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开拓创新打造高精尖,走好“专精特新”高质量发展道路

文章作者:作者 人气:发表时间:2023-10-16 16:35:30

过去十年,中国大型锻件行业在规模与技术上取得了长足进步,大型、超大型锻造装备不断刷新行业新标杆,部分尖端装备堪称世界领先。其中,大型模锻压机是衡量一个国家工业实力和国防能力的重要标志,世界上能研制的国家屈指可数。截止到目前,世界上拥有4 万吨级以上模锻压机的国家只有中国、美国、俄罗斯和法国。

680MN/260MN 多功能挤压/模锻机组(6.8 万吨多功能压机)是世界上首台(套)超大吨位的多功能液压机组,兼具挤压和模锻两个功能,挤压能力排名世界第一。其曾一举改变我国在垂直挤压高温合金、难变形以及大口径厚壁无缝管的长度方面有所限制的局面和航空航天、电力、船舶等行业所需高端模锻件依赖进口的现状。

开拓创新打造高精尖,走好“专精特新”高质量发展道路

打造“高精尖”

树立行业标杆

“努力打造世界级钛企业。”

“我们以全流程的角度,研发、设计和生产低成本高品质的钛及钛合金特种材料、零部件,并以此能力来帮助军工和轨道交通客户,解决他们的轻量化、可靠性、防腐蚀等方面遇到的工程挑战。”

乐都工业园北区的青海中钛青锻装备制造有限公司(简称“中钛青锻”)走廊的文化墙上,中钛装备“霸气”的愿景和使命彰显“不一般”;产品展示厅陈列的航空航天、船舶工业等系列高精尖展品昭示“了不起”。

钛是一种银白色稀有金属,具有重量轻、强度高、耐腐蚀等特征。

在锻造一车间,记者看到一辆叉车从炉内钳出通红的钛锭,机械手臂“接”住后递到挤压机下,反复敲打后这块钛锭挤压成需要的物理形状,为下一环节奠定基础。

“这台6.8万吨多功能挤压模锻机组是由清华大学设计,自主可控的国内首台设备,也是世界首台挤压模锻双功能系统,目前热挤压能力居世界第一。”

“这款正在量产的钛合金下横臂是某型战车悬挂系统部件,属一次成型产品,与原产品相比减重43%,防腐和疲劳性能可提高30%。”

“这款高温合金涡轮盘,材质是粉末合金/变形高温合金,主要用于航空航天发动机核心部件,属国家‘两机专项’重点项目,目前需要突破并掌握大尺寸棒材热挤压装备与涡轮盘等温锻造成型技术,验证成功后可使新一代军民两用大飞机发动机使用的粉末高温钛合金涡轮盘寿命翻番,累计飞行寿命由以往的500小时提高到1000小时,完全可与美、日、俄媲美,属解决‘卡脖子’工程,可打破国外长期技术封锁,替代进口、实现国产化。”

工作人员的简短介绍,清晰呈现出中钛青锻肩负“产业报国、工业强国”的工匠精神,生产环节更是勇当“碳达峰碳中和”的“先行者”“探路者”,率先改变现有碳排放格局,淘汰高耗能燃煤动力,改用电能和天然气基础上,研发制造出700℃超临界燃煤发电机组管道,该款产品采用比P91、P92更为先进的新型材料,使得燃煤发电机组管道承受温度提高50℃以上,经实际运行,预计供电煤耗可降低50克/千瓦时。这项技术的研发和产品的广泛应用,对我国实现火电结构调整、节能降耗、碳达峰碳中和目标,走持续绿色低碳发展具有重要意义。

“上述产品量产后,对高品质钛合金锭、高温合金锭将有1.5万吨/年的需求,可有效带动上游钛矿开采、模具加工,下游部件精深加工,能形成钛合金、高温合金熔炼、模具加工、挤压/摸锻生产、部件精深加工等产业链,预计20年周期可实现600亿元产业规模。”中钛青锻总经理李德清表示,这对青海新材料、装备制造业产业链极具带动效应,促进高质量发展具有里程碑意义。

国之重器,创新突破

在工作人员的带领下,记者走进一座高大明亮的厂房,首先映入眼帘的是680MN/260MN 多功能挤压/模锻机组的庞大身躯,设备上红色的“清华大学设计”字样清晰可见,由一台2.6万吨辅助锻压机和一台6.8万吨主机组成,配有高端冶炼、电渣重熔、机加工等生产线。

据介绍,该机组采用了具有国际先进、国内领先水平的预应力缠绕式框架结构的重型多功能模锻压机技术,可热挤压外径300 ~1500mm、最大长度18m、壁厚25 ~300mm 的各种钛合金、高温合金、高端铝合金、高品质不锈钢等新材料大口径厚壁无缝管材及大直径棒材。模锻能力方面,垫板尺寸4.2m×5.8m,适合生产各类大尺寸模锻件;设备拥有4 个主缸8 个平衡杠,让模锻产品的组织更均匀,成材率更高。

李德清告诉记者:“由于6.8 万吨多功能压机的强大挤压能力,具备火次少、产品一致性好、制造成本低等优势。像航空发动机涡轮盘、机匣等部件,采用传统锻造方法产品一致性很难保证,凭借6.8 万吨多功能压机独有的平衡杠设计,很好保证了产品一致性。整个挤压过程能够一气呵成,一整根的棒材、管材长度可达十多米,再切割成需要的尺寸,材料损失很少。”

据悉,中钛青锻成功挤压航空发动机涡轮盘FGH4096 粉末高温合金棒材,棒材直径310mm、长度约6500mm、挤压比达8:1,在同类规格棒材挤压比中位列世界第一。

自2018 年以来,中钛青锻先后突破了大直径粉末/变形高温合金棒材、大直径TA15 航空棒材、大口径TC4 无缝管管材、大口径细晶TP347H 不锈钢无缝管材、高品质硬质铝合金无缝管材等挤压技术难点。同时,还利用6.8 万吨大压机超大垫板尺寸的优势,研制生产了悬挂摇臂、调节板等多种规格航空大部件产品。

采访过程中,李德清向记者重点介绍了700℃超超临界燃煤发电技术项目的进展情况。

在国家700℃超超临界燃煤发电技术项目攻关中,中钛青锻主要负责主、再热蒸汽管道、旁路管道等厚壁大管道的制造。与600℃超超临界发电技术相比,700℃超超临界燃煤发电技术的供电效率将提高48%~50%,煤耗可再降低40 ~50 克/千瓦时,二氧化碳排放将减少14%。

目前,中钛青锻已完成多支700℃超超临界燃煤发电机组管道的挤压研制,采用比P91、P92 更为先进的新型材料,突破表面防护处理、穿孔、挤压与热处理等工艺难点。正在进行完成大管道制备及热处理工艺优化及固化,测试大管道的相关性能,修改完善管材制备企业标准,预计2025 年12 月完成大管道批量生产,并运抵华能玉环三期扩建工程项目现场。

开拓创新打造高精尖,走好“专精特新”高质量发展道路

绘就高质量发展鲜明底色

青海中钛青锻680模锻/挤压项目组不断在传承中创新,依托企业核心竞争力在国家大型工程领域为解决卡脖子工程提供重要支撑。

装备能力方面,中钛青锻拥有开坯、锻造、热模锻/挤压、热处理、加工、检测等完整的生产制造体系,具备化学分析、力学性能、金相组织及无损检测的能力。挤压能力方面,680MN压机的热挤压能力排在世界第一位,可热挤压直径1.5米、长度18米的各种规格钛合金、高温合金、高端铝合金、高品质不锈钢新材料大口径管材和大直径棒材,挤压口径是国内其他压机的1.5倍,压机精度高,挤压速度可控(1毫米/每秒至60毫米/每秒)。模锻能力方面,680MN压机垫板尺寸4.2米×5.8米,适合生产各类大尺寸模锻件;设备拥有4个主缸8个平衡杠,模锻产品的组织更均匀,成材率更高。

技术创新能力方面,青海中钛青锻拥有省级工程技术研究中心1个、省级企业技术中心1个;拥有专业的挤压、锻造、热处理及专家顾问团队,获得青海省科学技术成果2项;已授权挤压和模锻等实用新型专利25项,发明专利2项,另有5项实用新型15项发明专利已受理。拥有低温挤压技术、大变形比挤压技术、近净成型技术、材料熔炼到成型的全工艺链技术等专有技术,具备独立研发生产各种钛合金、高温合金等材料大口径无缝管材、大直径棒材及大尺寸锻件的能力。

“今年是全面贯彻落实党的二十大精神的开局之年,站在新时代历史潮头,青海中钛青锻作为高端装备制造业领域的国家级‘专精特新’重点企业,将夯实企业‘专精特新’高质量发展基础,促进青海省新材料和装备制造业转型升级和快速发展,并完善和服务于国家现代化产业体系布局。”李德清说。