶京唐、太重集團等“國”字號院校與企業集團,形成了不僅是甲方乙方的關係,而是一個共同追求成功的和諧團隊,創造了集成創新的典範。

3.6萬噸擠壓機突破了壓機設計、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。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,這為解決我國萬噸級重型裝備極端製造能力不足走出了一條新路。此成果為西安閻良4萬噸模鍛壓機、江蘇崑山3萬噸模鍛壓機提供了堅實基礎,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。

2011年,3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機組通過部級鑑定,鑑定書中寫道:“3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機組的研製完成項目預期目標,整體技術水平達到了國際領先。”這臺擠壓機組研發成本3.4億元,自研成本僅為國外報價的1/3。

2012年,《3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機組》獲自治區科學技術一等獎。2014年《3.6萬噸垂直擠壓工藝及裝備》獲中國機械工業科學技術獎一等獎。2015年,《3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機成套裝備與工藝技術研發及產業化》獲國家科學技術進步獎二等獎。

“這個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。”雷丙旺堅定地說。

把大國重器緊握在自己手裡

3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機堪稱龐然大物,機架牌坊作為其最大部件,高22.5米、寬7.4米、厚5米,重量更達2692噸,站在它的面前,你會被大工業時代的恢宏氣魄深深震撼,為包頭這座工業城市的極端製造能力由衷點贊。

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。

如今,從包頭,從北重集團出產的一根根無縫鋼管跋山涉水,被廣泛應用於國內近百臺亞臨界、超臨界和超超臨界火電機組的四大管道,徹底打破了國外同類產品在中國市場的壟斷地位,被國家能源局確定為國產化示範產品。2018年,公司成功中標神華五彩灣和勝利兩個超超臨界項目,實現了與神華超超臨界項目的首次合作,並取代了瓦盧瑞克、威曼高登“四大管道”產品在華能集團的地位。上半年,藉助“四大管道”客戶的認可度,公司累計簽定訂單近4億元。

該裝備承擔的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,穩步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。在整個攻關過程中,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。北重集團與美國Wyman-Gordon和法國阿布杜瓦,在世界上航空大規格粉末高溫合金擠壓技術上形成三足鼎立的態勢。

目前,北重集團依託3.6萬噸擠壓機組,正著力開發蒸汽溫度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。公司已成為我國超(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,極大地提升著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,樹立起“包頭製造”的良好形象。

“一家企業,如果能在關鍵時刻為國分憂,以國家需求激勵自我發展,不斷地去學習、去創新,她就會基業長青。”雷丙旺說。


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