世界最大船用曲轴

世界最大船用曲轴打造中国芯，突破技术垄断工程总投资：10亿元以上工程期限：2002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，在旋转时的振动幅度不能大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，在国家领导人的有关指示下，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、“柴油机一曲轴一船舶轴系一螺旋桨系统”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，上海船用曲轴有限公司将实现年产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