6月29日，世界首臺5萬噸垂直擠壓機──河北宏潤核裝備科技股份有限公司（簡稱宏潤）5萬噸垂直擠壓機投運6週年。從2009年初開始建設到2012年投運，再到投運後的一系列重大科技成果，這10年來的磨礪，讓世界首臺5萬噸垂直擠壓機這套超級裝備重重描摹出綠色製造領域的“宏潤傳奇”。

大口徑P91鋼管發運

十年磨礪，今朝亮劍。

因為宏潤，世界首臺5萬噸垂直擠壓機這一世界最大擠壓機生產的高端P92鋼管通過鑑定，標誌著我國超超臨界火電技術國產化的“最後一公里”被攻克，火電P92鋼管全部依靠進口的局面被逐步撼動，進口價格大幅度下降。

因為宏潤，目前世界上最高溫度參數（650攝氏度）的火電技術材料新一代馬氏體耐熱鋼G115大口徑鋼管被研製成功，並已與寶鋼開展首批國家示範電站用G115驗證鋼管制造，這對降低電站建造成本、搶佔火電技術制高點具有重要意義。

因為宏潤，被譽為“核電站心臟部件”的核主泵泵殼鍛擠壓工藝驗證件試製成功並通過專家對工藝的評審，系原來鑄造件的升級換代新產品，宏潤超級裝備是當今世界唯一可以擠壓該產品的裝備，這代表我國核電大型鍛件製造技術達到國際領先水平。

因為宏潤，我國第四代核電快堆示範項目核主管道即將完成科研試製，並組織產品製造，我國迄今最大核電規劃項目石島灣CAP1400核電站管道國產化任務落地，為浙江火電生產φ1067大口徑二回路管道簽約。宏潤在世界高端裝備製造行業逐步佔據一席之地。

……

這一切傳奇要從宏潤的超級裝備5萬噸垂直擠壓機說起。

“作為機械製造業的一員老戰士，我深感發展民族工業、趕超世界先進水平的責任重大和創業艱辛。多年來，宏潤知難而上，勇於創新，實現了高端裝備急需的關鍵部件國產化，為踐行製造業強國戰略作出了貢獻。”談到宏潤5萬噸垂直擠壓機的發展歷程，原機械工業部常務副部長陸燕遜如此表示。

超級裝備何以誕生

當宏潤逐步打破相關產品完全依賴進口局面的時候，當共和國的老部長為宏潤產品替代進口點讚的時候，當中央電視臺、工業和信息化部聯合推出的大型策劃把鏡頭對準宏潤的時候，當全國乃至國際上頂級的裝備製造及上下游企業慕名而來尋求合作的時候，當相關部委及省市領導、業內同行甚至國外同行接踵而至、學習取經的時候，宏潤掌門人劉春海常常為當初自己的選擇感到欣慰。

隨著國防、航天航空、電力、石油化工以及船舶工業的發展，大尺寸、高性能零件的製造技術已成為上述工業發展的瓶頸。

“大尺寸、高性能零件製造的工序之一是鍛造，鍛造不僅使其成形為所需要的尺寸形狀，更重要的是藉助鍛造成形過程中高的壓力和大的變形程度，壓實坯料中空洞與疏鬆缺陷，提高零件的密實程度，提高零件的晶粒等級，改善組織提高性能。”燕山大學機械工程學院教授任運來接受《中國電力報》記者採訪時談道。

據任運來分析，由於零件尺寸大、材料多為難變形合金、屈服應力極高，大噸位液壓機成為其鍛造生產不可缺少的設備，“這就像揉發麵、蒸饅頭一樣，反覆使勁揉搓後團成的饅頭，蒸出來才又好看又好吃”。

2009年，劉春海看到，隨著國內外經濟形勢的變化，比較落後的製造工藝技術和低等級產品，在市場競爭中的生存空間已經越來越小。而全世界絕大部分的耐高溫耐高壓大口徑高端成型材料，都被美國、德國與日本的公司所壟斷，需高價進口，受制於人。劉春海和他的團隊覺得很憋屈，不服氣，“外國人能搞出的東西我們為什麼搞不出？要爭這口氣，要搞國產化，替代進口，打破壟斷，不能老被外國人欺負”。

因此，他們把目光投向了核電、軍工等領域用高等級鋼管市場，萌生了建造5萬噸垂直擠壓機組的念頭，設想採用更先進的工藝技術和能力更強大的設備，使企業產品向“高精尖、高附加值、大型化”方向轉型。

年逾8旬的趙敬彬是劉春海從武漢重工鑄鍛有限責任公司“請”來的。與重型裝備製造業打了一輩子交道的趙敬彬全程參與了5萬噸熱垂直擠壓機科技項目的設計、施工和生產，他深深體會到這個項目的難度之高：“5萬噸垂直擠壓機設備自重1萬噸，光是印有設備零部件清單的A4紙就厚達8釐米。這套設備下面有一個體積更加龐大的液壓系統和重達7000噸的混凝土底座，從技術設計到設備安裝，國內外都沒有成功經驗，只能摸著石頭過河。”

作為世界首臺首套項目工程，宏潤在設計施工過程中大力開展自主創新、集智攻關，全力攻克垂直擠壓工藝、大型鑄鍛件的製造及大型熱擠壓模具等技術難題，採用先進的擠壓工藝替代其他的制管工藝，這套設備突破了壓機設計、大型鑄鍛件製造、超重整體機架安裝、超大液壓系統安裝調試等技術關鍵，創造多項世界第一。

僅僅用了兩年半的時間，所有壓機主體、泵站系統、輔助設施的設計、施工、製造、安裝、調試任務，全部按計劃完成。而且實現了全部自主知識產權和全部國產化，沒用國外一件零部件或進口電氣元件。2012年6月29日，生產出第一支合格的大口徑無縫鋼管。宏潤5萬噸垂直擠壓機項目主要由5萬噸鋼管擠壓機和1.6萬噸製坯機以及油泵——蓄能器動力站、增壓器、液控系統、電控等多個系統組成。

《中國電力報》記者在宏潤現場看到了擠壓機和製坯機這兩個威風凜凜屹立著的墨綠色鋼鐵巨人，還有那整齊排列著的59只深紅色高大粗壯的蓄能器和排排列隊的幾十臺液壓主泵，再到壓機地下室，110多套大大小小的閥塊與各種規格尺寸、紅藍白色相間的高低壓管道井然有序地連接在一起，密密麻麻，浩浩蕩蕩，令人眼花繚亂。

“這兩個擎天柱是宏潤的棟樑。宏潤5萬噸壓力機組，在地上的高度為18米，地下22米，設備自高40米，再加上打入地下的地樁，共有100米。”劉春海向記者介紹道，這是世界上壓力最大的壓力機組。

五萬噸垂直液壓機組

​“5萬噸大型液壓機裝備組具有全部自主知識產權，它的設計、製造、安裝調試與穩定投入生產，為我國大型液壓機的製造以及大型鍛造設備基地的建造積累了豐富而寶貴的技術、管理經驗，提供了典範。”任運來撰文指出。

超級裝備威力何在

從普通的彎道、管頭、鍋爐、閥門到大口徑、高質量的無縫鋼管，從火電四大管道主要材料P91到P92再到G115，從核電二級三級管道到主管道再到核主泵泵殼，從火電、核電到航天、軍工、石化、煉化再到航母等相關領域，從一個縣級工廠到院士工作站、博士後流動工作站再到全國管道基地、行業前沿技術孵化基地，宏潤創造出一次次全省第一、全行業第一、全國第一、全世界第一。

“如果說上一輪創新注重的是單體規模的大型化以及一體化，那麼未來的創新將會是形狀上的個性化與精細化、材料上的高合金化、質地上的強韌化與高密化，要實現這些創新，非超級裝備莫屬。”中國第一重型機械集團公司大型鑄鍛件原總指揮王寶忠向記者分析道。在王寶忠看來，所謂超級裝備對於成形而言，就是能夠提供強大的成形力與成形速度，具備開闊的操作空間。

宏潤自主設計製造的5萬噸垂直擠壓機組正是這種超級裝備的代表。這套裝備噸位大、工作臺面大、開口達8.5米。該機組生產的直徑1.32米、壁厚200毫米、長度12米的巨型無縫鋼管，是世界上唯一的最大口徑和厚壁的巨型管，填補了國際空白。

2017年9月19日，宏潤與瀋陽鼓風機集團核電泵業有限公司合作開展的CAP系列核主泵鍛造泵殼擠壓試製成功。2017年12月15日，CAP核主泵泵殼鍛擠壓成形工藝方案通過中國核工業勘測設計協會組織的專家評審。

“CAP系列核電主泵殼體採用奧氏體不鏽鋼鍛擠壓成形制造替代傳統的鑄造殼體，是一種顛覆性的創新，具有劃時代的意義。”中國鍛壓協會秘書長張金在宏潤考察時對宏潤超級裝備的威力讚不絕口。

中國科學院院士李依依在考察宏潤後談道：“泵殼擠壓工藝驗證成功，標誌著宏潤掌握了大型核電鍛擠壓產品製造的核心技術，同時，也標誌著我國核電關鍵部件自有知識產權和自主製造能力的升級。”

記者瞭解到，相比鑄造工藝生產的產品，宏潤鍛擠壓成形工藝是一次傳統制造技術的升級突破。相比自由鍛造工藝，宏潤鍛擠壓

宏潤承擔的國家第四代核電主管道與褲型三通製造科研，是國家重大核電項目。宏潤顛覆傳統工藝，利用5萬噸壓力機，採用熱擠壓成形工藝。計算機數值模擬表明，這種規模的Y型三通只有在5萬噸擠壓機上能夠實現全纖維成形，將大大縮短產品製造週期，產品各項幾何尺寸、晶粒度得到保證。

據劉春海介紹，宏潤還與中國一重合作，成功牽手我國迄今最大核電CAP1400核主管道研製，為優化CAP1400和AP1000後續項目主蒸汽管道和超級管道的設計和製造，提高設備國產化率奠定了良好基礎。

據瞭解，宏潤為CAP1400配套製造的超大口徑厚壁無縫核級鋼管應用於核電站主蒸汽管道，採用熱擠壓生產工藝，鋼管長度達到12米，直徑達到1067毫米，壁厚52毫米，是目前世界上獨一無二的大口徑鋼管制造之最。因鋼管規格尺寸特殊，項目專家組先後考察了大量國內外無縫鋼管生產廠家，經現場見證，專家一致認為，宏潤技術團隊和5萬噸垂直擠壓機組的生產能力完全滿足項目用大直徑無縫鋼管設計和製造要求。

“宏潤5萬噸垂直擠壓機突破了管道在口徑、厚壁和長度方面的製造瓶頸，形成了製造時間短、效率高、質量好的管道製造技術和能力，製造水平世界領先。”上海核工程研究設計院副總工程師施永兵認為，5萬噸垂直擠壓機的優勢為核電主泵泵殼、主管道、斜三通、閥體等複雜設備和管道部件開闢了新型的製造途徑，對大幅降低核電建設成本，提高核電建造水平和國際競爭力具有重要意義。

火電技術的進一步升級換代關鍵在金屬材料。近年來，宏潤與鋼鐵研究總院、寶鋼特鋼股份有限公司採用5萬噸垂直擠壓機成功完成了多輪次大口徑厚壁G115鋼管的工業化批試，綜合性能優異，具備了工程化供貨能力。

“G115是我國自主研發的可用於650攝氏度火電站的新一代馬氏體耐熱鋼，綜合性能處於國際領先水平。”鋼鐵研究總院教授、G115新型耐熱鋼發明人劉正東在接受《中國電力報》記者採訪時談道：“G115是繼P91、P92之後的更高級的火電四大管道材料，P91、P92是國外的命名代號，G115是咱們國家自主研發命名的。”

材料專家黨耀星認為，從P91發展到P92再到今天G115的研製成功，可以看出宏潤已經搶佔了火電技術的制高點。

“宏潤還試製出了700攝氏度超超臨界火電機組用大口徑鎳基合金管，這個重大的轉折意義深遠，表明我國今後在航空、航天、石化、動力等領域大量難變形鎳基合金的熱擠壓工藝有望突破，這將對我國經濟發展和國防建設具有重大意義。”鋼鐵研究總院原總工程師程世長對宏潤在火電管道材料方面的積極探索深有感觸。

大口徑厚壁鈦合金管材製造一直是世界性難題，我國現在能夠製造的鈦合金無縫管材的最大直徑在200毫米以下，而宏潤目前正在研製φ510×50毫米鈦合金管材。

鈦合金變形溫度區間窄，變形抗力大，即使是簡單形狀的鍛件成形都非常難，更何況是球形鍛件？但是，宏潤已成功開發出艦船用鈦合金球形容器。

藉助於5萬噸垂直擠壓機這個超級製造平臺，宏潤在大口徑無縫鋼管生產上打破了國外產品的高價壟斷格局，同時，還生產出當前世界上火力發電廠最高應用溫度的電站用大口徑管道，革命性地實現了核電主泵泵殼、核電主管道、斜三通、閥門體等複雜管道產品的一次擠壓成形，把這些核電關鍵產品的使用壽命、可靠性和經濟性提高到了一個嶄新的階段。

在眾多專家看來，宏潤的超級裝備可以實現高合金鋼、耐熱鋼等難成形材料的大口徑無縫鋼管和零件的擠壓成形，也可以實現各種材料鍛件的模鍛成形，若與專用配合，還可以實現異形管件的內高壓成形。宏潤的整體生產線形成了以5萬噸大型液壓機為代表的大型鍛造裝備組，與其他輔助設備組合在一起，在世界範圍內，成為大型高性能零件鍛造生產的重要基地。

超級裝備路通何方

一項項技術難題相繼攻克，一個個高精尖產品陸續落地，一份份合同訂單鄭重簽約。10年磨礪，10年堅守，10年創新，讓我們看到了宏潤作為民企所具有的膽識和責任，看到了宏潤謀變思進、敢為人先的創新意識，看到了宏潤致力中國製造品牌的民族情懷。期待負重前行的宏潤能夠更多地享受到國家創新驅動戰略的政策紅利，能夠在科技創新的偉大征程上持續釋放超級裝備的威力和魅力。

6月14日，宏潤牽頭承擔的國家科技重大專項“核電大型複雜管件關鍵製造工藝及應用研究”課題，通過了工業和信息化部組織的專家驗收。“本課題研究核電管道和大型複雜管件的擠壓成形關鍵技術，將為發電（核電、火電等）、石化、天然氣及機械製造等領域的高性能高品質大口徑管材和複雜管件提供製造技術，市場前景廣闊。”課題負責人、宏潤董事長劉春海表示。

“宏潤鍛擠組合新工藝具有強大的生命力與應用前景，採用鍛擠組合工藝製造的大型鍛件一定是未來高端鍛件市場上的新貴。”王寶忠曾撰文指出。

憑藉著5萬噸垂直擠壓機組在難變形特殊合金管材、異形管件、帶接管的球形容器等零部件近淨成形方面巨大的裝備優勢，宏潤與國內多家企業和科研院所進行合作，聯合攻關，著眼於未來高端鍛件發展方向。

近年來，中國一重、中國二重、寶鋼特鋼、沈鼓核電泵業、上氣上重鑄鍛、機械科學研究總院、中國原子能研究院、中國核動力研究院、上海核工程院、中科院金屬研究所、中廣核工程公司、湖南湘投金天鈦業等單位，相繼與宏潤聯手，簽訂了合作協議，共同在核電、軍民融合等領域，聯合開展核電主泵泵殼、核電主管道、快堆管道、大口徑核級管道、高溫合金管道、大口徑鎳基合金管道、大口徑鈦合金管道、大型船舶用S90曲軸拐等產品的研製與市場開發。這些研發項目，有的已經取得了成果，有的正在進行之中。在項目研發中，充分顯示了5萬噸擠壓工藝的不同尋常之處，證明了它的價值。

中核集團科技部主任錢天林曾實地考察過5萬噸垂直擠壓機。“我所關注的小型核電站主設備製造成本和加工週期問題，在宏潤看到了希望。宏潤類似產品的製造經驗及獨特的擠壓工藝為我們提供了全新的解決方案。”錢天林表示。

據中核新能源莆田有限公司總經理陳捷介紹，經多次調研交流，他們擬就小堆壓力容器採用鍛造熱擠壓成型工藝與宏潤展開合作。他們認為宏潤可從反應堆主泵接管作為切入點開展工作，進而獲取核一級設備製造資格，向裝備製造業金字塔頂端邁進。

“當前燃煤發電領域節能降耗方面至少還有25~30克/千瓦時的發展空間。若未來成功研發高溫鐵素體和鎳基合金材料，興建700攝氏度等級燃煤發電機組的供電煤耗可比當前最先進的600攝氏度等級燃煤發電機組供電煤耗下降約15~20克/千瓦時。”相關資料顯示，加快高溫鐵素體和鎳基合金材料研發以進一步提高蒸汽參數，實現燃煤電站的深度節能減排，空間巨大。

不論是國內還是國外，5萬噸大型液壓機設備組，都屬於特大型液壓機裝備，在現在與未來裝備製造業中，都將大顯身手，展現出不可替代的重要作用。目前，國內生產的大型船用曲軸鍛件一般採用相對簡單的彎製法成形，所以材料利用率很低，製造成本較大，進口比例較大，有些型號的大型曲軸甚至全部進口。宏潤研發的大型船用S90曲軸是全球最大型號的，擠壓成形工藝可節約材料40%左右。採用鍛擠結合工藝將原有自由鍛造成形的大口徑閥門體創新為擠壓成形，鍛件重量從10噸降至4噸，節約材料60%。

“宏潤當前的主要產品是大口徑無縫鋼管、各種管件、鍋爐壓力容器、風電塔筒等。但用不了多久，大型特種合金管及難變形金屬材料近淨成形鍛件，將成為其主導產品。”趙敬彬對宏潤未來產品發展方向分析道。

“科技創新2030—重大項目”是國家面向2030年選擇的一批體現國家戰略意圖的重大科技項目。在此項目 “重點新材料研發及應用”中明確提出：重點研製碳纖維及其複合材料、高溫合金、先進半導體材料、新型顯示及其材料、高端裝備用特種合金、稀土新材料、軍用新材料等，突破製備、評價、應用等核心關鍵技術。

《“十三五”國家科技創新規劃》中強調，“科技創新2030—重大項目”與國家科技重大專項，形成遠近結合、梯次接續的系統佈局。並且明確提出，在先進製造領域，形成涵蓋基礎材料、關鍵技術、重大戰略產品和裝備研發的整體佈局。

之前國家發佈的 《能源技術革命創新行動計劃（2016~2030年）》中明確指出：鼓勵民營企業開展能源技術創新，積極承擔國家能源技術創新任務。完善能源領域中小微企業創業孵化等創新服務體系，鼓勵能源領域中小微企業加大研發力度，激發“大眾創業、萬眾創新”良好局面。

作為擁有世界級超級裝備的民營企業宏潤，乘政策東風，勇於搶佔火電技術的制高點，積極攻關核電站“心臟部件”及主設備，全力以赴攻關材料領域關鍵技術，以敢為人先的創新精神和致力國產化的民族情懷，推動企業科技發展邁上新高度，推動行業技術進步進入新境界。

“秉承‘發展創新、追求卓越’的精神理念，致力於通過技術、產品和工藝創新推動企業可持續發展，在此基礎上，變被動創新為引領創新，從而帶動行業技術水平的整體提升，提高中國在世界裝備製造領域的地位，擁有更多更權威的話語權。”王寶忠對宏潤未來的發展充滿期待。（中國電力報記者：馮義軍）

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