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文|六六 编辑|六六前言
一台重达3.6万吨的巨型机器,能够生产出直径超过半米的无缝钢管,而这种技术曾经只掌握在少数几个工业强国手中。
北方重工的工程师们,花了三年时间攻克了这个世界性难题。这项技术是怎么改变了我国在全球重工业格局中的地位?
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花钱如流水
2000年前后,我国正处于大力发展能源工业的关键时期。火电站、核电站建设如火如荼,对大口径厚壁无缝钢管的需求直线上升。
这种特殊钢管可不是普通管子,它能承受极端高温高压环境,是能源设备的命脉。
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问题来了,当时这种高端钢管的制造技术只掌握在少数几个国家手中,主要是德国、日本和美国。我们完全依赖进口,不仅价格贵得离谱,还经常遇到"卡脖子"的情况。
有时候,即使出高价也买不到,或者对方拖着不发货,严重影响了我国能源项目的建设进度。
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一位从事电力建设多年的老工程师回忆:"那时候进口一批管子要等大半年,价格还特别贵,动不动就是上千万美元。更头疼的是,有些项目因为等不到关键管材,整个工程都得停工待料。"
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到了2005年,随着国家对能源安全的重视,科技部开始将目光投向重型装备领域,资金开始向这个方向倾斜。国家已经意识到,在关键核心技术上,必须掌握自主知识产权。
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接了个烫手山芋
国家决定投资10亿元,由北方重工集团牵头,研制世界级的大型垂直挤压机。要知道,当时全球只有德国、俄罗斯等少数国家掌握这项技术,而且都严格保密。
北重的工程师们几乎是从零开始,面对的是前无古人的技术挑战。
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这个项目的难度在哪?首先是设备体量巨大,总重量达到3.6万吨,相当于半个金刚石号航母的重量;
其次是精度要求极高,几万吨的巨型设备,精度却要控制在毫米级别;最后是技术复杂,涉及机械、液压、电气、材料、冶金等多个学科。
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北重的总工程师曾经这样描述他们的压力:"每天晚上躺在床上,都感觉有一块3.6万吨的大石头压在胸口。这个项目要是做不成,不仅是10亿打了水漂,更是辜负了国家的信任。"
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从2006年底开始,北重组建了一个精干的研发团队,平均年龄只有35岁。他们没有高薪,没有豪华办公室,只有一个共同的信念:一定要啃下这块硬骨头。
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工程师们差点崩溃了
"360工程"从立项到最终成功,最令人揪心的环节是铸件制造,尤其是那个重达1500吨的巨型机架。
按理说,铸造技术我国已经掌握了上千年,可是当需要铸造这种超大型精密零件时,传统经验完全不够用了。
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团队第一次尝试铸造,结果刚倒入铁水,模具就炸了;第二次尝试改进了模具,铸件却出现了大量气孔;第三次铸造出来后,在精加工过程中发现有夹杂物......
就这样,团队整整失败了七次!每次失败不仅意味着时间的延误,更代表着巨大的经济损失,单单一个机架的原材料成本就超过了3000万元。
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但北重的领导层没有退缩。他们一方面安抚团队情绪,一方面组织专家进行技术攻关。第八次尝试时,团队采用了全新的浇注方式和冷却工艺,终于铸造出了合格的机架。
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当1500吨的巨型机架被吊装到位那一刻,在场的每个人都激动得流下了眼泪。这仅仅是"360工程"的第一步,后面还有更多的挑战在等着他们。
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巨兽终于苏醒了
3.6万吨的设备由上万个零部件组成,像搭积木一样把它们一个个拼起来,这个过程异常复杂。
最大的难题是设备的翻转问题。垂直挤压机有些关键部件需要在安装过程中进行翻转,但这些部件动辄就是几百吨重。如何安全高效地完成翻转,成了一个世界级的技术难题。
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工程师们设计了一套复杂的吊装系统,利用多台起重机协同作业,成功解决了这一难题。这一创新方案后来还申请了国家专利。
除了机械部分,液压系统也是一大难关。挤压机工作时需要产生巨大的压力,这就需要一套超大规模的液压系统来驱动。
这套系统包含了数百个阀门、泵站和液压缸,任何一个环节出问题都会导致整个系统瘫痪。
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2009年7月13日这天,"360工程"终于迎来了热试阶段。上万名北重员工屏息凝视,当第一根直径508毫米的钢管被成功挤压出来时,现场爆发出了雷鸣般的掌声。
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这一天,中国正式跻身全球大型垂直挤压机制造国行列,彻底打破了欧美国家的技术垄断。看到中国如此快速地掌握这一技术,欧美同行确实傻了眼。
他们原本预计中国至少需要十年才能突破这一技术瓶颈,没想到北重只用了三年时间。
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一飞冲天
成本的大幅降低。以前进口一根大口径厚壁无缝钢管的价格高达上百万美元,国产化后价格直接降到了原来的四分之一。这不仅降低了国内能源项目的建设成本,也大大增强了我国钢管产品的国际竞争力。
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其次是产能的显著提升。北重的这台设备年产能达到5万吨,年创产值25亿元以上。而且随着工艺的不断优化,产品的成品率从最初的20%提升到了80%以上,大大减少了材料浪费。
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2010年底,第一批国产大口径厚壁无缝钢管被运往秦山核电站,这标志着我国核电关键材料实现了国产化。一位核电专家评价说:"这批管材的使用,让我们国家在核电技术上实现了真正意义上的自主可控。"
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到了2013年,北重生产的钢管开始出口到东南亚等地区。2020年,更大规模的5万吨级垂直挤压机在河北投产,进一步巩固了我国在这一领域的领先地位。
2023年,出口额突破1亿美元,中国制造的高端钢管产品已经远销全球40多个国家。
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更为重要的是,这一技术突破带动了下游产业的发展。火电、核电、石油化工等领域因为有了可靠且价格合理的国产管材供应,发展速度明显加快。我国从一个跟跑者变成了引领者,在国际市场上话语权大大增强。
结语
"360工程"的成功不只是一个设备的诞生,它代表着中国制造的崛起。从完全依赖进口到技术自立,再到引领世界。
关键核心技术必须掌握在自己手中,当我们拥有了自主创新能力,就能真正站在世界舞台的中央。在全球科技竞争日益激烈的今天,只有坚持自力更生、勇于攻坚克难,才能确保国家的产业安全和长远发展。
信息来源: 《中国重型机械制造技术发展报告》,中国机械工程学会,2021年12月 《北方重工集团技术创新案例集》,企业内部资料,2019年5月 《大型挤压设备的设计与制造》,机械工业出版社,2015年8月 《中国核电装备国产化进程报告》,中国能源研究会,2022年3月 《全球钢管产业格局变迁分析》,中国钢铁工业协会,2024年2月
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