■ 中国工业报 李芳蕾
研发和应用首台套不仅是实现装备高端化和智能化的关键手段,也是解决关键技术 “卡脖子”问题、在关键领域实现自主可控的重要途径。但作为 “第一个吃螃蟹的人”,首台套标志着创新性强,也意味着风险性高,往往面临着研制难度大、研发周期长、资金投入多、制造成本高、推广应用难等问题。
在由 《中国机械》杂志社主办的机械装备产学研用协同创新研讨会上,沈阳真空技术研究所有限公司 (以下简称 “沈真所”)感应事业部部长宋静思结合实际情况,分享了企业在首台套研制方面的思考与实践。
真空装备行业现状
真空设备融合了多项高新技术,对生产厂家的技术水平、制造工艺要求较高。2018年,《科技日报》曾报道了35项 “卡脖子”技术,其中绝大多数与真空技术密切相关。
近年来,随着电力、海工、高铁、航天、医疗器械、半导体等高端制造行业的强劲发展,我国真空设备行业及其下游应用领域的市场需求实现了较大增长,并促进了国内一批真空设备生产厂商的发展。目前,国内真空成套设备制造行业市场化程度高,企业数量众多,整个行业处于整合、优化的变革过程当中,形成了完整的真空工业体系。
据宋静思介绍,目我国真空装备行业的产业规模已接近2200亿元,涵盖了广泛的应用领域,如冶金、热工、镀膜、泵阀、密封等。具体来说,真空应用行业在东南沿海地区、长江流域和辽宁地区相对集中。这些地区的真空应用行业企业数量较多,形成了较为完善的产业链和配套设施。例如,广东地区、江浙区域、辽宁地区等地都有较多的真空应用行业企业分布,行业高端产业分布在北京。
沈真所成立于1958年,是中国最早从事真空技术及成套装备研发的专业机构,目前隶属于国机集团。沈真所拥有60多年的真空设备研发和生产经验,拥有200余项科研成果,70余项国家重大科技成果奖,为我国的真空行业发展作出了突出贡献。
真空应用装备是真空行业中最大的一个主流技术集成领域,也是整个行业综合技术水平的集中体现。沈真所定位于中高端真空应用装备领域,纵深发展与横向开拓并举,积极打造国家级综合性真空应用特种装备研发制造基地,通过高端装备技术的发展需求拉动真空行业基础技术的进步,为国家 “两机专项、核电能源、武器装备”等重点领域提供支撑配套。
核心装备的技术进展与应用
宋静思介绍,沈真所的核心装备产品涵盖航空航天、新能源新材料领域,以下是几个主要的代表性装备及其应用:
大型真空感应定向凝固炉:该设备利用真空状态下的感应加热原理熔化合金,适用于航空发动机、燃气轮机内部涡轮转子叶片的制造。其主要优势在于能够精确控制铸件内部组织的取向,确保材料性能达到要求。该装备是国内首台熔铸量达到100千克的大型真空感应单晶炉,满足了大尺寸叶片的定向凝固工艺需求。
大容量真空冷坩埚感应凝壳炉:该设备主要用于航空航天、汽车工业和生物医疗等领域的高性能钛合金零部件精密铸造。此装备为国内首台熔铸量达到50千克的大型真空感应凝壳炉,可以解决国外同类设备解决不了的离心铸造和炉内加固问题,包括德国和美国行业领先的公司都没有同类的产品。
大功率电子束冷床熔炼炉:通过高能电子束将金属熔化,并在水冷铜床中去除气体及杂质,最终在水冷结晶器中快速凝固。它是国内首台超大尺寸坯锭精炼的电子束冷床熔炼装备,技术指标达到国际先进水平,填补了国内空白。
大吨位凝壳熔炼炉:在真空条件下,通过电弧加热使金属熔化,形成固体凝壳,实现合金的精炼与快速铸造。该设备主要用于航天部件、飞机结构件和火箭发动机壳体的精密铸造,国内首台熔炼量达到2.5吨级别的真空电弧凝壳炉,经过行业鉴定,技术指标达到国际先进水平。
隧道式高压高流率气体淬火炉:该设备是我国首台有效均温区长度达到18000mm的超大型高压气淬装备,具备极高的气体冷却速率,主要应用于核电能源和航空航天领域的超洁净管棒材的气淬、固溶、回火等热处理工艺。
新材料领域的装备:沈真所还在研发大型真空感应铜连铸炉和新能源汽车滤清器的真空钎焊生产线。其中,铜连铸炉是国内首台用于铜材连铸的大型真空熔铸装备,最大熔铸量可达8吨,适用于电子信息、汽车制造等领域。而新能源汽车滤清器生产线则主要用于电池、电驱热管理系统散热器等关键零部件的生产,具备高效均温和强大的装载能力。
未来发展方向与展望
近几年,沈真所以国家重点领域、重大工程、重点项目的核心工艺装备为研发方向,大力培育新质生产力,做好创新链和产业链的 “双链融合”;努力提升国产真空装备的供给能力,充分发挥中央企业的基础固链、技术补链、融合强链、优化塑链能力;持续突破 “卡脖子”问题,填补国内空白,实现进口替代;推进装备产品的工艺实施、数据分析、智能控制、在线服务等功能与新一代信息技术、工业物联网技术的融合发展,实现技术装备产品向大型化、模块化、自动化、智能化方向转型升级。
沈真所规划了未来四个重大研究方向:
液态金属冷却真空感应单晶精铸装备:针对航空航天领域的特殊需求,旨在解决大型叶片生产中的关键问题,实现高性能单晶铸件的制造。
加压电渣炉的研发:该项目已获得首台套项目的支持,标志着国内电渣炉技术的进一步升级和自主创新能力的提升。
大容量真空感应凝壳炉装备:此项技术将提高大规模生产能力,满足日益增长的市场需求。
5吨到7吨级真空电弧凝壳炉装备:这是全球最大的电弧凝壳炉项目,旨在进一步提升我国在这一领域的竞争力。
未来,真空技术的持续突破将为我国工业发展开辟更广阔的前景,助力实现更加自主可控的创新生态。沈真所也将继续开发培育更多的新产品、新技术,实现高端装备国产替代,实现央企的使命担当,为中国制造的高质量发展贡献力量。