20世纪90年代末期,中国的工业化进程中遭遇了一个巨大的“卡脖子”问题,深刻影响了国家的关键工程建设项目。电力、军工、航空等多个行业对大口径厚壁无缝钢管的需求飞速增加,但这类高端材料的制造技术却严重依赖进口。由于缺乏自主的重型挤压技术,国家不得不从国外高价购买这些核心部件。美国等发达国家的技术封锁,更让中国在这一领域的突破面临重重障碍。高规格钢管的价格甚至超过了顶级轿车,国家每年为此支出大量外汇,这无疑影响了中国独立生产火电设备、核电设施和军用装备的能力,也成为“中国制造”真正“腰杆子”问题的缩影。
然而,2009年7月13日,标志着中国突破技术封锁、迈向自主制造新纪元的一天。由中国兵器工业集团、清华大学机械系、北重集团等单位的精英技术骨干组成的“360工程”项目真正开始启动,旨在研发出全球最大级别的3.6万吨黑色金属垂直挤压机,进而实现大口径无缝钢管的国产化。这台重达数千吨的设备,不仅要求主油缸、液压系统、冶金技术等多领域的精密设计,还涉及到高度复杂的跨学科融合,堪称是中国工业领域的重大突破。
项目的领导者雷丙旺,作为中国兵器工业集团的首席科学家,以及清华大学机械系的博士,他带领团队扎根内蒙古包头,克服重重技术难关。用时仅三年,雷丙旺和他的团队完成了国外同行七年的工作量,在国内首次成功调试了3.6万吨的挤压机。2012年,设备成功进行全线调试,标志着中国具备了自主生产高端重型钢材的能力。这一成功,既是中国科技的胜利,更是中国独立自主创新的骄傲。
设备的研发过程中,雷丙旺团队面临着全程自主设计、制造和调试的巨大挑战。为客服设备庞大的结构、复杂的受力问题,他们打破传统的设计思维,开发出一套全新的技术体系。首先,他们在“剖分—坎合结构”方面取得了突破,将庞大的重型机架拆解成多个结构单元,分批精密加工后在现场组装,保证了设备的整体刚度和精准度。其次,主机外壁的钢丝缠绕技术要求技术人员将直径超过20毫米的钢丝均匀缠绕在设备上,误差控制在0.3毫米内,且整个缠绕过程长度超过11公里,工艺复杂程度可见一斑。
另一个重要技术突破则是“液压提升与安装系统”,通过液压同步顶升工艺,确保了百吨级部件的精准安装。特别是主油缸的滑移与对接过程,通过数字仿真和实际测量结合,成功完成了这项挑战。2011年年底,经过艰苦的技术攻关,设备核心构建完成,并顺利通过了首次系统试压。随后的1.5万吨穿孔液压机的安装,更是使整个生产线的联动调试进入了实战阶段。整条生产线实现了“从毛坯到精品”的全栈式突破,打破了国外技术封锁的桎梏。
这些技术突破不仅使中国摆脱了对外部的技术依赖,也带来了显著的经济效益与战略收益。仅仅投产前三年,国产设备便生产了7万吨高端厚壁钢管,大范围的应用于能源、装备制造、航空、舰船等多个领域,每年为国家节约外汇约40亿元,并为相关项目提供了可靠的保障。该项目获得了8项国家发明专利,荣获中国机械工业科技一等奖等多个荣誉,标志着中国在重型装备制造领域迎来了历史性突破。
雷丙旺和他的团队并没有满足于此,随着“360工程”设备的投产,他们的技术进一步扩展至粉末高温合金、航空专用材料等更高端领域。尤其是在航空发动机涡轮盘的技术攻关上,他们首次打破了国外的技术垄断,成功实现了国产涡轮盘的生产。2014年,国产航空发动机的试验阶段采用了由360设备制造的涡轮盘,这一突破直接打破了美国GE和英国罗罗等公司在该领域的技术垄断。
更重要的是,360工程不单单是一个单一项目,它慢慢的变成了国家高端材料自主创新的重要平台。如今,基于这一技术平台的相关项目正在持续推进,从核电主泵壳体到海底油气管道钢,中国的制造业已经从“可选项”向“首选项”转变。
雷丙旺曾在多个场合说过:“真正的核心技术,是花钱买不来的。”这句朴实无华的话,慢慢的变成了他领导团队攻坚克难、追求自主创新的精神写照,也深深刻在了中国工业自主奋进的征程中。