【科學強國】南南鋁加工的科技強國夢

  “在貴單位的幫助支持下,鋁板等型號關鍵物資配套工作圓滿完成,實現瞭物資高效、可靠供應,集團集采業務有序開展,有效支撐航天型號科研生產任務,為構建航天物資一流供應鏈體系作出瞭重要貢獻……”2023年春節假期收假後,廣西南南鋁加工有限公司(以下簡稱“南南鋁加工”)就收到瞭一封來自中國運載火箭技術研究院的感謝信。這是南南鋁加工收到的來自國傢運載火箭部門的第二封感謝信。

  攝影/寧穎

  2021年4月29日,在海南文昌航天發射場,長征五號B遙二運載火箭將空間站天和核心艙精準送入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。南南鋁加工為長征五號B遙二運載火箭配套的貯箱壁板、箱底、蜂窩結構面板等材料產品,性能穩定、質量可靠,滿足瞭長征系列火箭苛刻的使用要求。當年5月,南南鋁加工收到瞭來自長征五號運載火箭型號辦公室的感謝信——《對長征五號B遙二運載火箭飛行任務的感謝信》,來信中這樣寫到:“長征五號B遙二火箭的成功發射凝聚著你們的智慧與奉獻”“願廣西南南鋁加工有限公司與我們並肩攜手,大力弘揚‘兩彈一星’精神和載人航天精神……”

  南南鋁加工是一傢集研發、生產和經營為一體的航空航天交通鋁新材料先進制造國有企業。在鋁合金制造領域,南南鋁加工攻克瞭諸多“卡脖子”難題,創造瞭諸多全國第一,有的甚至是世界第一:中國的“和諧號”高鐵枕梁,曾經一直是從日本進口材料,南南鋁加工僅用瞭4個月就研制出高速動車組車體用枕梁型材,在強度、抗疲勞性及耐腐蝕性等多項技術指標上,超越國外優質產品,成本降低三分之一,如今我國“復興號”動車上,便應用瞭南南鋁加工自主研發的枕梁型材,由此倒逼進口型材價格大幅降低,為中國髙鐵發展註入“強心劑”;在南南鋁加工的熱軋制造中心,可以看到該公司與東北大學等單位研發制造的國內首臺套輥底爐生產線,長達150米,大大降低瞭我國高端鋁合金生產成本;在汽車領域,南南鋁加工以全球最高質量標準批量化生產汽車外板;在3C電子領域,南南鋁加工成為某知名品牌電子設備的優選供應商。除此之外,南南鋁加工成功制造瞭國內第一套圍裙式結構高性能硬合金結晶模具;開發出航天用超大直徑1.32米的鋁合金鍛坯,支持鍛造直徑8. 7米的合金整體環,助力我國航天材料取得重大突破……

  走進南南鋁加工的熱軋制造中心展廳,這裡展示著企業廣泛應用於航空航天、軌道交通、汽車、船舶以及3C泛半導體等領域的各種產品。可以說,南南鋁加工的產品已經把鋁合金板材性能發揮到極致。有人開玩笑說,如今,天上飛的、地上跑的、手上用的,都能見到南南鋁加工的產品蹤影,真正實現瞭“上天、下海、入地”。

  “三個排頭兵”

  南南鋁加工成立於2010年,隸屬於廣西最大的國有企業、世界500強企業——廣西投資集團,總投資額73億元,配備世界一流的制造裝備,是廣西壯族自治區黨委、政府重點打造的以航材技術為標準的高端鋁合金先進制造企業。公司建設有年產20萬噸航空交通高端鋁合金新材料項目,擁有高純高性能鋁合金、熱軋中厚板、大型擠壓型材、冷軋汽車板生產線,主要生產2系、6系、7系鋁合金產品,產品廣泛應用於航空航天、軌道交通、汽車、船舶、3C及泛半導體等領域。

  南南鋁加工的主打產品是鋁合金。作為高性能輕型合金材料,鋁合金是我國“十二五”規劃中重點發展的新材料之一。高端鋁合金材因其在力學性能、化學性質、可塑性等方面的優勢,無論是航空、航天、高鐵、船舶、汽車等領域,還是手機、電腦等工作生活必備工具,都扮演著非常重要的角色。其中,一些高性能的鋁合金材料是我國保障國傢戰略和支撐關鍵領域發展必需的基礎材料。

  我國鋁材工業起步晚,並且長期以來發展緩慢。進入21世紀以來,我國鋁加工產業的發展迎來瞭難得的發展機遇,行業向前發展速度明顯加快,年均兩位 數的增長幅度遠遠高於國外各主要鋁材生產國的發展速度,使得在短時間內就發展成為全球最大的鋁加工材生產供應國。2008年我國已經成為世界最大鋁消費與生產國。

  總體來講,我國鋁產業經歷瞭從無到有、從小到大的艱難歷程,也取得瞭令人驕傲的輝煌成就。新的時期,我國鋁產業正行進在由大國向強國轉變的道路上。不容忽視的是,我國一些高端鋁合金生產裝備技術、材料等仍處於劣勢,甚至處於依賴進口的被動局面。

  關鍵核心技術是要不來、討不來、買不來的!怎麼辦?國之所需,企業所向,南南鋁加工是極具代表性的先進制造國有企業之一。近十多年,我國鋁加工產業擴張的一個顯著特點是新項目建設起點高、投資大,一大批具有當今世界最先進水平的鋁加工技術裝備,如熱連軋生產、CVC6 輥冷軋機、寬幅高速鋁箔軋機、大噸位工業用鋁擠壓機等先進設備被不斷從國外引進,從而在短時間內將行業的硬件水平提高到瞭一個嶄新的階段。

  2017年4月20日上午,中央有關領導來到南寧,這是時隔7年再度視察廣西南南鋁加工有限公司。他到熱軋中厚板制造中心、高端鋁合金新材料部件區、冷軋制造中心、中車廠房、高端鋁合金新材料應用區,瞭解企業發展航空航天、軌道交通、海洋船舶等領域高性能鋁材產業情況,察看熱軋中厚板生產線、初軋操作控制室和高鐵車廂、超大直徑鋁合金圓錠、全鋁工業廠房、全鋁人行天橋、全鋁新能源客車等大部件產品。

  在考察過程中,中央有關領導對南南鋁加工勇於創新創造給予肯定,指出創新是引領發展的第一動力,要加強知識、人才積累,不斷突破難題、攀登高峰;“國有企業要做落實新發展理念的排頭兵、做創新驅動發展的排頭兵、做實施國傢重大戰略的排頭兵”。

  在此次中央有關領導考察之後,南南鋁加工從上至下,深入貫徹落實國有企業“三個排頭兵”的重要指示精神,按照“研發一代、試制一代、量產一代”的產品創新理念,把自主創新作為引領企業發展第一動力。77歲的南南鋁加工特聘專傢、國傢鋁973項目首席科學傢張新明教授,20世紀80年代公派留學回國後,以50多年理論研究沉淀為基礎,帶領百餘名碩博士,共同推進鋁新材料的研發應用,毫不動搖服務國傢重大戰略,持續在關鍵材料“卡脖子”環節下功夫,先後攻克系列行業關鍵技術難題,摘下鋁合金材料多個領域“皇冠上的明珠”。

  截至2023年6月底,南南鋁加工獲得授權專利159項,參編國傢標準5項。張新明教授見證瞭南南鋁加工走自主創新之路、服務國傢戰略需求的探索和成果。

  如今,南南鋁加工研發生產的鋁合金材料已廣泛應用到國民經濟高端制造領域,戰略性重點產品聚焦全球新經濟賽道,對標國際先進水平:航天用鋁新材料,助力長征五號B遙二運載火箭成功飛天;航空用極厚板、蒙皮板,推進國之重器呼嘯升空;軌道交通關鍵型材,促進高速動車組提速;高性能汽車板材,加速汽車綠色輕量化發展進程。與此同時,南南鋁加工大力推進高端高精鋁材制造“卡脖子”設備——首臺套輥底爐、氣墊爐的建設,有力促進解決國內高品質鋁板帶材熱處理生產線成套裝備短板問題,真正實現瞭自主創新。

  光芒閃耀太空

  產業數字化是推動第四次工業革命的重要工具,必將催生企業管理和生產模式的變革。近年來,南南鋁加工大力推動企業實現高端化、綠色化發展,加快數字化建設,不斷提升企業核心競爭力,數字化“工業大腦”智慧制造平臺已成功上線,建成瞭國傢級智能制造示范工廠。這一“工業大腦”線上串聯起全廠156臺套高精智能設備,包含188萬條寶貴數據、豐富的場景和廣泛的連接,通過數據上“雲”,消除“信息孤島”;圍繞企業營銷、采購、研發、制造、質量等核心業務,實現瞭作業自動化、管理智能化、決策智慧化的精細化深度運營,確保生產全程嚴密管控、快速響應;“橫向集成,縱向貫通”的數字模式則加深瞭南南鋁加工的智能化生產協同程度。

  近兩年,南南鋁加工收到兩封來自國傢運載火箭部門的感謝信。據悉,2022年7月24日、10月31日,長征五號B遙三、遙四運載火箭準時點火、零窗口發射,分別將空間站問天實驗倉、夢天實驗倉精準送入快速交會對接軌道,圓滿完成我國空間站“T”字構型在軌建造任務,如期實現載人航空工程“三步走”戰略。長征五號B遙三、遙四運載火箭所采用的推進劑貯箱用超寬幅厚板及整流罩用超薄蒙皮板機結構復雜。火箭升空過程中,箭體結構材料要承受一定的壓力、溫度、振動等極端考驗,這就對鋁合金材料的力學性能、尺寸精度、平面度等質量控制提出瞭更高的質量要求。

  遵照國傢有關部門的安排,南南鋁加工需要攻克箭體結構中鋁合金材料的高精尖難題。寬幅鋁合金板材是航天工程的關鍵結構材料,但長期以來一直無法自主生產,給我國重大工程建設帶來制約,因此,自主生產關鍵材料是建設航天強國必需闖過的關。面對研制保供這一難關,南南鋁加工航材團隊不服輸:“國外能熔鑄,我們也一定能!”

  經過3個月攻堅,他們紮根生產線反復研究,磨壞瞭一雙又一雙勞保膠鞋,埋頭實驗室調整參數,奮戰過一個又一個通宵達旦,歷經700多次科研攻關和試驗,開發出超寬板控溫控軋、冷作硬化過程板形控制、新型形變熱處理等技術,攻克瞭高品質大規模扁錠制備、薄規格板材高效連續固溶淬火、新型卷式壓光精整等技術難題,同時科學高效組織生產,確保保質保量按時交付,有力保障長征五號B遙三、遙四運載火箭成功發射。“南南鋁加工造”的光芒再次閃耀太空。

  近幾年,為瞭深入貫徹落實國有企業“三個排頭兵”的重要指示精神,南南鋁加工堅持“創新是引領發展的第一動力”,不斷提升鋁合金新材料應用技術,服務國傢重大戰略及產業發展。面向航天發展前沿、面向重大戰略需求,南南鋁加工強化使命擔當,堅定報國志向,勇於創新突破,為長征系列運載火箭、航空重大裝備等高科技尖端型號提供高性能鋁合金材料,為我國航天事業發展提供材料支撐。

  在南南鋁加工的熱軋制造中心展廳,展示著企業廣泛應用於航空航天、軌道交通、汽車、船舶以及3C泛半導體等領域的各種產品。在航天航空領域,南南鋁加工憑借雄厚的研發技術實力,南南鋁加工通過自主研發突破瞭鋁熔體高效凈化、大規格高品質錠坯鑄造、強應變軋制、積分時效熱處理、殘餘應力評估與調控等關鍵技術,研制出航空用大規格高性能鋁合金極厚板,航天用超寬幅鋁合金中厚板,航天用寬幅鋁合金薄板,航天用耐熱鋁合金鍛件等產品,產品相關性能指標達到並優於AMS/GJB要求水平,受到國內外客戶的一致好評,取得瞭良好的經濟效益和社會效益。

  在軌道交通領域,近年來,南南鋁加工開發瞭軌道車輛用枕梁,牽引梁,橫梁等重要受力結構材料。產品力學、耐腐蝕、抗疲勞等綜合性能優異,處於國內同行業領先水平或世界一流水平。此外,我們是國內首傢在7系鋁合金型材方面取得突破的企業,所生產的材料成功應用於“復興號”中國標準動車組。

  在汽車領域,南南鋁加工充分發揮先進裝備、多年人才儲備與技術沉淀的優勢,致力於開發滿足汽車輕量化需求的鋁合金產品,推動我國新能源汽車的可持續發展。在產品開發方面,我們開發瞭高翻邊性能、低溫快速時效響應、及高導電等鋁合金材料,已廣泛應用在新能源汽車引擎蓋內外板、後尾箱蓋內板、車門內板、電池Pack系統等零部件。

  在船舶海洋用鋁合金研發上,南南鋁加工實現瞭高性能鋁合金材料制備技術的重大突破,各項技術指標達到世界先進水平,並成為國內為數不多的同時通過瞭DNVGL、CCS、ABS、BV、LR五大船級社工廠認可的企業。所生產的鋁合金材料主要應用於高速船體外板、甲板、骨架結構、船舶上層建築、海上直升機平臺、海洋工程平臺居住區等。

  在3C電子領域,2015年,南南鋁加工率先開發出瞭陽極氧化性能優異的5252鋁合金板材帶。2016年,我們自主研發瞭6N61、6N13、6N63等多款兼具陽極氧化性能和可沖壓性能的6系鋁合金新材料。2017年,開發瞭3C電子外觀件7N21鋁合金板材。2018年,我們的研發團隊與知名3C品牌合作開發瞭多款個性化定制新材料。目前,我們的3C電子外觀件用鋁合金產品已廣泛用於國內外各大知名3C電子品牌的手機、平板電腦、一體機等終端產品。

  創新人才集聚高地

  2022年7月1日15時15分,在南南鋁加工冷軋制造中心,伴隨著一聲響亮的“點火”號令,國傢重大短板裝備工程項目2400毫米氣墊式連續熱處理生產線(簡稱“首臺套氣墊爐項目”)正式啟動。這是國內第一條自主研發、設計、制造的高品質鋁合金板帶材連續熱處理生產線,也是我國首套自研自產鋁合金航空板、汽車板材料“卡脖子”裝備和系統,實現瞭氣墊加熱系統、冷卻系統、風機等核心部件自主配套,突破瞭我國在核心裝備氣墊式連續熱處理爐研發和制造技術方面的瓶頸難題,從根本上解決瞭國內高品質鋁板帶材熱處理生產線成套裝備短板問題,實現自主創新,加速瞭高精高性能鋁合金板帶材產品研發成果自主轉化能力,有力提升瞭我國在航空航天、新能源汽車、3C及泛半導體等重點領域的關鍵鋁合金材料供應保障能力。

  長期以來,套氣墊爐項目的關鍵生產技術、工藝模型和控制系統一直被國外少數公司壟斷,國內的該類氣墊爐均是進口設備,且進口價格昂貴、設備制造及安裝調試周期長。南南鋁加工終於填補瞭我國氣墊式連續熱處理核心關鍵裝備的空白。

  “設備從國外引進,一旦出現故障,就需要國外技術人員維修,還要向對方提供一些關鍵數據。”南南鋁加工冷軋制造中心副總經理卓義富如是說,“和此前的進口設備相比,國產氣墊爐的輥子從230多根減少為100多根。可別小瞧這個數字,每少一根就意味著減少瞭一個質量風險點,對保障生產高表面產品的質量是極為有利的。”

  據悉,在近30個月的“首臺套氣墊爐項目”建設過程中,南南鋁加工聯合東北大學、廣西先進鋁加工創新中心,攻克瞭“寬幅金屬帶材氣墊漂浮氣體動力學特性及動態平衡漂浮機制”等多項關鍵技術,順利實現瞭連續固溶、淬火、拉彎矯直、表面處理、清洗、切邊、預時效、塗油等八大功能測試。在此之前,南南鋁加工首臺套國產自主高端高精鋁合金中厚板輥底式固溶熱處理爐已於2020年“亮相”並正式投產,實現瞭高端高精鋁合金中厚板材熱處理關鍵設備自主化,助力企業向航空航天等關鍵領域輸送“南南鋁加工造”鋁合金材料。

  南南鋁加工董事長韋強介紹,目前,國內總共有10餘臺氣墊爐,但無一臺是國產;中國工程院院士、東北大學教授王國棟這樣評價:“此次點火啟動的氣墊爐技術上不僅達到瞭國際先進水平,還補齊瞭我國在這方面的短板,填補瞭技術空白,打破瞭國外壟斷,我們終於把關鍵技術掌握在自己手裡……”

  在鋁合金制造領域,南南鋁加工創造瞭諸多全國第一,有的甚至是世界第一,其重要秘訣之一,是建立瞭高端人才儲備庫,成為人才匯聚的制造業高地。黨的二十大報告圍繞全面建成社會主義現代化強國,明確強調“必須堅持科技是第一生產力、人才是第一資源、創新是第一動力。”同時,黨章修訂中也首次加入瞭“充分發揮人才作為第一資源的作用”的表述和要求。在南南鋁加工,不拘一格獲取優秀人才,充分釋放瞭人才創新活力。

  近年來,該公司全力打造創新型人才梯隊,大力引進關鍵材料領域專職研發和技術人才,現占比已超公司總人數的12%,擁有一支兩國院士及百餘名博碩士在內的高水平研發、支撐和管理團,並建設瞭與多傢行業知名科研院所和企業緊密合作的開放研發平臺,研究方向涵蓋材料學、壓力加工、機械工程、化學工程與工藝等學科,這無疑為南南鋁加工的技術創新奠定瞭雄厚的人才基礎。

  南南鋁加工設立瞭航空航天材料研究所、船舶材料研究所、汽車材料研究所、IT半導體材料研究所等科研部門,分別對應研究鋁合金應用的各個領域,上百名高學歷、高素質人才針對關鍵共性技術難題,創新開展前瞻性的鋁合金新材料研發,對於助推我國航空航天、軌道交通、汽車、船舶以及3C泛半導體等重點領域關鍵材料實現自主可控具有重大意義。

  來源:《小康》·中國小康網

  作者:降蘊彰

  編輯:於靖園

  審核:龔紫陌

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