◎本报记者 魏一辰
一根重达500多公斤的铝棒从20℃加热到403℃,需要机芯和手表同时升温,需要多长时间?
至少9小时——这是以前电阻炉需要的时间;
10分17秒——这是联创光电超导技术团队的最新测试数据。
颠覆性变革源于自主创新。 近日,全球首台兆瓦级高温超导感应加热装置在黑龙江正式投入使用。 这标志着我国超导热加工技术在国际上率先实现重大突破。
我们必须征服这座“山”
高温超导技术是大飞机、悬浮交通、船舶等高端制造业发展的关键技术。 由于其独特的工作温度(-196℃)和液氮相对便宜的优势,已成为研究热点。
早在2012年,中国科学院院士、我国高温超导研究奠基人之一的赵忠贤就提出了研制兆瓦级高温超导磁体感应加热装置的想法。
“当时只有德国和韩国各自拥有工业级超导感应加热装置,容量分别为720千瓦和300千瓦,‘兆瓦级’尚属空白。其关键技术一直被认为是发达国家的核心秘密,这也导致我国高性能铝材料严重依赖进口。” 近日,上海超导材料与系统工程中心主任洪志勇在接受科技日报记者采访时表示。
2013年1月,江西联创光电科技有限公司(以下简称联创光电)与上海超导科技有限公司、北京交通大学合作成立联创超导技术团队,由北京交通大学戴少涛教授担任团队成员大学当总经理的人。
为了更好地从事研发,江西联创光电超导应用有限公司(以下简称联创超导)应运而生。 其股东之一为江西省电子集团,另一方为联创光电。
自主研发“兆瓦级”有两道“高墙”需要攻克。 “一是产品自主创新程度高,没有类似参考标准;二是设备复杂,标准覆盖面广,相当于从头开始。” 戴少涛告诉记者。
“最大的困难是决策。” 联创超导董事长吴锐表示,“当赵院士提出研究方向时,董事会认为这种高科技设备的投资很可能会失败,犹豫是否要做。”
作为江西历史悠久的上市公司,联创光电尝到了科技结合带来的红利,其产品已应用于神舟飞船、登月车等。 “信心来自经验,志向来自感受”。 吴瑞说道:“最终,大家一致决定,一定要征服这座‘山’!”
攀登技术壁垒“巨峰”
在联创超导的测试车间里,按下红色按钮,电机带动一根直径446毫米、长度1335毫米、重562公斤的铝棒高速旋转。
20℃、200℃、400℃……温度检测表中的数据持续上升。 18分钟后,铝棒温度达到设定的450℃。 满头大汗的吴锐握紧了拳头,兴奋地喊道:“原型完成了!” 此刻,时间定格在2019年3月8日。
一路走来,六年来,团队经历了二十多次自我否定、自我颠覆、自我修正。
时任联创超导总工程师的蒋国忠告诉记者:“走自主创新之路并不容易,不仅参考文献和试验数据很少,而且我们还面临着‘自主创新’的问题。”巨型技术壁垒——大型高温超导磁体电磁热力多物理场耦合仿真技术、大型高温超导磁体结构设计……”
2015年6月,样机主轴因未能克服峰值扭矩而断裂,项目被迫停止。 “当时的主轴最好是进口的,谁也没有想到这么好的配件竟然抵挡不住。” 蒋国忠说道。
为了突破困难,团队决定重新开始。 “那段时间过得很艰难,我住在车间,寄宿在车间,回到房间后,我就瘫倒在床上,睡不着,心里一直在想主轴的问题。我们花了很长时间。” 4个月重做仿真样机,匹配双电机,研发可以继续。” 蒋国忠的办公室位于车间二楼,打开门就可以看到原型机。
千辛万苦,天不负有心人。 2019年7月1日,在中国有色金属工业协会召开的技术鉴定会上,专家一致认定该项目是“全球首次研制成功的最大兆瓦级超导感应加热装置”。
戴少涛告诉记者:“该设备的加热技术是世界上唯一能够对直径超过400毫米的大直径金属工件对机芯和手表进行超均匀快速加热的方法。”与国际数百千瓦水平相比,‘兆瓦级’就像汽车一样,发动机排量从零点几提高到2.0,应用空间一下子打开了。”
披荆斩棘指“世界一流”
装备发展不易,工业化之路布满荆棘。
“竞争对手至少需要五年时间才能复制并赶上。” 蒋国忠说,“这五年我们要做的事情很多。”
该项目仅通过技术难点的突破,就获得了44项专利。 如果工业化失败,不仅意味着巨额投资付之东流,企业转型升级也将遭受严重挫折。 在吴锐看来,“科学研究就像一场赛跑,但只有第一没有第二,竞争的是谁先‘冲线’。”
“这几年,我们牵头制定了高温超导直流透热设备国家推荐性标准;然后向上海能效中心申请节能设备认证。认证通过后,下游企业可以获得节能补贴;此外,还要积极寻求央企合作,发挥市场示范效应。” 蒋国忠说道。
2021年,位于黑龙江省的中铝东北轻合金有限公司拟向高端、智能、绿色铝加工企业迈进。 江西的这套设备将解决其燃眉之急。
经过一年多的紧张试产生活网消息,该项目终于得到充分验证:单位电耗同比降低53%,仅需原加热时间的1/54即可加热铝材至所需温度,且温差可精确控制在3℃-5℃范围内,单台设备每年可节省数百万元电费。
今年4月20日,赵忠贤院士在调试现场充满期待。 他说:“我认为这是一个非常好的起点,是高科技与传统产业的结合。我认为这是未来传统产业发展的一个非常重要的方式。”
中铝高端制造副总裁、东庆市委书记、董事长王学书表示,高温超导感应加热装置的正式投产,实现了在金属热敏材料领域的颠覆性替代应用。加工业,将助力我国更快实现“双碳”目标。
一步一步,一步一步。 “虽然该设备是全球首创,而且价格较高,但刚上市时下游企业起初还存有疑虑,但随着国家标准的制定、节能认证以及中铝公司的试制成功,给了大家一颗‘定心丸’。” 蒋国忠解释道。
如今,联创超导手头订单已超过60份。 超导热加工技术的利剑牢牢掌握在中国人民手中!
本网站转载其他媒体之作品,意在为公众提供免费服务。如权利所有人拒绝在本网站发布其作品,可与本网站联系,本网站将视情况予以撤除。