世界最大船用曲轴
——打造中国芯,突破技术垄断
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工程总投资:1000万元以上
工程期限:2007年——2009年
2007年12月29日上午,由大连重工起重集团控股的大连华锐船用曲轴有限公司自主研制的第一根大型船用曲轴正式下线。它长6.7米,重41吨,精加工要求很高,在旋转时的振动的振幅不能小于人头发丝的五分之一。
2008年7月27日,迄今为止国产最长最重的船用曲轴在上海电气临港重装备基地下线。这是中国第一根8K90MC-C船用大功率低速柴油机曲轴,全长16米,重约200吨,填补了国内空白。也标志着上海电气在中国率先具备了大缸径船用曲轴的制造能力。
继取得这一最新成果后,2009年,上海电气重工集团还将根据海外用户需求,试制世界上最大型号规格的12K98MC-C曲轴等超大超前规格的产品。上海船用曲轴公司总经理刘超明表示,随着技术的积累和成熟,我国造船业有望打破“一轴难求”受制于人的瓶颈,推动我国从“造船大国”向“造船强国”加快迈进。
打造中国芯
曲轴作为船用发动机的关键部件,被誉为船用柴油机的"心脏",对船舶的安全起着至关重要的作用,大型船用曲轴要求与船舶寿命相等,终身免维护,使用期限一般在二三十年以上,占发动机总造价的三分之一。但中国造船业几十年来却一直缺少这颗“中国心”。由于其重量大、加工精度要求高、制造技术难度高,因而业内常用"是否具备曲轴制造能力,从某种程度上代表了一个国家的造船工业水平。目前日本、韩国、捷克、西班牙等少数几个具备制造大型船用半组合式曲轴能力的国家高度垄断着国际上大型船用曲轴市场。
韩国和日本造船业的重要优势之一,就是它们对曲轴的高度占有。有鉴于此,上海曲轴公司扮演的角色相当重要,既是解决大功率船用主机配套产品产能不足的突破口,又是我国造船产量在“十一五”末占领世界市场份额25%以上的重要落脚点。
由于少数几个国家完全垄断了全球的曲轴,2001年以后,中国造船业常常碰到用比以前高出一两倍价格也买不到曲轴的情况。柴油机生产厂订不到曲轴就不能生产柴油机,船厂买不到主机就不敢接船舶订单,以致“十五”期间放弃了几百万吨的海外造船订单。 在一次国际订货会上,几位日本、韩国的曲轴供应商同一位国内船用柴油机厂的负责人开玩笑说,喝一大杯白酒就卖一根曲轴,这位负责人二话没说,就端起酒杯,直吓得供应商连连拱手,因为他们生产的曲轴将优先供应本国,根本不敢轻易许诺给中国客户。
随着原材料成本上升以及其他国家自身需求量的猛增,每根船用曲轴价格目前已达50万美元以上。该关键部件自造能力的缺失一度制约着我国船舶工业的发展,也让中国在荣获"世界第三造船大国"之名的同时付出了高昂的代价。有统计资料显示,1978~1997年,中国在进口曲轴上花费高达9000多万美元。而近年来,由于曲轴价格持续飞涨,以及中国造船业对曲轴需求量的增加,每年进口曲轴的费用已经高达四五千万美元。近几年来,半组合曲轴供求矛盾更为突出,价格逐年提高,并且交货期也经常得不到保证。因此,迅速建立中国自己的曲轴生产基地,实现船用大功率低速柴油机曲轴国产化已经成为我国经济建设中的一项战略任务。
发展过程
2001年前后正是世界造船工业新一轮的扩张期,各国对大型高技术附加值船的需求激增。船用配套设备自造水平低下与中国的船舶生产大国的地位极不相称,特别是船用柴油发动机的核心部件曲轴不能自给,这一尴尬现状正是上海船用曲轴诞生的背景。
为改变我国造船业"船等机、机等轴"的现状,2001年,在国家***人的有关指示下,国家发改委批准上马船用半组合曲轴国产化项目,并安排了部分国债资金予以支持。
2002年5月,上海电气(集团)总公司、沪东中华造船(集团)有限公司、中国船舶重工集团公司和上海工业投资公司共同投资组建上海船用曲轴有限公司,投资1.86亿元开展船用半组合曲轴的科技攻关。
技术难度
表面上看,曲轴只是个十多米长几十吨重的一块“铁疙瘩”。然而,它的设计和制造工艺却相当复杂。
曲轴是柴油发动机直接与螺旋浆轴联结而传递推进力的。是由将钢铁打制成型的锻造钢和在模具中熔铸的铸造钢制成的。制造方法大体上有二种,一是整体制造的曲轴,主要用于中小船舶和发电用中、高速的冲程的柴油发动机,这种曲轴我国早能自给自足,另一种是组装式曲轴,主要用于大中型船舶和发电用低速二冲程柴油发动机,是将曲拐和轴颈部件热压成为整体。这种曲轴直到2005年我国才实现零的突破。
组装式曲轴的曲拐有锻造和铸造二种制造方法,锻造方法需要用压力机等装备,所以气割及机械加工费用高,制造成本高。但是由于用压力机加工,疲劳强度可提高。铸造方法与锻造方法比,在成本上有优越性,可批量生产,但疲劳强度比锻造的低。目前,国内生产曲轴毛坯锻件的企业有两家,即鞍钢重机与一重集团。
船用大马力低速柴油机曲轴形状复杂,传递动力大,承受交变载荷,在船舶寿命期内不允许更换,因此对曲轴钢的纯净化,强度、硬度等有很高的要求,对曲轴毛坯锻件的强度、耐疲劳、抗冲击等性能要求十分苛刻,而且曲轴毛坯一体化成型工艺复杂,锻件制造还必须获得国际制造许可证和船级社的工厂许可。
2007年12月7日,鞍钢重机公司正式接到丹麦MAN-B&W总部的“大型船用柴油机曲轴锻件制造认证证书”,这表明鞍钢成为国内第一家申请六家船级社认证生产大型船用柴油机曲轴锻件的企业。鞍钢重机公司从2006年5月开始进行大马力柴油机曲轴毛坯锻造的研发。采用先进的真空冶炼、真空浇注技术,成功实现了曲轴钢的纯净化冶炼、浇注,使钢质满足了曲轴钢标准要求;利用计算机模拟技术,优化设计了曲轴柄弯锻模具、锻造工艺、热处理工艺,从而使曲轴毛坯锻造获得成功。
2007年8~9月,一重集团相继获得了中国船级社和英国劳氏船级社的工厂认可证书,10月28日,正式收到了丹麦MANB&W总部的"大型船用柴油机曲轴锻件制造许可证"。至此,一重集团已取得了生产规格80以下曲轴毛坯的全部认证,具备了大型船用柴油机曲轴锻件的资质。一重集团现正在积极进行 MANB&W和Wartsila-NSD(瓦锡兰)两种结构形式的90级曲轴认证工作,预计2008年上半年可以通过认证,同时可取得6家以上船级社工厂认可。届时,一重集团将具备生产所有级别的船用曲轴毛坯锻件的资质。一重集团正经过实施曲轴产业化的技术改造后,2008年具备年产75根曲轴毛坯的生产能力。
上海曲轴公司第一根曲轴原计划下线时间是2004年6月,之所以延后到2005年1月,就是因为研制过程中不断遇到新问题。2005年1月,中国第一根国产船用大功率低速柴油机半组合曲轴在上海船用曲轴有限公司顺利下线,这根7.5米长、约60吨重的船用柴油机半组合曲轴实现了我国在该领域零的突破。这根曲轴的诞生是"十五"期间中国船舶行业配套领域最大的技术突破。
为了提升技术,该公司广泛吸收国内外曲轴毛坯制造和曲轴加工技术,通过引进国外专家、与国内知名高校科研院所合作等多种方式,采用“产学研”战略联盟、联合攻关的技术创新模式,走出了一条产学研结合,自主创新,自主开发的发展道路,在曲轴材料、曲拐弯锻工艺、曲轴红套工艺、曲轴精加工工艺等诸多方面取得重大突破,掌握了曲轴制造过程中的关键技术,形成了一批具有自主知识产权的曲轴核心制造技术。其中,先进的曲轴红套技术、带回转刀架的专用曲轴机床曲轴精加工工艺及宽刃刀具设计和应用、“柴油机—曲轴—船舶轴系—螺旋桨系统”动力学分析的攻关课题难度已达到国际同类产品水平。截至2006年12月底,该公司已申请国家专利10项,其中实用新型专利3项,发明专利7项。
目前,该公司已累计承接船用曲轴合同152根(其中出口96根),2007年已完工50多根,2008年计划生产100根。
据资料,到2010年,中国需要大型船用半组合曲轴约310根,2015年将达 473根。届时,全世界的大型船用半组合曲轴仍将供不应求。为迅速形成产业规模,上海电气集团及时决策,抢先在临港重型装备制造基地开始了曲轴二期工程的建设。据悉,该公司曲轴二期项目投资5.92亿元人民币,新建厂房约24000平方米,新增曲轴车床、曲拐立车等专用设备32台套,形成年产200根曲轴的生产能力。
据透露,到2010年,该公司将实现年产240根大型船用半组合曲轴的规模,跻身世界曲轴制造企业前三名;到2015年,计划在曲轴的产品质量、生产能力和企业品牌方面保持世界第一。
目前,国内仅3家企业可以生产大型船舶用曲轴,具体情况如下。
上海船用曲轴有限公司2007年生产了40根曲轴,不但打破日韩等少数几国对技术和市场的垄断,还有一半产品完成了出口。随着二期项目启动,2008年产量将是去年3倍,可达120根,目前公司已累计承接船用曲轴合同152根(其中出口96根)。另外,计划2009年年产160根,2010年达到200 根,届时几乎能与韩国斗山重工旗下的船用主机曲轴制造厂不相上下。斗山重工在2004年和2005年所生产的这类曲轴分别为200根和220根。自 2006年增加产量达到270根后,未见有报道称再有扩产计划。
青岛海西重工自去年5月生产第一根曲轴至今已经生产了15根曲轴,已形成年产50根半组合式曲轴的装配、机械加工生产能力。二期项目建成投产以后将形成年产150支船用大型柴油机曲轴,其第一根船用曲轴已于去年5月份成功下线。
大连华锐曲轴公司现在已经形成了年产40根曲轴的生产能力,而到2009年,其生产能力将达到75根。目前这个公司在手的大型船用主轴合同已达63根,其中今后3年的合同分别达到23根、38根、2根,而订货意向已达58根。
图一、曲拐在弯锻 图二、曲轴的红套 图三、整根曲轴在车床上加工 图四:曲轴成功下线
我国功率最大的重型燃气轮机
——R0110燃气轮机
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工程总投资:10亿元以上
工程期限:2002年——2012年
R0110重型燃气轮机是“十五”期间863重大专项,“官产学研”联合模式发展。项目预算5亿。黎明与606所、清华大学、中科院工程热物理研究所、上海交通大学等单位组成设计研制项目联合体,借鉴国外技术,引进国外智力。R0110预期输出功率114500KW(150000马力,排水量接近1 万吨的日本金刚级驱逐舰的总功率才100000万力),热效率36%。在RO110母型机基础上,可以实现60MW、160MW与200MW以上系列燃机。R0110舰用型号论证工作已经开展,可以作为中型常规航空母舰的主动力。
R0110是我国自主研制的第一台重型燃气轮机,它的研制成功预示着我国将成为世界上第五个具备重型燃气轮机研制能力的国家。这对于提高我国的综合国力具有积极推动作用。他表示,中国一航将继续精心组织、统筹安排,确保研制工作万无一失。
曹健林对R0110重型燃气轮机项目给予高度评价。他指出,这个项目是我国节能减排攻坚战取得的一项重大成果,我们要进一步抓紧项目研制进度,加强基础研发,把自主创新的国策落到实处。
世界最大电动轮矿用车
——服务于2000万吨级煤田
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工程总投资:2400万元以上
工程期限:2007年——2009年
360吨尤尼特瑞格MT5500型电动轮矿用车
2007年6月13日,内蒙古北方重型汽车股份有限公司(简称北方股份)生产的360吨尤尼特瑞格MT5500型世界最大电动轮矿用车在神华集团准格尔黑岱沟露天矿完成总体装配,这是国内首台360吨世界最大电动轮矿用车的问世,标志着中国矿用汽车事业的发展又迈上了一个新的台阶。从全球范围来看,目前能够生产360吨电动轮矿用车的制造商只有三家公司位列其中。
360吨尤尼特瑞格MT5500型电动轮矿用车,车宽9.45米,长15.39米,高7.67米,自重223吨,载重后为557吨。是到目前为止世界上装载量最大的矿用车。该车的完成,充分证明了北方股份是目前世界上唯一一家能够在同一工厂、同一条生产线上生产25吨到100吨机械传动轮矿用车和120吨到360吨电传动轮矿用车以及23吨到42吨铰接式自卸车三大系列产品的工程机械制造企业。同时也为保证北方股份顺利完成与神华集团签订的37台360吨MT5500电动轮矿用车和18台260吨MT4400电动轮矿用车合同打下了坚实的基础。
作为集世界一流露天采掘设备之大成的神华准能公司,目前已引进了代表当今世界采掘业发展方向的先进工艺如:轮斗工艺、单斗电铲加卡车运输工艺、吊斗铲倒堆工艺等投入到目前国内最大露天煤矿黑岱沟露天煤矿剥离中,在建设中的哈尔乌素露天煤矿,准能公司将单斗电铲加卡车运输工艺中的卡车由过去单车最大运能154吨提升到326吨,将进口MT5500型卡车37台用于剥离生产。新引进的MT5500型卡车,单车购置费用近300万美元,由美国厂家与国内包头北方股份公司联合生产与组装。为加快组装进度,培养自己的技术人员,神华准能在厂家组装的同时,一方面做好组装监理工作,另一方面进行自行组装,在厂家完成4台组装任务之际,自己组装的第四台卡车也已竣工。伴随这种大功率卡车的投入,我国矿用汽车业的发展将迈向一个全新台阶。
国际矿用车市场的市场容量在1300辆左右,总装载量20亿吨左右。矿用车的主要用在煤矿、金矿、铜矿和铁矿,用户主要分布在澳洲、美洲。澳大利亚是世界矿用车最大的用户,仅2004年就购进500台。我国目前矿用车保有量在3000台左右,2005年销量在580台,2006年预计销量在700台左右。前几年矿用车的市场需求主要以45吨以下为主,近年来大吨位需求开始上升,尤其是2005年以来,大吨位和电动轮***比例出现大幅度上升。
大型矿用车国际上主要生产厂家是卡特彼勒(美国)、小松(日本)、特雷克斯(美国)(以及被特雷克斯收购的优尼特瑞格)、别拉斯(白俄罗斯)、日立(日本)、利勃海尔(德国),这些厂家在国际的市场份额占到90%以上。国内厂商主要是北方重工、湘潭电机、北京重型汽车厂、首都重型车厂、本溪重型车辆厂等5家企业。北方股份在国内企业中所占份额达80%以上。在50吨以上市场,北方股份更是占到90%以上的市场份额。
为了追求生产效率,大型矿山偏爱使用载重量较大的矿用汽车,近年来随着矿山开采的规模的增加,大吨位矿用车的需求比例不断增加,超大吨位的矿用车不断出现。升级步伐不断加快。矿用车的吨位的快速提升始于60年代,在这之前,机动轮电动车是标准的产品。从50年代的30~40吨发展到60年代的60~70吨,在60年代开始柴油发电驱动应用于矿用车之后,矿用车吨位得以大幅度快速提升。现在常用的机动轮最大吨位在100吨左右,而电动轮最大吨位已经达到360吨。400~500吨的可能在不久的将来也会出现。我国在2005年以前主要以40~50吨为主,2005年以后大吨位车需求开始快速上升,现在已成为市场主流产品。
随着世界制造业向中国转移的大趋势,世界矿用车的中国制造比例也将大幅上升,主要驱动因素包括中国制造技术的提升,劳动成本的低廉以及国内市场的拉动。北方重工的矿用车***遍及越南、朝鲜、卡塔尔、老挝等周边国家以及尼日利亚、津巴布韦、南非等非洲国家,矿用车的出口涵盖了从3303D(25吨级)到TR100(91吨级)的所有机型,品牌知名度日益提高。
TEREX-UnitRig MT5500 | 特雷克斯-尤尼瑞格[美国] MT5500
该系列包括MT5500和改进型MT5500B,采用的是交流电传动系统,MT5500B共有4种柴油发动机可供选择,[功率分别为2014kW-2723kW],最大一款为MTU/DDC的Series4000,4冲程20缸,8845kg,油箱容量为3028L,空车质量是232t。
技术参数[MT5500B]:
外形尺寸:15.4m×9.5m×7.7m
最大功率:3705马力[2723kW]
额定载重:326t[360美吨]
车箱容积:218m3 |