本文转自:科技日报
广 告
中国一重:70载历程铸就制造业辉煌篇章
走进中国一重铸锻钢事业部水压机锻造厂车间,机器轰鸣,火花四溅。这里正在锻造一件重量超过600吨的钢坯,用于制造大型机械设备的关键部件。大国工匠、中国一重水压机锻造厂副厂长刘伯鸣说:“我们要弘扬劳模精神、劳动精神、工匠精神,不断提升自己的技能和素质,在创新创造上努力作为。”
今年是中国一重成立70周年。七十年深耕不辍,七十载笃行致远。70年来,中国一重坚持科技自立自强,培育制造强国澎湃动力,累计为国民经济建设提供机械产品600余万吨,开发研制新产品435项。中国一重在国家重型装备发展史上写下了浓墨重彩的一笔。
从百废待兴中走来
1954年,中国一重在一片荒芜的土地上应运而生。第一代一重人,在极其艰苦和困难的条件下,开启了轰轰烈烈的创业篇章。
从一纸蓝图到开工报捷,从原始苍凉的莽莽荒原到雄伟壮观的十里重机城,中国一重用短短3年多时间,完成114个工程项目、58.5万平方米建筑、5046台套设备的建设任务,建起了规模大、设计合理、装备先进的重型机器厂。
按照边基建、边准备、边生产的“三边”方针,中国一重成功生产出1150毫米初轧机、1.25万吨自由锻造水压机,完成中铝2800毫米铝板冷、热轧机和3万吨模锻水压机的自主设计和制造任务。
此后,中国一重成功研制水下及水面重大国防装备,葛洲坝二期“330工程”大轴交付使用,1700毫米冷热轧机、3500吨双点压力机等一批大型成套产品陆续出产,有效满足了当时国家钢铁、汽车等行业发展和国防建设急需。第一代一重人以艰苦卓绝的奋斗精神支持国家发展,实现产品设计制造的自主供给,为我国初步建成比较完整的工业体系奠定坚实基础。
1970年,中国一重为引进的板带材项目设计制造单机架镍板冷、热轧机组。
中国一重汇入改革开放洪流,对接市场经济,推动体制机制改革,开始企业转轨,积极走引进、消化、吸收国际先进技术之路,具备了与发达国家合作制造和自行研制高科技含量产品的能力,研制出一系列具有当代国际先进水平的新产品。
圆满完成宝钢二期2050毫米热带钢连轧机项目,三峡水轮机转轮叶片实现批量化生产,机械压力机、加氢反应器、核岛主设备等一批新型成套装备相继问世,有效提高了企业整体设计制造及管理水平……
中国一重持续加大自主创新力度,巴基斯坦恰希玛核电工程关键设备发运出厂,推动我国成为当时极少数能生产核电关键设备的国家。以中石化400吨锻焊热壁加氢反应器、鞍钢1780毫米宽带钢冷轧机生产线和1.5万吨自由锻造水压机为代表的“三大产品”荣获国家科学技术进步一等奖,自主创新成果集中涌现。第二代一重人以锐意进取的奋斗精神,有力推进了我国成套重型装备国产化自主化发展的历史进程。
体现极限锻造能力
70年为国铸器,中国一重深刻认识到,重器之重,不是物理之重,而是关键时刻能够力挽狂澜,发挥无可替代的作用,夯实国家安全基石,坚持独立自主。
对于中国一重来说,实现这一目标应具备极限锻造能力。
在富拉尔基国际一流的铸锻钢生产基地,正在浇注的精轧整体式轧机机架,钢水用量达到852吨。这仍未达到生产极限,该基地可一次性提供钢水960吨,生产最大钢锭715吨,最大锻件400吨。
在天津,中国一重拥有重型成套装备制造基地,可年产20万吨重大技术装备;在大连,中国一重拥有核电装备制造基地,可年产14台套百万千瓦级核电主设备。
近日,在500兆瓦(MW)冲击式转轮轮毂锻件交付现场,随着红绸缓缓落下,一座5米高的银白圆盘惊艳亮相。这是超低碳马氏体不锈钢全尺寸转轮体锻件,将运抵西藏玉曲河扎拉,用于水轮发电机组。
令人难以置信的是,这一采用270吨不锈钢锭制造的超大锻件,竟是整体成型的。“整体成型可以保证锻件良好的机械性能,但这对锻造过程提出了挑战。”该项目负责人芮守泰解释道。
钢锭重量达到了300吨级,锻件外圆尺寸接近5米。材料配比和制造工艺如何确定?面对这一极限锻造要求,芮守泰带领团队用时4个月,通过软件分析和实验验证不断调整方案,最终确定了这一超大超厚轮毂锻件冶炼、锻造、热处理关键工艺设计。
设计图纸在手,刘伯鸣在水压机锻造厂车间锻造奇迹。“转轮体轮毂锻件一旦上了水压机,就停不下来了!很小的一个环节出问题,都可能导致整个产品前功尽弃。”近年来,工业设备单体容量逐渐增大,锻件尺寸也随之增大,锻造需求不断逼近水压机邻近值,中国一重特别成立多个党员突击队,攻关“超大替打锻件生产攻关”“大锻件生产提速”等生产难题。
此次操作更是极限挑战,压机极限载荷和变形参数如何协同匹配?锻造温度区间窄、可锻性差、裂纹易萌生扩展怎么解决?如何确保超大截面不锈钢锻件均质成型?锻造区间极为狭窄,犹如“走钢丝”,必须在极短的时间内完成精确锻造。经过反复研讨,团队历时2个月,解决了我国超大型冲击式转轮制造技术难题,这一超大锻件也让中国一重自主研发水电站产品迈上新台阶。
直径6.76米异形加氢筒体锻件,20吨级650℃超超临界汽轮机用镍基合金转子全尺寸试制件……几年中,中国一重不断锻造出一个个奇迹,中国一重集团有限公司党委书记、董事长徐鹏表示:“新时代,中国一重坚持材料与装备并重,坚定不移做优做大,在核电、水电、石化等多领域彰显出强大的极限制造实力,为助推我国工业高质量发展贡献锻造力量。”
开启我国自主核电新时代
中国一重充分发挥工业母机战略作用,强化企业创新主体地位,服务国家重大攻关任务,打破了关键核心技术“要不来、买不来、讨不来”的困境,推动实现了我国成套重型装备从“跟跑”到“并跑”“领跑”的历史跨越。
聚变能被认为是人类未来能源的主导形式之一。中国一重作为开发生产核能设备的企业,见证了中国核电装备从无到有、从小到大、从弱到强的全过程。更难能可贵的是,他们开启了我国自主核电新时代。
“在4.2K的低温下,性能指标屈服超过1300兆帕,抗拉突破1800兆帕!”今年2月,拿到检测报告,聚变堆用高强韧性耐低温奥氏体不锈钢研制项目的科研人员,激动不已。材料关键性能指标达到技术要求,意味着中国一重为人造太阳科学装置研发的关键设备材料,取得成功。
为模拟自然界中太阳的核聚变反应,科研人员不仅要打造出1亿摄氏度以上的极高温环境,还得用高强磁场把高温等离子体约束在有限体积内。中国一重正在打造的线圈盒,就是让核聚变实现可控的关键部件。
制造线圈盒的高氮奥氏体不锈钢材料,此前从未在重达十几吨的锻件上使用过。如何保证材料在耐低温的同时,又能保持高强度、高韧性等诸多性能指标,是个巨大的挑战。
科研团队进行材料攻关,历经一年多时间,成功找到满足所有条件的成分配比及其关键制造工艺。
我国核电领域的飞速发展离不开中国一重贡献的硬核力量。2014年,中国一重研制出AP1000三代堆反应堆压力容器,掌握了第三代核电AP1000核反应堆压力容器的核心关键技术,助力国家实现独立建造核电站设备的战略目标;
2017年4月,中国一重研制的“华龙一号”——福清5号核反应堆压力容器水压试验一次成功;
2020年10月,中国一重完成“国和一号”反应堆压力容器的制造任务;
2023年,中国一重研制出民用一体化反应堆压力容器及压力容器与蒸汽发生器核心模块,应用于“玲龙一号”首堆,标志着我国在民用小堆技术上走在全球前列。
如今,国内在建核电站中,超过80%的核电锻件和70%以上的核反应堆压力容器都由中国一重生产。放眼全球,中国一重是全球少数兼备核岛铸锻件和核岛成套设备制造能力的供应商。
创新没有止境,中国一重正积极开发新核电技术,已在高温气冷堆、钠冷快堆等“四代”核电装备研制方面取得突破,并具备工程化制造技术。
加速培育新质生产力
中国一重因国家战略而生,因国家战略而兴。为加速培育新质生产力,中国一重优化产业布局,风电产业体系初步构建。
齐齐哈尔龙江县,辽阔的黑土地上,数十座高达百米的风力发电机耸入云端,巨大叶片与风共舞,轰鸣声低沉有力。这里是今年4月实现并网发电的龙江30万千瓦风电场,中国一重在龙江地区获得300万千瓦风电资源开发指标,截至目前,这里已经累计发电1.4亿度。
一路向东,距离风电场40公里的齐齐哈尔市富拉尔基区,就是中国一重风电装备生产制造基地所在。自“十四五”之初布局风电产业,中国一重以雄厚的装备制造为基础,短短几年时间已形成风机制造、风能资源开发和运维服务的完整风电产业链。
“我们看准了就抓紧干,2021年筹划动工,2022年投产运营。作为黑龙江省叶片制造公司,现在公司厂房内可以同时制造6套百米级叶片。”中国一重龙申复合材料有限公司党支部书记鲁雁鹏说。该公司不断改进工艺,提高制造效率,如今,一支89米的叶片从纤维浸润、叶片成型、切割修边到表面处理,只需3天。
如果把叶片比喻为风电提供动力的心脏,那么混塔就是支撑风电运转的强筋铁骨。在一重(黑龙江)风电混塔有限公司,“1+3”模式风电管片生产线正稳定运行,通过硬件设施和软件技术的完美结合,该公司为大规模、高效率风电混塔管片生产开创了全新视角。“一个标准管片产出只需20分钟,公司每天可生产一台混塔管片,在高效模具周转下,工人劳动强度大大降低。”该公司书记石功文介绍。龙江风电公司以2天一台塔的制造能力,每年将150台套混塔交付到基地周边300公里到800公里甚至更远的区域。
从东北到西北,中国一重不断拓展风电产业版图。
在东北风电装备制造基地,中国一重联合先进装备制造企业,组建“东北地区风电装备产业联盟”,打造龙江百亿级风电装备重要零部件和关键材料制造产业集群。
在正在崛起的西北风电铸件制造基地,中国一重开展风电轮毂、底座等高端铸件零部件的研发、生产、服务和迭代,为甘肃、蒙西、新疆和青海等西北地区风电产业提供重要支撑。
“中国一重以东北、西北两大风电装备生产制造为两翼,将不断推进风电核心能力建设,逐步走向全国。”徐鹏说。
迈上“数智一重”新征程
“推进数字化转型升级,是我们推动新质生产力发展的关键路径。”中国一重信息中心总经理张德全说。
近日,中国一重申报的数字化车间获评2024年黑龙江省数字化(智能)示范车间。如今,中国一重的大型设备已接入5G专网。走进轧电车间,34台数控机床都安装上了数据采集模块,通过工业互联网平台及5G+大规模数采,实现了机床联网、数据采集、能耗监测以及车间的透明化管理。
不同于车辆加工等大批量生产,对于装备制造业来说,单件小批难以组织量化作业,数字化转型着实艰难。张德全坦言:“我们从体系建设、系统建设、基础设施建设三方面同时发力,走出了一条中国一重特色发展数字化转型路径。”
中国一重通过建立多个异构系统与制造执行系统的高效数据交换机制,实现了生产流程的自动化、信息化以及数字化转型。车间内配备了先进的信息化系统,能够及时获取生产现场的实时数据,以报告和图表的形式直观反映当前或过去某段时间的生产状况,帮助生产部门做出科学有效的决策。
在研发中心,大数据、人工智能、数字孪生的运用大大提高了研发效率。“我国装备材料已经从研仿向原创转变,数字技术与材料科学的深度融合是我国装备材料实现弯道超车的重要途径。”中国一重天津研发中心研究员张雪姣介绍,2020年中国一重开发了大型铸锻件材料数据库平台,使得曾经掌握在个人手中的材料数据可传承共享。为了让这些数据产生更大价值,中国一重将平台数据融合机器学习等技术,打造基于数据驱动的大型铸锻件多尺度智能设计与研发平台。
在智能平台助力下,材料研发不断提速。曾经,确定材料成分配比至少需要几年时间,如今只需要一年甚至更短,典型产品研发制造周期缩短了40%。
“数智一重”的规划图已绘制。三年内,中国一重的研发设计要实现跨地域、跨专业的并行协同,生产单位全部建成数字化车间和智能生产单元,车间生产效率再提升15%以上。
在中国一重成立70周年总结大会上,徐鹏表示,坚决当好高质量发展主力军。中国一重将通过设备更新、工艺升级、数智赋能、管理创新,打造好重型装备生产制造基地,加快向高端化、智能化、绿色化发展,培育壮大战新产业,积极布局关系国家发展战略的具有前瞻性颠覆性的未来产业,为企业发展打造新领域、新赛道,增强发展新动能。
(高文超 吴桂欣)
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