戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和鍛造行業(yè)

文/吳順達·中國鍛壓協(xié)會行業(yè)研究室

《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》(以下簡稱《決定》)頒布一年有余，《決定》中明確將戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)要培育成為國民經(jīng)濟的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，并在“十二五”期間重點發(fā)展。國際經(jīng)濟形勢惡化，國內(nèi)通脹、需求降溫的影響，進一步加深了我們對發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重大意義的認識。

戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)就是關(guān)系到國家生存和發(fā)展安全、國民經(jīng)濟社會發(fā)展的重大瓶頸的產(chǎn)業(yè)。這些戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，不能依賴進口，不能受制于人，必須以獨立、自主、創(chuàng)新為先導(dǎo)，建立必要的機制體制才能實施。新興產(chǎn)業(yè)就是《決定》中所列的節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)、新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、高端裝備制造產(chǎn)業(yè)、新能源產(chǎn)業(yè)、新材料產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)七大戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。產(chǎn)業(yè)的目標(biāo)已經(jīng)明確，與之相關(guān)的行業(yè)均顯現(xiàn)或隱含著新的概念，突出體現(xiàn)在靠創(chuàng)新掌握關(guān)鍵技術(shù)，提升核心競爭力和帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

鍛造行業(yè)與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的相關(guān)性

鍛造加工是機械工業(yè)中的基礎(chǔ)制造工藝。由于鍛造成形不但能夠制造出各種不同尺寸、不同形狀的毛坯或零件，而且通過鍛造變形使材料組織改善、性能提高。因此，鍛造產(chǎn)品廣泛應(yīng)用到航空航天、軍工、能源、船舶、汽車、軌道交通、工程機械、冶金、石油化工、建筑、橋梁等領(lǐng)域。從中看出，鍛造行業(yè)與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)有著極其密切的關(guān)系。

七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)與鍛造行業(yè)的關(guān)系息息相關(guān)，具體可由圖1表示。

圖1 七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)與鍛造行業(yè)的關(guān)系

節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)：重點開發(fā)推廣高效節(jié)能技術(shù)裝備及產(chǎn)品，實現(xiàn)重點領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)突破，帶動能效整體水平的提高。與鍛造行業(yè)相關(guān)的發(fā)展和示范項目應(yīng)該是輕量化制造、模具的再制造、鍛造加熱設(shè)備的節(jié)能改造等。

新能源產(chǎn)業(yè)：積極發(fā)展新一代核能，研發(fā)先進反應(yīng)堆和發(fā)展核能產(chǎn)業(yè)。提高風(fēng)電技術(shù)裝備水平，有序推進風(fēng)電規(guī)?；l(fā)展等。新能源產(chǎn)業(yè)包括核電、風(fēng)電等，都需要鍛造零部件配套。

如圖1所示，第一層次的高端裝備制造可分解出第二層次，共有5個方向，即航空產(chǎn)業(yè)、航天產(chǎn)業(yè)、軌道交通裝備、海洋工程裝備、智能制造裝備。

航空產(chǎn)業(yè)需要的大飛機以及先進戰(zhàn)機發(fā)動機渦輪盤、飛機框梁、主起落架大型航空模鍛件、燃氣輪機、煙氣輪機大型輪盤鍛件、高強材料發(fā)動機葉片鍛件都由鍛造企業(yè)生產(chǎn)。

智能制造裝備可從六個方面展開，詳細見圖1，其中的高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備中包含數(shù)控特種加工機床、重型鍛造設(shè)備、大型清潔熱處理與表面處理設(shè)備和新材料制備裝備等。關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件、元器件及通用部件是，結(jié)合重大工程和重大技術(shù)裝備開發(fā)需要，加強關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件、元器件及通用部件的自主化和產(chǎn)業(yè)化，如高參數(shù)、高精密度和高可靠性軸承、齒輪傳動裝置及大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具。

在上述基礎(chǔ)層次中的部分課題均涉及到重大裝備制造領(lǐng)域，都是圍繞國家重點工程、重點領(lǐng)域和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)對重大裝備的需求，關(guān)系到我國航空航天、國防軍工、能源、船舶工業(yè)、交通運輸和建筑工業(yè)等領(lǐng)域的快速發(fā)展。

根據(jù)裝備制造發(fā)展方向，提出一些發(fā)展項目，積極發(fā)展高端、智能的有色、黑色金屬擠壓液壓機和模鍛液壓機設(shè)備與工藝研究，加強數(shù)字化技術(shù)、智能技術(shù)在裝備上的應(yīng)用，提供柔性化及系統(tǒng)集成技術(shù)為核心的智能制造裝備，實現(xiàn)一批智能化專用裝備的自主化和產(chǎn)業(yè)化，以解決上述領(lǐng)域中國家重大工程對金屬加工裝備與工藝的迫切需求。

鍛造行業(yè)與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)的市場需求和產(chǎn)業(yè)化前景分析

新能源產(chǎn)業(yè)

據(jù)預(yù)測，在低增長、中度增長和高增長的三種情景中，中國風(fēng)電裝機容量將在2020年分別達到1億kW、1.5億kW及2億kW的規(guī)模，2030年達到2.7億kW，2050年達到5億kW。完成核電7500萬千瓦裝機容量、水電3億千瓦裝機容量，其他非化石能源累計利用規(guī)模達到2.4億噸標(biāo)準煤。

為風(fēng)電配套的環(huán)件、支承圈及軸承環(huán)、風(fēng)塔法蘭鍛件將有較大需求。

核島典型鍛件有反應(yīng)堆壓力容器、蒸發(fā)器等所有鍛件。核島產(chǎn)品有CPR1000二代加核電管板和AP1000第三代核電管板、核電蒸發(fā)器錐形筒體等，壓力容器過渡環(huán)、帶法蘭的接管段筒體、蒸發(fā)器水室封頭、上封頭、壓力容器堆芯筒體、整鍛一體化封頭、核電鍛造泵殼等。百萬千瓦級核電波動管和主管道、百萬千瓦核電常規(guī)島轉(zhuǎn)子鍛件、1000MW核電低壓拼焊轉(zhuǎn)子。

火力發(fā)電機組大型鍛件，如各種類型的發(fā)電機轉(zhuǎn)子、汽輪機高中壓轉(zhuǎn)子和低壓轉(zhuǎn)子鍛件；水力、風(fēng)力發(fā)電機組大鍛件，如水力發(fā)電機組鏡板鍛件，1.0～2.5MW風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件和增速機鍛件。

根據(jù)尚未頒布的國家發(fā)改委《新能源產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃》，在電力領(lǐng)域，未來幾年我國電力火電裝機按每年50000MW計算，每臺大型燃煤機組需要大型鍛件200t計算，預(yù)計每年火電鍛件年均需求量2萬噸左右。按水電發(fā)展規(guī)劃，如每年平均新裝30臺500MW及以上大型水電機組，按照每臺大型水電機組需要大型鍛件200～240t計算，預(yù)計每年水電鍛件年均需求量在7000t左右?；痣娕c水電機組大型鍛件需求預(yù)計在2.7萬噸左右。

航空航天產(chǎn)業(yè)

中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心需求預(yù)測，2009～2040年，國內(nèi)需要18000～35000磅級別的發(fā)動機數(shù)量為7197臺，目標(biāo)市場價值量為468億美元。綜合波音、空客、羅羅、預(yù)測國際、中國商飛等各公司的市場預(yù)測，未來二十年，單通道干線飛機市場容量在15000～19000架，相配套發(fā)動機將達到32400～41040臺，總價值2106～2668億美元。

航空發(fā)動機、導(dǎo)彈、艦艇燃氣輪機的渦輪盤、壓氣機盤及葉片等，飛機整體隔框、起落架等關(guān)鍵基礎(chǔ)構(gòu)件及航天器結(jié)構(gòu)件等，飛機結(jié)構(gòu)中的主要受力結(jié)構(gòu)件，如整體壁板、翼梁等，以高溫合金、鋁合金、超高強度鋼及鈦合金為原材料的鍛件將有較大的需求。

航空運輸向重型化、大型化方向迅速發(fā)展，為提高航空產(chǎn)品的整體性能，大型模鍛件在航空鍛件中所占比例及單件尺寸越來越大。目前，擁有重型鍛造設(shè)備的有俄羅斯、法國、美國和中國，分別裝備有750MN、650MN、450MN和300MN的模鍛液壓機，中國裝備了世界最大的800MN模鍛液壓機。精密模鍛、多向模鍛和等溫模鍛等技術(shù)、工藝得到發(fā)展和提升。

鍛造技術(shù)主要體現(xiàn)大型化、精密化。鋁合金材料及鍛件的發(fā)展趨勢是，提高結(jié)構(gòu)強度，降低飛機重量，提高材料利用率，鋁合金材料的制備技術(shù)-傳統(tǒng)制備技術(shù)挖潛，新的制備技術(shù)，鋁合金鍛件。

鈦合金葉片

軌道交通裝備

依托客運專線和城市軌道交通動車組裝備，開發(fā)研制350km/h以上高速列車車輪、車軸和輪對，并進行實際應(yīng)用；開發(fā)研制250km/h客運專線和城市軌道交通車輪、車軸和輪對，并進行實際應(yīng)用；實現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)向架專用裝備以柔性化和系統(tǒng)集成技術(shù)為核心的專業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。無論是從近期，還是中、長期的發(fā)展看，作為客運專線和城市軌道交通動車組裝備的關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件——高速列車車輪和車軸，不能建立在依賴進口的基礎(chǔ)上。因此，我國需要建設(shè)一個高水準、有規(guī)模的高速列車及城市軌道交通輪對、乃至轉(zhuǎn)向架制造基地，以先進的工藝和裝備生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品，填補產(chǎn)量缺口和國內(nèi)空白。

自動化成套生產(chǎn)線

深入研究石化、煤炭等工藝技術(shù)，加強系統(tǒng)集成技術(shù)開發(fā)，實現(xiàn)自動化成套生產(chǎn)線的自主開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。在石化裝備領(lǐng)域，預(yù)計我國原油加工能力到2020年達5億噸左右，將新建和改造20多個千萬噸級大型煉油廠。隨著大型加氫反應(yīng)器的需求量的增加，預(yù)計每年需鍛焊結(jié)構(gòu)的厚壁重型容器30臺左右。煤化工裝備方面，隨著神華集團的我國第一座年產(chǎn)油品500萬噸的煤液化工程建設(shè)，其他地區(qū)煤制油基地建設(shè)也將啟動。預(yù)計鍛焊結(jié)構(gòu)重型容器市場將有每年40臺的需求。鍛焊結(jié)構(gòu)重型容器市場總計需求70臺左右。

海洋工程裝備

面向海洋資源開發(fā)，大力發(fā)展海洋工程裝備。深海井口裝置和采油樹設(shè)備零件中套管頭、油管頭、三通、閥體、懸掛器、連接法蘭、防噴器殼體、采油樹組合閥及深海連接器等各種強度等級的鍛件。

智能制造裝備

強化基礎(chǔ)配套能力，積極發(fā)展以數(shù)字化、柔性化及系統(tǒng)集成技術(shù)為核心的智能制造裝備。

鍛造機械采用伺服驅(qū)動，簡化了傳動結(jié)構(gòu)，將滑塊的運動特性數(shù)控化，可任意滿足各種體積成形和板材成形工藝需要，實現(xiàn)柔性、節(jié)能和綠色制造。

日本較早開發(fā)伺服壓力機，已有十幾年歷史，有多家公司推出了伺服螺旋壓力機、伺服機械壓力機、伺服液壓機等系列產(chǎn)品。近年德國和國內(nèi)企業(yè)也推出了伺服機械壓力機，韓國企業(yè)推出了伺服液壓機。這些企業(yè)采用的均為交流伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)，造價較高，尤其是大功率伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)，不僅價格昂貴，且被國外壟斷封鎖，國內(nèi)還不能研制生產(chǎn)該驅(qū)動系統(tǒng)，靠進口難于配套。

中國是制造大國，采用伺服壓力機或用伺服驅(qū)動系統(tǒng)改造原有鍛造裝備，是必然趨勢。然而，國內(nèi)對于鍛造裝備大量需求的檔次，近幾年仍將居于中等水平。所以，國內(nèi)推行伺服驅(qū)動的重點在于經(jīng)濟型，換言之，需要開發(fā)經(jīng)濟型數(shù)字化驅(qū)動系統(tǒng)來滿足市場需要。

這里涉及的問題，首先是電機選型；其次是將電機與機械結(jié)構(gòu)或與液壓油泵相聯(lián)，并結(jié)合控制器，以構(gòu)成數(shù)字化電機機械系統(tǒng)，或數(shù)字化電機油泵系統(tǒng)，即所謂經(jīng)濟型智能動力功能部件，分別對機械壓力機或液壓機直接進行數(shù)字化驅(qū)動。

增強為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)配套的能力

增強為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)配套的能力，加強自主創(chuàng)新能力，培養(yǎng)和發(fā)展鍛造行業(yè)新的成形技術(shù)、新材料及先進裝備是最為重要的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

金屬塑性成形的產(chǎn)品主要集中在運載、能源、化工及國防工業(yè)的各種重大裝備中，往往是重要承力件、關(guān)鍵傳動件和安全保障件。例如汽輪機發(fā)電機的轉(zhuǎn)子、葉片、葉輪，航空器起落架、渦輪盤，機車車軸、連桿，載重汽車的前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、轎車等速萬向節(jié)等。配套產(chǎn)業(yè)近年來的發(fā)展對金屬塑性成形技術(shù)提出了新的要求和發(fā)展方向，即精密化、數(shù)字化、高效化、輕量化和低能耗。

航空航天配套能力現(xiàn)狀及思考

針對我國C919先進大飛機的研制，對大型整體構(gòu)件(如鈦隔框等)的研發(fā)及制造，對超大整體構(gòu)件近凈成形過程中的共性基礎(chǔ)技術(shù)展開研究，解決大型整體構(gòu)件成形制造的工藝過程及實現(xiàn)方法、關(guān)鍵技術(shù)、模具裝備和工藝優(yōu)化等基礎(chǔ)共性問題，最終形成相關(guān)技術(shù)體系及工藝規(guī)范，從而指導(dǎo)生產(chǎn)實際。研究成果也可推廣應(yīng)用于其他領(lǐng)域的大型復(fù)雜整體構(gòu)件成形的設(shè)計制造。

目前國內(nèi)鋁合金大型鍛件的生產(chǎn)尺寸有空客A320飛機，大型鋁合金模鍛件外形尺寸為3109mm×610mm×122mm， 投 影 面 積 達 2.0m2；空客A340飛機，最大鋁合金模鍛件外形尺寸為7345mm×960mm×175mm，投影面積達4.4m2。

目前世界上可生產(chǎn)的鋁合金模鍛件的最大投影面積達10m2，最長鋁合金鍛件可達15m，最大鍛環(huán)直徑達7.5m，其產(chǎn)品的內(nèi)部組織、力學(xué)性能和尺寸精度也達到了相當(dāng)高的水平。

大型化、整體化和精密化制造一直是中國航空工業(yè)發(fā)展的瓶頸。為中國大飛機(含大運、大客)工程配套的需要，在鍛造工藝、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計及模具材料、潤滑技術(shù)及潤滑劑、計算機數(shù)值模擬以及多向鍛造等方面與世界接軌，制造高溫合金模鍛件成形需要的大型制坯擠壓機，為市場提供整體、優(yōu)質(zhì)、精化鍛件。

航空航天產(chǎn)業(yè)展望，開發(fā)新一代高強鋁合金，開發(fā)新一代低成本、輕型高強鋁鋰合金；開發(fā)新的鍛造技術(shù)，低成本、精密成形大型模鍛件，材料利用率達90%以上。

能源裝備大型鍛件制造的思考

⑴材料技術(shù)難題有待攻克。大鍛件生產(chǎn)的重大難題之一就是大鋼錠的質(zhì)量，一方面是鋼水純凈度和化學(xué)成分的精確控制，另一方面是大鋼錠澆注技術(shù)。

⑵企業(yè)內(nèi)部管理水平仍然有待提高。企業(yè)內(nèi)部管理執(zhí)行不到位仍然是大多數(shù)大型國企存在的通病，管理水平造成企業(yè)生產(chǎn)成本高居不下，在做精做細方面能力不足，重復(fù)制造精度差，產(chǎn)品價格缺乏市場競爭力。

⑶研發(fā)能力不足以及研發(fā)投入不夠。企業(yè)在工藝基礎(chǔ)研究、新產(chǎn)品研發(fā)方面普遍顯得實力不夠，應(yīng)進一步加強科研院所與企業(yè)的橫向聯(lián)合，關(guān)鍵是要培養(yǎng)企業(yè)自身研發(fā)隊伍，壯大研發(fā)實力，努力形成集研究、開發(fā)、設(shè)計和制造于一體的科技創(chuàng)新體系。在產(chǎn)業(yè)高端做大做強，否則將在新一輪創(chuàng)新密集的國際分工和交換中，面臨被邊際化的威脅。

大型鍛件今后需要投入的研究包括大鍛件冶金缺陷控制研究，復(fù)雜大鍛件精細化成形模擬與控制技術(shù)研究，大鍛件的微觀組織與性能調(diào)控（熱處理）的研究等。

節(jié)能與新能源汽車

節(jié)能與新能源汽車已經(jīng)成為國際汽車產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向，各主要汽車生產(chǎn)國，一方面大幅度加嚴油耗和CO2排放標(biāo)準的法規(guī)；另一方面將發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)上升為國家戰(zhàn)略，強化技術(shù)壁壘，對汽車后發(fā)展國家造成了巨大壓力，這也為汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級確定了方向。有關(guān)人士提出了加快我國商用車輕量化的議題，反映了對商用車向節(jié)能環(huán)保方面發(fā)展的新要求。

行業(yè)發(fā)展方向和目標(biāo)

中國鍛壓協(xié)會組織行業(yè)專家編制了《鍛造行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》和《鍛造成形技術(shù)及裝備路線圖》，《路線圖》確定了2020乃至2030年鍛造成形技術(shù)及裝備的發(fā)展目標(biāo)。為加快培養(yǎng)自主創(chuàng)新，改變傳統(tǒng)鍛造制造方式占行業(yè)比重過大，提供了努力方向。

結(jié)束語

在當(dāng)前復(fù)雜的宏觀經(jīng)濟形勢下，鍛造行業(yè)應(yīng)抓住戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇，特別是高端裝備制造業(yè)在經(jīng)濟發(fā)展中的有利條件，培育具有國際影響力的企業(yè)和產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，發(fā)展形成具有較強技術(shù)開發(fā)能力的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟，加快為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)配套高檔鍛件的能力，立足于創(chuàng)新驅(qū)動，以轉(zhuǎn)型升級為主要途徑，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大力推動行業(yè)的發(fā)展，全行業(yè)共同為實現(xiàn)制造強國的目標(biāo)而努力。