宏润超级装备5万吨挤压机显神威

 

十年磨砺  今朝亮剑

2018年6月29日，世界首台5万吨垂直挤压机──河北宏润核装备科技股份有限公司（简称宏润）5万吨垂直挤压机投运6周年。从2009年年初开始建设到2012年投运，再到投运后的一系列重大科技成果，这10年来的磨砺，让世界首台5万吨垂直挤压机这套超级装备重重描摹出绿色制造领域的“宏润传奇”。

十年磨砺，今朝亮剑。

因为宏润，世界首台5万吨垂直挤压机这一世界最大挤压机生产的高端P92钢管通过鉴定，标志着我国超超临界火电技术国产化的“最后一公里”被攻克，火电P92钢管全部依靠进口的局面被逐步撼动，进口的价格大幅度下降。

因为宏润，目前世界上最高温度参数（650摄氏度）的火电技术材料新一代马氏体耐热钢G115大口径钢管被研制成功，并已与宝钢开展首批国家示范电站用G115验证钢管制造，这对降低电站建造成本、抢占火电技术制高点具有重要意义。

因为宏润，被誉为“核电站心脏部件”的核主泵泵壳锻挤压工艺验证件试制成功并通过专家对工艺的评审，系原来铸造件的升级换代新产品，宏润超级装备是当今世界唯一可以挤压该产品的装备，这代表我国核电大型锻件制造技术达到国际领先水平。

因为宏润，我国第四代核电快堆示范项目核主管道即将完成科研试制，并组织产品制造，我国迄今最大核电规划项目石岛湾CAP1400核电站管道国产化任务落地，为浙江火电生产φ1067大口径二回路管道签约。宏润在世界高端装备制造行业逐步占据一席之地。

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这一切传奇要从宏润的超级装备5万吨垂直挤压机说起。

“作为机械制造业的一员老战士，我深感发展民族工业、赶超世界先进水平的责任重大和创业艰辛。多年来，宏润知难而上，勇于创新，实现了高端装备急需的关键部件国产化，为践行制造业强国战略作出了贡献。”谈到宏润5万吨垂直挤压机的发展历程，原机械工业部常务副部长陆燕逊如此表示。

　　超级装备何以诞生

引言：当宏润逐步打破相关产品完全依赖进口局面的时候，当共和国的老部长为宏润产品替代进口点赞的时候，当中央电视台、工业和信息化部联合推出的大型策划把镜头对准宏润的时候，当全国乃至国际上顶级的装备制造及上下游企业慕名而来寻求合作的时候，当相关部委及省市领导、业内同行甚至国外同行接踵而至、学习取经的时候，宏润掌门人刘春海常常为当初自己的选择感到欣慰。

随着国防、航天航空、电力、石油化工以及船舶工业的发展，大尺寸、高性能零件的制造技术已成为上述工业发展的瓶颈。

“大尺寸、高性能零件制造的工序之一是锻造，锻造不仅使其成形为所需要的尺寸形状，更重要是借助锻造成形过程中高的压力和大的变形程度，压实坯料中空洞与疏松缺陷，提高零件的密实程度，提高零件的晶粒等级，改善组织提高性能。”燕山大学机械工程学院教授任运来接受《中国电力报》记者采访时谈道。

据任运来分析，由于零件尺寸大、材料多为难变形合金、屈服应力极高，大吨位液压机成为其锻造生产不可缺少的设备，“这就像揉发面、蒸馒头一样，反复使劲揉搓后团成的馒头，蒸出来才又好看又好吃”。

宏润核装董事长刘春海接受《中国电力报》记者采访

2009年，刘春海看到，随着国内外经济形势的变化，比较落后的制造工艺技术和低等级产品，在市场竞争中的生存空间，已经越来越小了。而全世界绝大部分的耐高温耐高压大口径高端成型材料，都被美国、德国与日本的公司所垄断，需高价进口，受制于人。刘春海和他的团队觉得很憋屈，不服气，“外国人能搞出的东西我们为什么搞不出？要争这口气，要搞国产化，替代进口，打破垄断，不能老被外国人欺负”。

因此，他们把目光投向了核电、军工等领域用高等级钢管市场，萌生了建造5万吨垂直挤压机组的念头，设想采用更先进的工艺技术和能力更强大的设备，使企业产品向“高精尖、高附加值、大型化”方向转型。

已年逾8旬的赵敬彬是刘春海从武汉重工铸锻有限责任公司“请”来的，与重型装备制造业打了一辈子交道的赵敬彬全程参与了5万吨热垂直挤压机科技项目的设计、施工和生产，他深深体会到这个项目的难度之高：“5万吨垂直挤压机设备自重1万吨，光是印有设备的零部件清单的A4纸就厚达8公分。这套设备下面有一个体积更加庞大的液压体统和重达7000吨的混凝土底座，从技术设计到设备安装，国内外都没有成功经验，只能摸着石头过河。”

作为世界首台首套项目工程，宏润在设计施工过程中大力开展自主创新、集智攻关，全力攻克垂直挤压工艺、大型铸锻件的制造及大型热挤压模具等技术难题，采用先进的挤压工艺替代其他的制管工艺，这套设备突破了压机设计、大型铸锻件制造、超重整体机架安装、超大液压系统安装调试等技术关键，创造多项世界第一。

仅仅用了两年半的时间，所有压机主体、泵站系统、辅助设施的设计、施工、制造、安装、调试任务，全部按计划完成。而且实现了全部自主知识产权和全部国产化，没用国外一件零部件或进口电气元件。2012年6月29日，生产出第一支合格的大口径无缝钢管。宏润5万吨垂直挤压机项目主要由5万吨钢管挤压机和1.6万吨制坯机以及油泵——蓄能器动力站、增压器、液控系统、电控等多个系统组成。

《中国电力报》记者在宏润现场看到了挤压机和制坯机这两个威风凛凛屹立着的墨绿色钢铁巨人，还有那整齐排列着的59只深红色高大粗壮的蓄能器和排排列队的几十台液压主泵，再到压机地下室，110多套大大小小的阀块与各种规格尺寸、红蓝白色相间的高低压管道井然有序地联接在一起，密密麻麻，浩浩荡荡，令人眼花缭乱。

“这两个擎天柱是宏润的栋梁。宏润5万吨压力机组，在地上的高度为18米，地下22米，设备自高40米，再加上打入地下的地桩，共有100米。”刘春海向记者介绍道，这是世界上压力最大的压力机组。

“5万吨大型液压机装备组具有全部自主知识产权，它的设计、制造、安装调试与稳定投入生产，为我国大型液压机的制造以及大型锻造设备基地的建造积累了丰富而宝贵的技术、管理经验，提供了典范。”任运来撰文指出。

　　超级装备威力何在

引言：从普通的弯道、管头、锅炉、阀门到大口径、高质量的无缝钢管，从火电四大管道主要材料P91到P92再到G115，从核电二级三级管道到主管道再到核主泵泵壳，从火电、核电到航天、军工、石化、炼化、炼化工再到航母等相关领域，从一个县级工厂到院士工作站、博士后流动工作站再到全国管道基地、行业前沿技术孵化基地，宏润创造出一次次全省第一、全行业第一、全国第一、全世界第一。

“如果说上一轮创新注重的是单体规模的大型化以及一体化，那么未来的创新将会是形状上的个性化与精细化、材料上的高合金化、质地上的强韧化与高密化，要实现这些创新，非超级装备莫属。”中国第一重型机械集团公司大型铸锻件原总指挥王宝忠向记者分析道。在王宝忠看来，所谓超级装备对于成形而言，就是能够提供强大的成形力与成形速度，具备开阔的操作空间。

宏润自主设计制造的5万吨垂直挤压机组正是这种超级装备的代表。这套装备吨位大、工作台面大、开口达8.5米。该机组生产的直径1.32米、壁厚200毫米，长度12米的巨型无缝钢管，是世界上唯一的最大口径和厚壁的巨型管，填补了国际空白。

2017年9月19日，宏润与沈阳鼓风机集团核电泵业有限公司合作开展的CAP系列核主泵锻造泵壳挤压试制成功。2017年12月15日，CAP核主泵泵壳锻挤压成形工艺方案通过中国核工业勘测设计协会组织的专家评审。

“CAP系列核电主泵壳体采用奥氏体不锈钢锻挤压成形制造替代传统的铸造壳体，是一种颠覆性的创新，具有划时代的意义。”中国锻压协会秘书长张金在宏润考察时对宏润超级装备的威力赞不绝口。

中国科学院院士李依依在考察宏润核装后谈道：“泵壳挤压工艺验证成功，标志着宏润核装掌握了大型核电锻挤压产品制造的核心技术，同时，也标志着我国核电关键部件自有知识产权和自主制造能力的升级。”

记者了解到，相比铸造工艺生产的产品，宏润锻挤压成形工艺是一次传统制造技术的升级突破。相比自由锻造工艺，宏润锻挤压成形工艺克服了自由锻造投料多、锻造火次多、能耗大、成本高、加工周期长的缺点，是绿色制造的典范。

宏润承担的国家第四代核电主管道与裤型三通制造科研，是国家重大核电项目。宏润颠覆传统工艺，利用5万吨压力机，采用热挤压成形工艺，计算机数值模拟表明，这种规模的Y型三通只有在5万吨挤压机上能够实现全纤维成形，将大大缩短产品制造周期，产品各项几何尺寸、晶粒度得到保证。

据刘春海介绍，宏润还与中国一重合作，成功牵手我国迄今最大核电CAP1400核主管道研制，为优化CAP1400和AP1000后续项目主蒸汽管道和超级管道的设计和制造，提高设备国产化率奠定了良好基础。

据了解，宏润为CAP1400配套制造的超大口径厚壁无缝核级钢管应用于核电站主蒸汽管道，采用热挤压生产工艺，钢管长度达到12米，直径达到1067mm，壁厚52mm，是目前世界上独一无二的大口径钢管制造之最。因钢管规格尺寸特殊，项目专家组先后考察了大量国内外无缝钢管生产厂家，经现场见证，专家一致认为：宏润技术团队和5万吨垂直挤压机组的生产能力完全满足项目用大直径无缝钢管设计和制造要求。

“宏润5万吨垂直挤压机突破了管道在口径、厚壁和长度方面的制造瓶颈，形成了制造时间短、效率高、质量好的管道制造技术和能力，制造水平世界领先。”上海核工程研究设计院副总工程师施永兵认为，5万吨垂直挤压机的优势为核电主泵泵壳、主管道、斜三通、阀体等复杂设备和管道部件开辟了新型的制造途径，对大幅降低核电建设成本，提高核电建造水平和国际竞争力具有重要意义。

火电技术的进一步升级换代关键在金属材料。近年来，宏润与钢铁研究总院、宝钢特钢股份有限公司采用5万吨垂直挤压机成功完成了多轮次大口径厚壁G115钢管的工业化批试，综合性能优异，具备了工程化供货能力。

“G115是我国自主研发的可用于650摄氏度火电站的新一代马氏体耐热钢，综合性能处于国际领先水平。”钢铁研究总院教授、G115新型耐热钢发明人刘正东表在接受《中国电力报》记者采访时谈道：“G115是继P91、P92之后的更高级的火电四大管道材料，P91、P92是国外的命名代号，G115是咱们国家自主研发命名的。”

材料专家党耀星认为，从P91发展到P92再到今天G115的研制成功，可以看出宏润已经抢占了火电技术的制高点。

“宏润还试制出了700摄氏度超超临界火电机组用大口径镍基合金管，这个重大的转折意义深远，表明我国今后在航空、航天、石化、动力等领域大量难变形镍基合金的热挤压工艺有望突破，这将对我国经济发展和国防建设具有重大意义。”钢铁研究总院原总工程师程世长对宏润在火电管道材料方面的积极探索深有感触。

大口径厚壁钛合金管材制造一直是世界性难题，我国现在能够制造的钛合金无缝管材的最大直径在200mm以下，而宏润目前正在研制φ510×50mm钛合金管材。

钛合金变形温度区间窄，变形抗力大，既使是简单形状的锻件成形都非常难，更何况是球形锻件？但是，宏润已成功开发出舰船用钛合金球形容器。

借助于5万吨垂直挤压机这个超级制造平台，宏润在大口径无缝钢管生产上打破了国外产品的高价垄断格局，同时，还生产出当前世界上火力发电厂最高应用温度的电站用大口径管道，革命性地实现了核电主泵泵壳、核电主管道、斜三通、阀门体等复杂管道产品的一次挤压成形，把这些核电关键产品的使用寿命、可靠性和经济性提高到了一个崭新的阶段。

在众多专家看来，宏润的超级装备可以实现高合金钢、耐热钢等难成形材料的大口径无缝钢管和零件的挤压成形，也可以实现各种材料锻件的模锻成形，若与专用配合，还可以实现异形管件的内高压成形。宏润的整体生产线形成了以5万吨大型液压机为代表的大型锻造装备组，与其他辅助设备组合在一起，在世界范围内，成为大型高性能零件锻造生产的重要基地。

　　超级装备路通何方

引言：一项项技术难题相继攻克，一个个高精尖产品陆续落地，一份份合同订单郑重签约。10年磨砺，10年坚守，10年创新，让我们看到了宏润作为民企所具有的胆识和责任，看到了宏润谋变思进、敢为人先的创新意识，看到了宏润致力中国制造品牌的民族情怀。期待负重前行的宏润能够更多地享受到国家创新驱动战略的政策红利，能够在科技创新的伟大征程上持续释放超级装备的威力和魅力。

2018年6月 14日，宏润牵头承担的国家科技重大专项“核电大型复杂管件关键制造工艺及应用研究”课题，通过了工业和信息化部组织的专家验收。“本课题研究核电管道和大型复杂管件的挤压成形关键技术，将为发电（核电、火电等）、石化、天然气及机械制造等领域的高性能高品质大口径管材和复杂管件提供制造技术，市场前景广阔。”课题负责人、宏润董事长刘春海表示。

“宏润锻挤组合新工艺具有强大的生命力与应用前景，采用锻挤组合工艺制造的大型锻件一定是未来高端锻件市场上的新贵。”王宝忠曾撰文指出。

凭借着5万吨垂直挤压机组在难变形特殊合金管材、异形管件、带接管的球形容器等零部件近净成形方面巨大的装备优势，宏润与国内多家企业和科研院所进行合作，联合攻关，着眼于未来高端锻件发展方向。

近年来， 中国一重、中国二重、宝钢特钢、沈鼓核电泵业、上气上重铸锻、机械科学研究总院、中国原子能研究院、中国核动力研究院、上海核工程院、中科院金属研究所、中广核工程公司、湖南湘投金天钛业等单位，相继与宏润联手，签订了合作协议，共同在核电、军民融合等领域，联合开展核电主泵泵壳、核电主管道、快堆管道、大口径核级管道、高温合金管道、大口径镍基合金管道、大口径钛合金管道、大型船舶用S90曲轴拐等产品的研制与市场开发。这些研发项目，有的已经取得了成果，有的正在进行之中。在项目研发中，充分显示了5万吨挤压工艺的不同寻常之处，证明了它的价值。

中核集团科技部主任钱天林曾实地考察过5万吨垂直挤压机。“我所关注的小型核电站主设备制造成本和加工周期问题，在宏润看到了希望。宏润类似产品的制造经验及独特的挤压工艺为我们提供了全新的解决方案。”钱天林表示。

据中核新能源莆田有限公司总经理陈捷介绍，经多次调研交流，他们拟就小堆压力容器采用锻造热挤压成型工艺与宏润展开合作。他们认为宏润可从反应堆主泵接管作为切入点开展工作，进而获取核一级设备制造资格，向装备制造业金字塔顶端迈进。

“当前燃煤发电领域节能降耗方面至少还有25-30g/kWh的发展空间。若未来成功研发高温铁素体和镍基合金材料，兴建700℃等级燃煤发电机组的供电煤耗可比当前最先进的600℃等级燃煤发电机组供电煤耗下降约15-20g/kWh。”相关资料显示，加快高温铁素体和镍基合金材料研发以进一步提高蒸汽参数，实现燃煤电站的深度节能减排，空间巨大。

不论是国内还是国外，5万吨大型液压机设备组，都属于特大型液压机装备，在现在与未来装备制造业中，都将大显身手，展现出不可替代的重要作用。目前，国内生产的大型船用曲轴锻件一般采用相对简单的弯制法成形，所以材料利用率很低，制造成本较大，进口比例较大，有些型号的大型曲轴甚至全部进口。宏润研发的大型船用S90曲轴是全球最大型号的，挤压成形工艺可节约材料40%左右。采用锻挤结合工艺将原有自由锻造成形的大口径阀门体创新为挤压成形，锻件重量从10吨降至4吨，节约材料60%。

“宏润当前的主要产品是大口径无缝钢管，各种管件，锅炉压力容器，风电塔筒等。但用不了多久，大型特种合金管及难变形金属材料近净成形锻件，将成为它的主导产品。”赵敬彬对宏润未来产品发展方向分析道。

“科技创新2030—重大项目”是国家面向2030年选择的一批体现国家战略意图的重大科技项目。在此项目“重点新材料研发及应用”中明确提出：“重点研制碳纤维及其复合材料、高温合金、先进半导体材料、新型显示及其材料、高端装备用特种合金、稀土新材料、军用新材料等，突破制备、评价、应用等核心关键技术。”

《“十三五”国家科技创新规划》中强调，科技创新2030—重大项目与国家科技重大专项，形成远近结合、梯次接续的系统布局。并且明确提出，在先进制造领域，形成涵盖基础材料、关键技术、重大战略产品和装备研发的整体布局。

之前国家发布的《能源技术革命创新行动计划(2016~2030年）》中明确指出：“鼓励民营企业开展能源技术创新，积极承担国家能源技术创新任务。完善能源领域中小微企业创业孵化等创新服务体系，鼓励能源领域中小微企业加大研发力度，激发‘大众创业、万众创新’良好局面。”

作为拥有世界级超级装备的民营企业宏润，乘政策东风，勇于抢占火电技术的制高点，积极攻关核电站“心脏部件”及主设备，全力以赴攻关材料领域关键技术，以敢为人先的创新精神和致力国产化的民族情怀，推动企业科技发展迈上新高度，推动行业技术进步进入新境界。

“秉承‘发展创新、追求卓越’的精神理念，致力于通过技术、产品和工艺创新推动企业可持续发展，在此基础上，变被动创新为引领创新，从而带动行业技术水平的整体提升，提高中国在世界装备制造领域的地位，拥有更多更权威的话语权。”王宝忠对宏润未来的发展充满期待。

由五万吨设备挤压完成的无缝钢管