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综述在我国的石油和天然气、化工、航空航天、核以及火力发电等等重要领域,都有着这么一根钢管的身影:它看似平平无奇,却可以承受高温、高压、腐蚀的恶劣环境,承担着锅炉和蒸汽管道、反应堆压力容器、输送高压流体等等关键且不可替代的任务——这就是无缝厚壁钢管。
无缝厚壁钢管的制造工艺极为复杂,世界上只有少数几个国家拥有可自主制造的能力。如今的我国对于无缝厚壁钢管的自主制造已经习以为常。
然而,在很多多年前,由于国外的技术垄断,我们在很长时间里都只能高价买入钢管。直到2006年,我国北重下定决心,耗时三年,投资30亿,才终于攻克了这一世界难题。
重型装备的技术垄断随着全球化的不断深入,世界成为了一个国际交流与竞争的舞台,挑战与机遇并存。在技术领域也是如此,哪个国家能优先发展出新技术,就可以在制造业遥遥领先,他国要想得到该技术生产的产品,只能通过高价购买的方式,于是拥有先进技术的国家也抢占了经济发展的先机。
因此,这些先进技术往往会受到垄断。21世纪初,我国的钢铁生产虽已经可以在世界排至前列,但在无缝厚壁钢管领域却严重受限。
要想生产无缝厚壁钢管,必须拥有大型垂直挤压机,才能同时满足精度与量产的需求。但当时大型垂直挤压机领域的技术被美国、日本和德国垄断着,我们的工业生产处处受制于人。
如何打破这一困境?要么向他国购买技术,要么与其他企业合资,要么自己造一台大型垂直挤压机。可是当时的我们没有图纸,也没有相关的生产经验,要想自己重起炉灶,难度实在太高。于是,我们优先尝试了向其他国家购买技术,以及合资。
然而,这一过程并不顺利。我们曾经向美国Wyman-Gordon公司提出愿意以重金购买技术的提议,却直接被拒绝;提出合资,也因美国政府从中作梗而取消了合作。
美国不行,我们又把目光投向了德国,与德国的SMSMeer公司洽谈合资,对方却狮子大开口,伸手就向我们索要10亿美金。
购买技术、合资的道路一条条被封死,一系列的挫折让我们意识到,要想打破技术壁垒,只剩下自主研发一条路。否则,主动权永远在别人手里,我们永远只能落于被动局面。
研发过程的困难重重2006年,由中国北方重工集团牵头,联合清华大学等数十家科研单位,“360工程”项目轰轰烈烈地启动了。
项目旨在自主研发出一台3.6万吨级的黑色金属垂直挤压机,以打破国外对于重型装备领域的技术垄断,特别是无缝厚壁钢管的制造技术的垄断。
研发从一开始就困难重重。由于国外对于此类设备的设计图纸和技术的严格保密,北方重工集团必须完全依靠自主创新,从零开始,摸着黑造设备。没有技术积累,没有任何相关制造经验,只有一本可供参考的1998年出版的《异性钢管生产方法》,此次任务可谓异常艰巨。
更何况,当时世界上甚至还没有3.6万吨量级的垂直挤压机。美国Wyman-Gordon的垂直挤压机组也只有3.15万吨——中国面临的是一个世界级的挑战,是一次“极端制造”项目。
怎么办?只能一次又一次地尝试。参照美国制造的垂直挤压机,解构欧美传统制造技术,北方重工集团重新培训了参与生产人员的技能,重新建构工艺工装技术,把整个行业能用到的新技术全部用在这个项目上,随时警惕不可预测的技术问题的出现,从最基础的原理开始,一点点啃下了这座大山。
在这个过程中,清华大学科研单位研究了四十多年的“钢丝缠绕技术”起到了重要的作用。这一技术可以使军工产品的外壳变得更加坚固,主要应用于火箭、导弹等领域。
北方重工集团的工程师把这一技术应用到了垂直挤压机的外壳上,给垂直挤压机也穿上了一层“铁布衫”,有效提高了设备的强度和稳定性,延长了设备使用寿命。
“360”工程的艰难成功终于,在工程师们的艰难攻坚下,在相关部门的大力配合下,全国上下一起协力攻克难关,在3年后的2009年7月13日,3.6万吨黑色金属垂直挤压机成功挤出了第一支合格的产品,我国厚壁无缝钢管制造技术取得了重大的突破!
这台垂直挤压机是当时世界上最大的同类设备,我国不仅成功打破了国外的长期垄断,还狠狠给了曾经看不起我们的外国企业“一巴掌”。
无缝厚壁钢管是一种没有焊接接缝的管材,其内外表面都非常光滑,为了抗高温高压、抗腐蚀,有着极高的质量生产标准。
在生产过程中,需要将原材料(碳素和铬元素等)加热至适当温度,之后放入设计精确无误的模具中挤压,再进行冷却、矫直、热处理等后续加工。
这一过程中,所有工序都需要极其精准的控制。加热时需确保材料有着良好的塑性,又不能导致其性能下降;冷却成型后也要保持温度的适宜,避免产生裂纹或其他缺陷,导致整个流程推倒重来。我们能从零攻克这样的技术,可以说是世界制造业历史上的一个奇迹。
有了自己的垂直挤压机和自主生产无缝厚壁钢管的技术,我国的相关产品价格大幅降低,原来每吨16万高价的钢管,此后只需5万左右即可买到。
这意味着相关领域的生产成本、维护成本大幅降低了,且使用材料的质量也更高了,这大力推动了我国制造业的升级和国防实力的增强。
结语“360工程”被视为我国制造强国战略的重要组成部分,也是我国制造业迈向中高端制造的关键步骤,成功提升了我国在全球重型机械制造领域的竞争力。
制造业是强国之基,而真正能决定一国制造业发展最关键的一点,正是自主创新。智能工厂、激光切管机、半导体技术、“手撕钢”、国产芯片……到今天,我国的科学家和工程师们仍然走在技术创新的道路上。正是因为他们翻越了一座又一座的大山,我国才能在国际竞争的丛林中屹立不倒。
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