文|江卿曻

编辑|江卿昇

前言

在长达30年的时间里，中国的高端制造领域被牢牢压制在美德日的技术封锁下，关键领域“卡脖子”问题屡见不鲜。

无缝厚壁钢管，作为核工业、航空航天和军工领域的“工业明珠”，价格高昂、难以获取，每吨售价高达数万美元，让我国发展备受掣肘。

但在这一困局下，北方重工的360工程仅用三年时间，成功打破垄断，造出了全球领先的3.6万吨一台钢铁巨兽！

这个举世瞩目的成就背后，有怎样的艰难历程？又是哪些技术突破，帮助我国实现从追赶到反超？

技术封锁下的突围

20世纪末至21世纪初，中国工业的整体实力虽然在许多领域快速增长，尤其是钢铁总产量一度稳居世界第一，但在高端钢材领域的差距却十分明显。

这种差距不仅体现在技术水平落后，更表现在对国外的严重依赖，尤其是无缝厚壁钢管，这种被誉为“工业明珠”的材料是制造大型装备的核心部件。

广泛应用于航空航天、核工业、军工制造以及石油化工等高端领域，然而这些钢管的生产制造过程技术门槛极高，需要依赖超大型垂直挤压机，而这种技术长期掌握在美国、德国、日本等少数国家手中。

这种技术封锁让中国不仅在工业上受制于人，更在成本上背负了沉重的代价，每吨无缝厚壁钢管的进口价格高达2万美元以上，而采购的周期往往要经过复杂的审查和漫长的等待。

一些关键材料甚至需要依赖美国威曼公司或德国SMS公司生产，限制性条件多、谈判复杂，供货的稳定性也无法保证。

多年来，中国曾尝试通过国际合作获取技术，但这些努力几乎全都以失败告终。

1990年代，中国曾向美国威曼公司提议购买一台重型黑色金属垂直挤压机，甚至愿意支付高昂的费用，但遭到了毫不犹豫的拒绝。

美国政府以“技术出口限制”为由，坚决不允许关键设备流向中国，随后，中国转而与德国SMS公司展开谈判，试图通过合资方式引进技术。

技术封锁越来越严密，中国的无缝钢管产业却逐渐陷入被动，对于每年都需要大量进口此类钢管的国家来说，如何打破这种局面成为一个迫在眉睫的问题。

2004年，在国家发展改革委、财政部等部门的大力支持下，北方重工集团启动了代号“360工程”的项目，正式拉开了自主研发重型垂直挤压机的序幕。

这一工程目标明确，制造出一台全球最先进的3.6万吨黑色金属垂直挤压机，并最终彻底打破美德日对无缝厚壁钢管生产技术的长期垄断。

但这绝非一项轻松的任务，当时中国的技术基础仍然非常薄弱，尤其是在高精度、大型设备制造领域经验几乎为零。

无论是设备的设计、生产，还是核心部件的研发和制造，全都需要从零开始，即便是以制造能力见长的北重集团，面对如此庞大的工程也不免感到压力重重。

垂直挤压机的设计要求十分复杂，其整体设备重达数千吨，涉及到上千个零部件的安装和调试。

更困难的是，中国当时几乎没有现成的技术资料可以参考，所有的研发过程都必须摸着石头过河。

尽管困难重重，但“360工程”的研发团队从未退缩，在项目的推进过程中，清华大学等顶尖科研机构也加入其中，攻克了一道又一道技术难题。

其中清华大学提供的“钢丝缠绕技术”成为突破的关键，原本用于火箭和导弹的军工技术，被成功应用到挤压机核心部件上，大幅提升了设备的强度、稳定性和使用寿命。

整个团队通过反复试验和优化，逐渐摸索出了完整的制造工艺。

三年的艰苦努力没有白费，2009年7月13日，全球最大、最先进的3.6万吨垂直挤压机在北方重工集团正式启动，第一根合格的大口径厚壁无缝钢管成功挤出。

然而这只是一个开始，技术突破固然振奋人心，但在高端制造领域，仅仅“打破垄断”远远不够，中国的下一步，是如何将这一技术优势转化为全球竞争力？

核心技术与工业创新

研发过程中，清华大学的“钢丝缠绕技术”成为重型挤压机成功的关键，这一技术最初用于火箭和导弹的外壳制造，其核心原理是通过将高强度钢丝缠绕在承载结构外层，增强部件的强度和稳定性。

在360工程中，研发团队首次将这一技术引入重型装备领域，它被应用在挤压机的上横梁、下横梁以及立柱部件上，不仅使整个设备的承载能力大幅提升，也大大延长了设备的使用寿命。

国外同类设备通常只能稳定运行20年，而中国的3.6万吨挤压机设计寿命达到30年以上。

钢丝缠绕技术的成功应用，不仅让中国的挤压机设备在性能上达到甚至超越国际水平，还大幅降低了设备的制造成本。

美国威曼公司和德国SMS公司生产的同类型设备，制造成本普遍在10亿美元以上，而中国3.6万吨挤压机的研发费用仅为3.4亿元人民币。

除了钢丝缠绕技术，研发团队在设备结构和加工工艺上也做出了多项创新，传统的重型挤压机设备由于体积庞大、零件精度要求高，在运输和安装过程中经常面临巨大挑战。

为解决这一难题，360工程的团队大胆采用了预应力坎合结构，这一设计使设备部件可以在工厂内分块制造，再通过“拼接”的方式完成安装，显著降低了运输难度和现场施工成本。

液压提升技术也是360工程的一大亮点，垂直挤压机的运行需要极高的压力，液压系统是整个设备的“心脏”。

研发团队通过优化液压回路设计和改进液压泵性能，使设备的压力输出更加稳定，同时能耗降低了近30%。

相比于欧美同类设备，中国的挤压机在节能环保方面实现了跨越式进步，这一技术突破，不仅让设备运行更加高效，也符合现代工业绿色制造的趋势。

在这次工程中，研发团队开发了一套机器人辅助安装系统，能够精准完成零件的搬运、定位和安装工作，这一技术的应用，不仅显著提高了施工效率，还大幅减少了人力资源的投入。

机器人辅助技术的应用，不仅为重型设备制造开辟了新的思路，也为我国工业智能化转型提供了宝贵经验。

在360工程完成后，这一技术很快被推广应用到其他装备制造领域，成为我国智能制造的重要标志之一。

3.6万吨挤压机的成功，绝不仅仅是一个单一工程的胜利，它背后，是我国重型装备行业整体制造水平的全面提升。

通过360工程，研发团队攻克了从核心部件铸造到整机设计、从精密加工到大型设备组装的一系列关键技术。

这些技术不仅用于挤压机，还被推广到其他工业领域，例如，在挤压机研发中形成的高精度铸造技术，后来被用于生产我国核电站的压力容器，显著提高了核电设备的制造水平。

与此同时，360工程还培养了一支具备全球顶尖水平的技术团队，这支团队后来参与了4万吨模锻压机、8万吨模锻压机、以及5万吨垂直挤压机等一系列工程的研发。

2012年，中国研发出了4万吨模锻压机，随后又制造出了8万吨模锻压机和全球唯一的6.8万吨挤压模锻双工位压机。

这些设备不仅具备更大的加工能力，还首次实现了挤压与模锻功能的结合，特别是6.8万吨双工位设备。

可以生产最大长度18米、最大口径1.5米的钛合金管材，为我国核电、航空航天、超临界火电等高端领域提供了坚实保障。

然而技术领先是否意味着市场的完全掌控？如何将这些技术优势转化为全球竞争力，进一步改变国际市场格局？

全球市场的逆袭

在3.6万吨挤压机成功之前，无缝厚壁钢管的全球市场几乎被美国、德国和日本的企业垄断，价格长期居高不下。

进口一吨无缝钢管的价格动辄高达2万美元，甚至超过许多高端汽车的售价。

3.6万吨挤压机投产后，中国迅速打破了这种局面，凭借低成本和高质量的钢管生产能力，中国企业不仅满足了国内市场的需求，还开始出口钢管到全球。

随着国产无缝钢管的大量供应，国际市场的价格被迅速拉低，从每吨2万美元的高价，下降到4500元人民币左右，这一剧烈的价格“崩塌”，直接让美德日垄断企业的利润空间大幅缩水。

对中国来说，这不仅是经济上的解脱，更是一种技术自立带来的自信，此前依赖进口的国内制造业，特别是核工业、航空航天和军工领域，如今完全实现了材料的自主供应。

而国际市场上，曾经以技术优势操控价格的垄断企业，不得不开始面对来自中国的强劲竞争。

2009年，3.6万吨挤压机刚刚投产时，生产的钢管主要是满足国内需求，在技术成熟之后，越来越多的国产钢管开始进入国际市场。

在过去，这些市场几乎完全由欧美和日本的巨头占据，但中国的钢管不仅价格更低，质量也完全达到了国际领先水平。

特别是在一些极端条件下使用的高强度钢管，中国的产品性能甚至超越了德国和日本的同类产品。

无缝钢管的出口，为中国创造了巨大的经济价值，仅此一项，每年为国家节省外汇支出约40亿元，并通过出口创汇数十亿美元。

无缝钢管的国产化，不仅帮助中国企业节省了巨额成本，也直接推动了多个高端产业的发展。

以火电行业为例，超临界和超超临界火电设备需要大量耐高温高压的特种钢管，这些钢管的性能直接决定了发电设备的效率和寿命。

在3.6万吨挤压机投产之前，中国火电设备的核心钢管几乎完全依赖进口，因此设备的建造成本居高不下。

而在国产钢管普及后，我国已经建成了超过100座百万千瓦级的火力发电机组，发电效率显著提高，成本却大幅下降。

更重要的是，廉价的发电成本直接惠及了百姓，成为中国电价长期保持低水平的一个重要原因。

在航空航天和军工领域，无缝钢管的国产化同样意义重大，比如，航空发动机的空心轴需要用高精度、高强度的无缝钢管制造，而这一技术曾长期被欧美垄断。

360工程的成功，使得中国在航空发动机的核心部件制造上实现了重大突破，从而推动了国产大飞机C919等项目的顺利进展。

此外钛合金和镍基合金等高性能材料的量产，也为我国航天、核潜艇、战斗机等国防装备提供了坚实保障。

中国制造的不仅仅是钢管，更是对全球制造业标准的重新定义，在360工程的基础上，中国企业相继研发了4万吨、8万吨模锻压机以及6.8万吨挤压模锻双工位压机。

这些设备不仅性能领先，还推动了全球制造标准的变革，以6.8万吨设备为例，它可以生产口径达到1.5米、壁厚270毫米的超大管材，这在世界范围内尚属首次。

结语

从“被技术封锁30年”到“三年突破垄断”，3.6万吨挤压机的问世是我国工业制造史上的一座里程碑。

正如雷丙旺所言：“真正的核心技术是花钱买不来的，”只有坚持创新，中国才能从制造大国走向制造强国。

参考文章

中国军网综合2017年4月28日《人过40不学艺?“中国垂直挤压机之父”40才起步》

规划发展局、信息中心2016年3月21日《兵器工业集团3.6万吨黑色金属垂直挤压机组研制打破国外技术垄断》

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