十四屆全國人大一次會議江蘇代表團審議時著重,“要堅持把開展經濟的著力點放在實體經濟上,深入推動新型工業化,強化工業基礎再造和嚴重技能裝備攻關”。
全地上起重機、大型盾構機、“深海一號”出產儲油平臺……近年來,我國裝備制作業捷報頻傳、效果豐盛。這些“國之重器”是如何誕生的?達到了怎樣的水平?研制出產人員付出了哪些盡力?下一步怎么走?今日起,本版推出“嚴重技能裝備這樣攻關”系列報道,展示“國之重器”的風貌,敘述關于研制出產的斗爭故事。
——編者
2017年12月,習近平總書記考察徐工集團重型機械有限公司時,饒有興致地登上公司完全自主研制的XCA220型全地上輪式起重機駕駛室。
總書記指出,裝備制作業是制作業的脊柱,要加大投入、加強研制、加快開展,盡力占據世界制高點、掌控技能話語權,使我國成為現代裝備制作業大國。
2023年3月,習近平總書記參與江蘇代表團審議時的一個場景,讓人印象深入:
來自徐工集團的單增海代表給總書記帶來一個好消息:“2017年您考察徐工時乘坐的220噸全地上起重機,要害目標已達到全球第一,國產化率由本來的71%提高到100%。”
習近平總書記予以肯定,指出“咱們還要再提高,向中高端走,咱們高質量開展要體現在這里”。
從2017年到2023年,徐工集團將全地上起重機的最大起重才干從1200噸進步到全球最大的2600噸,吊裝高度從100米進步到160米,主要功能目標排名全球第一。
徐工起重機憑什么搶先全球?研制過程中突破了哪些技能難點?記者進行了采訪。
勇闖“無人區”
“從提出想法,到變為圖紙,每一步都是全球的第一步,一切的技能都是第一次探索”
清晨,內蒙古烏拉特后旗,蒼茫戈壁,長風獵獵。萬里晴空下,臂展長173.5米的“超級大力士”——徐工2600噸全地上起重機(以下簡稱“XCA2600”)分外亮眼。
高度到位、角度到位、配重到位、風速8米/秒……“啟動!”7點整,現場總指揮一聲令下,起重機開端運轉,隨行將總重達128噸、葉片長97米的風機葉輪緩緩吊起。葉輪升至110米高后,起重機帶著它全體旋轉,56顆螺栓精準插入機艙輪轂預留的小孔。
百米高空,演出精準對接,力拔山河的XCA2600亮出“繡花”功夫。這樣一個萬能“大力士”,代表我國起重機再次刷新世界紀錄,被人們稱為“全球第一吊”。
“從提出想法,到變為圖紙,每一步都是全球的第一步,一切的技能都是第一次探索。”設備總規劃師李長青感慨。
近年來,我國風電職業蓬勃開展,風機功率繼續晉級,葉輪直徑、風機分量隨之上升。不少吊裝公司向徐工提出,期望可以出產一款吊裝更穩、高度更高、吊裝分量更大又兼具靈活性、能完結快速轉場的起重機。
商場有需求,企業有反應。研制一款起重才干更強的新產品被提上日程。“曾有國外企業認為,2000多噸全地上起重機是不可能完結的。”李長青說,此前,徐工已將全地上起重機的起重才干極限推到了2000噸,“咱們決議再闖一回。”
最大起重噸位從2000噸增至2600噸,最大起吊才干從140米吊165噸升至160米吊173噸,表面看,XCA2600晉級起伏不大。但在極限噸位情況下,每添加一點吊裝高度,都對產品綜合技能實力提出了巨大應戰。
第一個難關,臂架結構規劃。臂架是起重機最重要的受力結構,決議著終究的起吊才干。在臂架所用原資料不變的情況下,怎樣才干讓臂架有更強的承重才干?答案是從結構規劃入手。李長青團隊將XCA2600的臂架規劃成一個具有雜亂立體結構的“超級魚竿”。
“超級魚竿”,望文生義,起重機臂架可一節節彈性,最上端的節段最細。“這種結構有個弱點,最后一節臂的截面非常小,與風電臂的連接處非常薄弱。”李長青說,這個問題解決不了,就無法造出更大噸位的產品。
為此,研制團隊專門規劃了一個拉撐結構——通過上面拉、下面撐,進步臂架的強度。看似簡略的“一拉一撐”,背面卻是上萬次實驗。僅規劃方案,前后就改變了幾十次,每改變一次就要從頭進行一次仿真實驗。僅攻克這一項難題,團隊就花費了4個月。
不只如此,徐工重型的全地上起重機研討所還專門為XCA2600研制了“超起一鍵定長張緊”功能。XCA2600搭載的體系,可根據環境和工況改變,準確調整兩邊鋼絲繩的拉力,隨時調整臂架的側向變形,使大臂一直處在垂直狀態,具有最好的起吊才干。
第二個難關,底盤規劃。相同結構規劃下,起重機自重越輕,則起分量越大。減自重這一“重擔”,落在了底盤身上。
職業內有一句話,底盤每減重1千克,相當于上部結構減重5千克。徐工零部件技能專家胡小冬介紹,為了統籌起重功能和產品的機動性、靈活性,XCA2600用上了徐工自主研制的獨立懸架體系,而且采用了斷開車橋,可以完結載重300噸轉場。
車橋,又稱車軸,通過懸架與車架相連,兩頭安裝車輪,以維持車輛正常行駛。以往的起重機,裝備的是全體車橋。“全體車橋自重更重,過坑才干、抗波動才干也不強。”胡小冬說,采用斷開車橋,即便XCA2600的左、右側車輪高度相差30厘米,仍舊可以堅持車身平衡。
此前,斷開車橋只能依靠進口,一根價格高達15萬元。2013年起,徐工下定決心研制斷開車橋。通過近10年繼續盡力,徐工研制出斷開車橋,不只成本更低,且比進口車橋輕8%;不只完結減重重擔,還保證了良好的爬坡才干,目前已逐漸應用到超大噸位起重機上。
晉級工業鏈
“XCA2600的成功是從發動機到液壓油缸,從硬件到軟件全面晉級的效果”
功能全球搶先的XCA2600,代表了我國工程機械職業全工業鏈的集體躍升。它全身上下1萬多種、超10萬個零部件,國產化率挨近90%。
液壓體系,被視作起重機的“心臟”,決議著“超級大力士”力量有多大。液壓油缸,負責把液壓能轉換成機械能,是液壓體系的重要部件。而超大噸位起重機的液壓油缸,缸壁有必要做到又薄又硬,既完結輕量化,又具有高強度,對基礎原資料、加工工藝等提出了很高要求。
“此次為XCA2600配套的圓柱形液壓油缸,總長超過10米、圓筒外徑0.54米、內徑0.5米,尺度精度達到0.01毫米。”徐工液壓技能專家張青山說,為此,徐工液壓預備了近20年。
以原資料為例,2010年,當徐工決議開發400噸以上超大噸位起重機時,找遍國內原資料商標,沒有一種可以滿意大噸位起重機液壓油缸的功能要求。僅有找到的國外資料,又面對交貨周期長、后期加工難度大等問題。
面對困境,徐工決議聯合國內鋼管企業自主研制。“那個階段,國內鋼材產品求過于供,很少有廠商愿意開展小眾、新型特種資料的研制。”張青山說,徐工足足花了兩年時刻才找到合作伙伴,2014年,合作開發出徐工專用的XG系列新資料,資料強度提高一倍以上。
解決了原資料問題,還要克服加工工藝難關。鋼管公司供給的無縫管坯料壁厚偏差達正負8%,徐工得找到合適的加工手法,將無縫管坯料拉長、變薄、變細密,使鋼管滿意設備需求。
當時,國內基礎工藝技能缺少,甚至都沒有缸筒“冷拔”概念。張青山說:“相同強度的產品,咱們采用傳統機加工出來的缸體又重又笨,而國外先進產品壁厚只有一半。”
困難面前,徐工再次下定決心,一定要啃下“冷拔法”這個硬骨頭。這一步一踏出,又是一次漫長的攻堅。
整整花了8年時刻,徐工液壓總算成功掌握冷拔技能的系列參數,并聯合國內企業出產出首臺具有自主知識產權的冷拔機。“不同標準的產品,需求匹配不同的冷拔速度。光研討這個技能參數,咱們就花了兩年,用廢了近百噸鋼管。”張青山說。
2018年,亞洲自動化程度最高、行程最長的冷拔機在徐工液壓建成投產。設備最大冷拔長度可達18米,拉拔力可達600噸,相當于22輛50噸的重卡一起拉著鋼管前行。通過內外環模具的一起擠壓,冷拔機可以像“拉面條”相同拉鋼管,使其強度提高30%。
為了研制出滿意大噸位起重機要求的液壓油缸,徐工液壓還聯合上下游企業研制了20米長的國內最長移動退火爐,全國創始開發的大噸位兩輥校直機,近100種粗鏜、浮鏜、珩磨加工磨具……“圍繞液壓油缸出產,咱們已具有資料開發、機加工、實驗規劃等國際專利。”張青山說,這種積累讓徐工液壓出產出高功能的液壓油缸,助力XCA2600順暢面世。
發動機,來自濰柴;高強度板材、管材,來自寶鋼;液壓體系,來自徐工……在XCA2600身上,可以明晰看到我國工業基礎水平的提高。“可以說,XCA2600的成功是從發動機到液壓油缸,從硬件到軟件全面晉級的效果。”李長青說。
值得一提的是,XCA2600還具有國產化的“大腦”。徐工自研的起重機智能控制體系,是XCA2600具有“繡花”功夫的要害所在。
XCA2600干活有多精細?在徐工實驗場,它曾用軟繩成功吊起紅酒瓶,并將紅酒一滴不漏地倒入玻璃杯中。徐工控制體系技能專家柴君飛介紹,這背面源于算法的精準控制,讓起重機即便在百米高空,也能具有極致的微動性,以2毫米/秒的速度精準移動。
突破新工藝
“再雜亂的‘大國重器’,也要從造好一顆‘螺絲釘’開端”
能想象嗎?XCA2600這樣的“大家伙”,曾一度因為一根小小的螺紋軸而中斷研制。
2015年,根據規劃圖紙出產的第一批產品,在極限實驗中屢次發生開裂。通過數十次失敗,用上一切方法分析開裂截面,研制團隊發現,問題出在承重部件的一根螺紋軸上。
要害時刻,公司“000001”號特級技師孟維挺身而出,“螺紋軸之所以簡單開裂,是因為軸上的異形螺紋加工精度不行,所以連接處不行順滑、受力不均,加工工藝需求改進。”
刀具,打磨精細零部件的工具。孟維提出,想提高異形螺紋的加工精度,還得從刀具入手。但是,螺紋軸零件自重就達139千克,市面上并沒有適配的刀具來加工。
此前,孟維團隊用18把非標刀具拼接成新刀具來加工螺紋軸,惋惜沒有成功。怎么辦?孟維團隊反復實驗,先后推翻了20多種方案,終究研制出了一套準確到微米的專用刀具。
“第一批,咱們只成型了20根螺紋軸,成功率還比較低。”孟維說,后來通過繼續優化,成功率一點點提高,逐漸習慣了批量化出產要求。
記者在采訪中得知,XCA2600的出產過程,凝結了眾多工匠的技藝。
走進徐州重型機械有限公司的焊接車間,由我國自主研制的全球首臺激光復合焊接專機正在緊張作業。它的共同之處在于,當設備在鋼板外部焊接時,鋼板內部也在火光四濺,一次作業兩面焊接。這克服了一般電弧焊只能焊接鋼板外部、內部需求人工焊接的短板,極大提高了焊接功率。
但是,即便有了激光復合焊接專機的助力,在XCA2600的出產過程中,面對雜亂的超級起重機結構件,仍舊有超過50%的焊縫需求人工焊接。電焊工張懷紅告知記者,留給人工焊接的往往是一些異形、蔭蔽的焊縫,“以XCA2600最大截面的起重臂為例,需求9名高技能焊接工人協同作業15天,才干完結焊接。”
焊接作業非常辛苦。為了保證焊縫滑潤、不開裂,每次焊接前,都要將鋼材預熱至100攝氏度。身穿10多斤重的隔熱焊服,趴在100攝氏度的鋼板上,一干就是4個小時,還要保證手一點都不抖,焊接工人每次下工都會渾身濕透。
XCA2600起重臂的焊接,是工匠精力的極致體現。張懷紅介紹,2600噸的起重臂焊接量較大,80%的方位都需求多層多道焊接。“多層多道焊接時,每焊接一層,都要進行層間打磨清理,才干焊接下一層。”張懷紅說。
“焊接是個技能活,也是個良知活,容不得半點馬虎,有必要把每一層、每一道焊縫按照精品的標準來焊接。”張懷紅說,一個小小的焊接裂紋,都有可能造成嚴重的事端。正是一切焊接工匠的盡力,才造就XCA2600的優異功能。
龐然大物的研制制作,會卡在一條螺紋上;每條焊縫的規劃,都需求規劃師與工匠屢次交流、修改。李長青感慨:“再雜亂的‘大國重器’,也要從造好一顆‘螺絲釘’開端。”
對XCA2600的探訪挨近尾聲,好消息仍在不斷傳來:
在內蒙古烏拉特后旗吊裝現場,3天一臺風機的高效安裝讓XCA2600贏得了客戶點贊:“吊裝完結得相當美麗,將超大型陸上風機安裝功率進步了30%。”
在徐工超大設備調試場,兩臺全新的XCA2600已整裝待發。自去年底上市以來,XCA2600已出售10余臺,訂單仍在不斷添加。
平均每兩年,就有一款刷新全球吊載才干的起重機產品下線;產品系列橫跨8噸至2600噸,施工領域覆蓋市政、化工、風電等多個場景;300噸以下產品悉數完結國產化,一切產品零部件國產化率達到91%……作為全球最大起重機制作商,徐工仍在奮力前行,不斷發明新佳績。