大家伙儿看看这种厚厚的铁管,它是一种耐高温高压的厚壁特种钢管,主要供应哈尔滨锅炉厂、上海锅炉厂、武汉锅炉厂等各个城市的火力发电厂。

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作为一种超临界火电大口径厚壁无缝钢管,也被简单叫做P91、P92管,在最初没有国产化只能长期依赖国外进口时,价格平均在每吨16万元,有的单子甚至开到了每吨30多万。

如果中国不花高价从国外买这些管子,可以这样说,中国的火电、核电乃至整个电力行业都要受制于人,想要搞这些管子,就必须用到图中这样的“大型金属垂直挤压机”

当然最开始国内也造不出,因为实在太难了,大口径厚壁无缝钢管制造,是全球先进制造技术的极端领域,不是你想短时间内就能拿下的,特别是超万吨的黑色金属垂直挤压机。

在2009年以前,世界上所有的包括P92管耐高温高压厚壁特种材料,基本被美国威曼高登、德国曼内斯曼和日本住友三家巨头垄断,当时威曼高登搞出了全球最大的垂直挤压机——3.15万吨挤压机组。

当时中国发电设备基本每年需要10多万吨,基本都是高价从这几家公司买,而且国内航空发动机的高温合金涡轮盘,也需要这个玩意儿来造,军用价值也非常高。

当时国内专家提出了两种解决办法,一种就是用国内最传统的制造工艺,将钢材锻造成实管后,再进行钻孔,但这种办法加工出的无缝钢管品质很差,效率低成本高,超临界机组根本没法用。

于是我们另寻出路,从2004年开始中国兵器工业集团北重集团开始与美国威曼高登公司对接,先是提出花钱技术转让被拒绝,后来北重又提出合资合作,但当时美国又针对中国出台了一系列出口管制,这条路最后也被堵死了。

于是我们又将突破口转向德国的SMS Meer公司,这家公司更是漫天要价,光是最初步的设计方案就需要10个亿的投资,当时北重怎么可能拿得出那么多钱,两种解决办法到最后都行不通。

高昂的成本不仅让各地的发电厂痛苦不堪,更是严重制约中国火电和制造业的发展,于是从2006年开始,北重联合清华大学以及二十多家单位启动了360项目。

这个360项目就是中国自己造的“3.6万吨黑色金属垂直挤压机”,比当时美国威曼高登的机器还超出了0.45万吨,直接朝着厚壁特种材料的制高点攻坚。大家现在有空可以去查一本书——《异型钢管生产》。

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当时国内没有国外的挤压机可供拆卸研究,研发团队能查阅的理论知识就只有这本书,当时北重还请到了两院院士、金属材料专家师昌绪指导技术,除此之外,还有搞锻压设备的张一弓、搞金属挤压的魏军、搞异型钢管的蒙日昌,搞润滑工艺的段素洁等一大批国内顶尖的金属行业专家,聚集到一起专门攻坚。

最后是将清华大学研究了四十多年的“钢丝缠绕技术”创新用在了实验挤压机上,突破了欧美那种传统设计方法的枷锁,最后从设计和制造两大层面上,攻克了大口径厚壁无缝钢管挤压工艺和重型挤压装备。

2009年7月中旬,北重亲自用3.6万吨垂直挤压机进行了热试车,成功挤压出了中国第一根能用在超临界发电机组的特种厚壁无缝钢管,这也意味着我国在两个方面打破了欧美的长期垄断。一个就是重型挤压装备、另一个就是材料成型技术。

我们看这张图,这个巨无霸就是国产3.6万吨黑色金属垂直挤压机,其中包括一个垂直挤压机、一个1.5万吨穿孔制坯机和63套辅助热挤压生产的设备,要知道,我们从什么都没有,从一本书到一群人,仅仅只用了三年就搞出了当时全球最大最先进的黑色金属垂直挤压机。

2010年10月北重在完成工程试制后,就开始批量生产了,当时北重生产出的P92管,相比于从威曼高登的管子,直接将市场价从16万一吨干到了5万以下,而且3.6万吨国产垂直挤压机的成本只有3.4亿,比国外报价低了三分之一。

北重360工程每年生产高端大口径厚壁管材有20万吨左右,不仅让国家少花了40多亿,更是将这个市场的价格打了下来。

北重也凭借这台重型国产垂直挤压机,在2011年拿下了内蒙古自治区科学技术一等奖,在2014年拿下了中国机械工业科学技术一等奖、在2015年拿下了国家科学技术进步二等奖,在电力和航空发动机两个领域,给中国带来了装备的突破性进展,意义十分重大。

那么这台国产比当时美国威曼高登最先进的3.15万吨有什么过人的地方呢,仅仅只是吨位吗?

首先我们不要搞错一点,3.15万吨不是指装备的整机重量,上文我提到过,国产3.6万吨垂直挤压机用了清华大学搞了很多年的预应力钢丝缠绕结构,用在了图中的这个位置,使用这种结构使国产挤压机的整机重量仅有4000吨,而国外同等吨位的机器竟达到了1.4万吨。采用预应力钢丝缠绕结构,除了降低结构重量还降低了制造成本和安装成本。

其次国产挤压机采用了预应力剖分—坎合结构,相比传统的剖分—组合结构接触面抗错能力差、仅能承受较小剪力的缺点,新结构使得很小的零部件的接触面有很强的承剪能力,也就是说用这台巨无霸能造更小更精细的零件,比如说航空发动机的零件。

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北重就用了3.6万吨国产挤压机搞出了航空发动机高压涡轮的粉末高温合金板材,这使得中国成为继美国、法国后第三个能加工这类板材的国家。

最后国产挤压机还第一次用上了42兆帕压力的液压系统以及新一代高压直驱泵控系统,它能用变量泵的流量控制来对液压缸进行调速,还能用双向变量泵直接对液压进行换向,基本解决了传统挤压机节流损失和压力损失这一世界难题。

而在接下来的十年,中国一直是全球最大吨位垂直挤压机的霸主,2020年7月央视播出的纪录片《超级装备》就透露出了全球新一代最大的挤压机——宏润核装搞出的5万吨热垂直挤压机。

这个比3.6万吨国产垂直挤压机吨位还要大的家伙儿,能在几分钟挤压出一根重达25万吨的大口径无缝钢管,而且宏润核装还跟宝钢合作,研发出了国产新型钢种G115,这种新一代耐高温高压的大口径厚壁无缝管,就是用来替代P92钢管的,而且持久强度是P92的1.5倍,是中国在大口径特种钢材领域的又一次突破。

总体来说,我国重型金属加工设备和特种钢材材料在近10年来发展势头很猛,这也侧面反映了中国制造的高端实力,相信我给大家伙儿介绍的这些,能让大家了解中国重型加工设备的一些知识即可,感谢支持!