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【新时代 新作为 新篇章】3.6万吨垂直挤压机:大国重器 包头制造

3年攻关,2009年7月13日,3.6万吨黑色金属垂直挤压机在北重集团热试车一次成功,向世界宣告我们成功打破了少数国家对重型挤压技术的垄断。10年磨砺,2018年上半年,北重集团完成挤压无缝钢管1447支,一系列研发工作持续推进,“360工程”的经济和社会效益稳步提升。

实践证明,核心技术靠化缘是要不来的,只有坚持走自主创新之路,把大国重器掌握在自己手里,中国经济才能行稳致远。

化缘要不来核心技术

按照传统锻造工艺,一块12吨的钢锭要经过40小时才能锻造成钢管,且产生大量铁屑。而采用3.6万吨黑色金属垂直工艺,只要28秒就可以挤压成一根8米多长的厚壁无缝钢管,且不产生铁屑。

这是“大国重器”——3.6万吨黑色金属垂直挤压机的效率所在,其背后是科技创新的无穷力量。

时光倒转至本世纪初,那时我们无比羡慕这样的效率和力量。在2003年中国工程院《发展我国大型锻压装备研究》咨询组的调研报告中,明确指出“难变形合金挤压机在我国还是一个空白,已经制约了相关装备尤其是军用先进航空发动机的发展。”

需求不只来自航空领域。在电力大发展的时期,火电厂用厚壁无缝钢管市场也非常紧俏。

“面对尖端行业的巨大需求,国内供给可以说基本为零,完全依赖进口。按当时每吨2万多美元的价格计算,进口一根管的价格超过一辆顶级轿车。需求越大,我们的‘脖子’被外人‘卡’得越紧。”“360工程”负责人、中国兵器工业集团首席科学家雷丙旺感叹。

重型挤压技术是高性能、难加工材料的核心加工技术,工艺复杂、设备建造难度巨大。美国威曼高登公司对其形成长期独家垄断,并称其为国家的核心技术,不对外转让。而自称拥有设计能力的德国公司则漫天要价,令人生畏。

厚壁无缝钢管的国产化重任落在北重集团身上。作为共和国最大的火炮研制和生产基地,全国的火炮炮身大型锻件都出自这里,多年来,北重在特种钢制造领域积淀起丰厚的技术储备,并利用炮钢技术开发了大口径厚壁无缝钢管。但该技术锻造成实心钢锭,身管还要加工成空心的管子,效率比较低,同时面对大规格管材很难被加工的困扰。

面对巨大的市场需求和外国同行的封锁,北重集团没有退缩,主动请缨,提出自主研制3.6万吨黑色金属垂直挤压机这一大国重器。

自主创新打破技术封锁

2006年,“360”工程正式启动;2009年7月13日,3.6万吨挤压机热试车一次成功。三年艰苦奋斗,就完成了国外同类设备7年的工作量,迎来了打破国外技术垄断的欣喜,所有参研单位的工作人员沸腾了。

这一刻,是自主创新的胜利。“360”工程按照科学规划、自主研发、企校联合、技术领先的原则,各参战兄弟单位协同配合,全体参战人员克服技术、资金、设备、安装调试等诸多难题,一路过关斩将,最终取得成功。项目将清华大学研究了40余年的钢丝缠绕技术应用于3.6万吨挤压机的建造之中,实现了大型压机机架的重大创新,不仅为国家节约了大量外汇,还保证了项目的快速建成。

这一刻,是“产学研”立体生产模式的胜利。对“360”工程的共同愿景,连接了清华大学、中冶京城、中冶京唐、太重集团等“国”字号院校与企业集团,形成了不仅是甲方乙方的关系,而是一个共同追求成功的和谐团队,创造了集成创新的典范。

3.6万吨挤压机突破了压机设计、大型铸锻件制造、大尺度超重机架钢丝预应力原位缠绕、主油缸制造、超重机架整体安装、超大液压系统安装调试、设备安装调试等技术关键,创造了多项世界第一。标志着剖分组合、钢丝预应力缠绕技术在大型设备上实现了工程化,这为解决我国万吨级重型装备极端制造能力不足走出了一条新路。此成果为西安阎良4万吨模锻压机、江苏昆山3万吨模锻压机提供了坚实基础,由此可设计制造6万吨、8万吨,乃至10万吨的液压机,对促进我国制造业的振兴和制造能力的跨越式发展意义重大。

2011年,3.6万吨黑色金属垂直挤压机组通过部级鉴定,鉴定书中写道:“3.6万吨黑色金属垂直挤压机组的研制完成项目预期目标,整体技术水平达到了国际领先。”这台挤压机组研发成本3.4亿元,自研成本仅为国外报价的1/3。

2012年,《3.6万吨黑色金属垂直挤压机组》获自治区科学技术一等奖。2014年《3.6万吨垂直挤压工艺及装备》获中国机械工业科学技术奖一等奖。2015年,《3.6万吨黑色金属垂直挤压机成套装备与工艺技术研发及产业化》获国家科学技术进步奖二等奖。

“这个项目的成功不仅仅是一套设备、一条生产线的研制成功,也绝不是一个人的成功,是这个项目团队及国家高端制造领域的成功。”雷丙旺坚定地说。

把大国重器紧握在自己手里

3.6万吨黑色金属垂直挤压机堪称庞然大物,机架牌坊作为其最大部件,高22.5米、宽7.4米、厚5米,重量更达2692吨,站在它的面前,你会被大工业时代的恢宏气魄深深震撼,为包头这座工业城市的极端制造能力由衷点赞。

3.6万吨黑色金属垂直挤压机研制成功后,雷丙旺带领团队不断对工艺研究开发,先后突破了P91、P92、WB36等大口径厚壁无缝钢管产品及航空大规格粉末高温合金挤压技术等重型挤压工艺技术,围绕该装备的技术体系正在不断延伸。

如今,从包头,从北重集团出产的一根根无缝钢管跋山涉水,被广泛应用于国内近百台亚临界、超临界和超超临界火电机组的四大管道,彻底打破了国外同类产品在中国市场的垄断地位,被国家能源局确定为国产化示范产品。2018年,公司成功中标神华五彩湾和胜利两个超超临界项目,实现了与神华超超临界项目的首次合作,并取代了瓦卢瑞克、威曼高登“四大管道”产品在华能集团的地位。上半年,借助“四大管道”客户的认可度,公司累计签定订单近4亿元。

该装备承担的国防科工局大飞机材料专项《FHG96粉末涡轮盘材料研制及应用研究》课题,稳步开展了多个重大型号飞机发动机用高温合金的开发试验工作。在整个攻关过程中,不断优化工艺,克服了试制中出现的各种问题,实现了这一技术的跨越式发展。北重集团与美国Wyman-Gordon和法国阿布杜瓦,在世界上航空大规格粉末高温合金挤压技术上形成三足鼎立的态势。

目前,北重集团依托3.6万吨挤压机组,正着力开发蒸汽温度630℃电站G115大口径无缝钢管、蒸汽温度650℃电站sancro25大口径不锈钢管和蒸汽温度700℃电站大口径镍基合金管,已取得令人振奋的成果。公司已成为我国超(超)临界电站“四大管道”用P92钢管唯一供应商和630℃、650℃、700℃等新一代电站用大口径管材研发的排头兵,极大地提升着技术创新能力和市场竞争能力,确立了企业在超(超)临界机组用高端大口径厚壁无缝钢管的领先地位,树立起“包头制造”的良好形象。

“一家企业,如果能在关键时刻为国分忧,以国家需求激励自我发展,不断地去学习、去创新,她就会基业长青。”雷丙旺说。

(包头日报社全媒体记者:郭健)

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