高端軸承的坎,我們突破了
軸承鋼被譽為“鋼中之王”,過去很長一段時間,我國的軸承鋼質(zhì)量和國際先進水平有很大差距,導(dǎo)致我國的高鐵規(guī)模雖然全球第一,但是高鐵列車用的軸承卻不得不高價進口,因為這個領(lǐng)域長期被歐美和日本保持。
只要是旋轉(zhuǎn)的機械幾乎都離不開軸承這個核心零件,大到輪船、火車和飛機,小到手機、電腦等,都要用到軸承,它也被譽為高端裝備的“關(guān)節(jié)”,它的工作環(huán)境很復(fù)雜,比如強力的擠壓、摩擦或者高溫等,工作環(huán)境越復(fù)雜對軸承的要求越高,由于技術(shù)難度高投入大,所以想要攻克高端軸承并不容易,它是衡量一個國家科技、工業(yè)實力的重要標準,所以也是大國崛起繞不開的坎,為何我們老說歐美是工業(yè)大國?因為在這些重要領(lǐng)域他們基本都掌握了核心技術(shù),而我們還在不少領(lǐng)域需要一步步突破。

制約高端軸承發(fā)展的主要還是市場因素,全世界掌握高端軸承的國家10多個,基本都是歐美日等老牌資本主義國家,他們早就壟斷了全球高端軸承的生產(chǎn)和銷售,關(guān)鍵是全球?qū)Ω叨溯S承的需求量并不大,我們以2020年為例,我國進口的高中低端軸承總金額只有43億美元,約合人民幣278億,相比2019年我們還增長了19.8%,而高端軸承只是其中一部分,我國的需求量都不大,可想而知全球高端軸承的市場規(guī)模了,所以許多企業(yè)和國家不愿意在這個領(lǐng)域投入,因為哪怕是攻克了高端軸承,也因為市場小賺不到多少錢而倒閉,而且還要面臨歐美日老牌工業(yè)化的競爭,所以許多國家和企業(yè)不愿意涉足這個領(lǐng)域,對于小國來說,高端軸承產(chǎn)業(yè)可有可無,大不了進口滿足自己的需求,但對于一個想要成為世界大國的我們來說,高端軸承是我們必須攻克的領(lǐng)域。因為高鐵、飛機、軍艦、坦克、宇宙飛船等都需要用到它,而這些都是大國的標志。那么我們是如何一步步攻克高端軸承的呢?本期內(nèi)容就帶大家一起了解一下。
想要造出高端軸承首先需要造出高端的軸承鋼,它是全世界最頂級的一種鋼,也是鋼鐵生產(chǎn)中要求最嚴的鋼種,目前全世界市場上應(yīng)用到的最頂級的是5ppm鋼,5ppm鋼是個什么東西呢?大家都知道,煉鋼實際上就是去除雜質(zhì)和氧的過程,雜質(zhì)和含氧量越低鋼就越好,特殊需求的鋼例外。ppm是氧含量的單位,5ppm的鋼就是鋼中的氧含量控制在5ppm以下,一般能做到8ppm的鋼就是好鋼了,歐美日的老牌資本主義國家基本能做到5ppm以下,所以造高端軸承鋼對他們而言是輕而易舉的事。過去我們長期造不出5ppm鋼,就是工藝不過關(guān)。

隨著我國高鐵、風(fēng)電等大規(guī)模興建和普及,對高端軸承的需求量就越來越大了,洛軸就是這個行業(yè)的代表之一,洛軸旗下有很多分公司,我們就統(tǒng)稱為洛軸介紹,洛軸的前身是洛陽軸承廠,大家不要小看這個廠,它的故事可不簡單,它是我國“一五”計劃中156個重點建設(shè)項目之一,從這句話可以得知它是國營企業(yè),而且誕生時間早且是我國重點項目。當時我國對這個廠可是非常重視,該廠生產(chǎn)的軸承毛主席親自觀看過,周恩來、朱德、鄧小平等先后視察過這個廠。這個廠也沒有辜負國家的期望,僅1958年創(chuàng)造的利稅總額1127萬元,相當于國家基建投資的1/10。1964年該廠開始淘汰蘇聯(lián)技術(shù),向自主化和通用化道路前進。1999年,洛軸被國務(wù)院批準為國家重點企業(yè),2004年被重組,成立洛陽LYC軸承有限公司。
洛軸長期致力于研發(fā)各種軸承產(chǎn)品,比如神舟飛船系列和嫦娥一號等,2006年,洛軸起草的《滾動軸承風(fēng)力發(fā)電機軸承》標準,通過了全國滾動軸承標準技術(shù)委員會審定,于2007年9月1日在全國強制執(zhí)行并推廣,意味著中國風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的標準統(tǒng)一了,這也打破了制約國內(nèi)風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的瓶頸,而中國風(fēng)電世界第一,我們的標準意味著以后極大可能成為世界的標準,標準的制定才是大國的標配,標準才是最賺錢的營生。洛軸為何有資格來起草這個標準?因為洛軸和瓦軸兩家公司研制的軸承,是風(fēng)力發(fā)電的關(guān)鍵國產(chǎn)設(shè)備,這就是實力的體現(xiàn),雖然這個領(lǐng)域長期被西方壟斷,但他們后來發(fā)力逐漸開始取代進口國,高端軸承主要應(yīng)用在三個領(lǐng)域:高鐵軸承、風(fēng)電軸承和軍用軸承。

說了風(fēng)電軸承再說高鐵軸承,我國在高鐵軸承鋼一直很落后,21世紀初,中國高鐵項目大規(guī)模上馬,對高端軸承的需求量未來只會越來越大,所以國家加大了對高端軸承鋼的投入和攻關(guān)。
我們很早就知道通過添加稀土,可以讓鋼變得更堅韌,但如何添加卻是西方壟斷的核心機密,很多年前我們稀土為何被賤賣?因為我們不知道如何使用,只能賤賣了買他們的高端產(chǎn)品。2011年我們開始實驗添加稀土,但是性能卻一直不穩(wěn)定,通過無數(shù)次的試驗,我們終于找到了合適的比例和方法,成功降低了含氧量。雖然洛軸當時研發(fā)出了高端軸承,聲稱能滿足時速350公里的高鐵,但是需要大規(guī)模的試驗并不能立即投入市場化,一直在實驗室里做試驗積累數(shù)據(jù),不過他們的另一款產(chǎn)品卻通過了國家驗收,最終在國產(chǎn)25k型客車上,25k型客車就是時速140公里的高速列車,雖然還無法上馬時速250公里和350公里高鐵項目,但至少是個進步,到2020年,洛軸的高端軸承終于達到了120萬公里的耐久性實驗,意味著中國終于解決了時速250公里和350公里的高鐵軸承。
除了洛軸能生產(chǎn)高端軸承外,我國不少企業(yè)都已經(jīng)突破了技術(shù),比如興澄特鋼,它已經(jīng)是全世界最大的軸承鋼生產(chǎn)企業(yè)了,這家企業(yè)生產(chǎn)的軸承鋼,氧含量≤5ppm,鈦含量≤10ppm,大顆粒夾雜物DS≤0.5級,大家看這段數(shù)據(jù)可能沒有感覺,但是2016年世界知名軸承企業(yè)德國舍弗勒公司給出一份數(shù)據(jù),他們把全球知名鋼材的軸承進行疲勞測試,結(jié)果興澄特鋼的軸承鋼疲勞壽命是國外知名鋼企的2.5倍。還有另外一個例子證明中國高端軸承鋼的崛起,大家知道日本在軸承鋼領(lǐng)域很強,日本椿中島集團過去更是這個領(lǐng)域的翹楚,長期以來他們壟斷了全球50%的軸承鋼珠市場,結(jié)果他們2016年就開始從中國企業(yè)進口軸承鋼珠,然后貼上自己的標簽稱是日本生產(chǎn),而且這個量非常大,占了他們出口的1/3。

除了企業(yè)在研發(fā),我國的大學(xué)也在攻關(guān),比如西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院劉東教授和其團隊,就研發(fā)出了強力旋軋技術(shù),利用這個技術(shù)可以去除更多的雜質(zhì),以夾雜物為例,國外頂級鋼夾雜物尺寸小于等于10微米,國內(nèi)最大粒徑達到卻高達50-52微米,他這個技術(shù)就可以讓我們和西方處于同一水平。他也因為這個技術(shù)獲得了國家級獎項,2020年國家領(lǐng)導(dǎo)人親自給他頒獎以資鼓勵。
高端軸承對我們很重要,在風(fēng)電、高鐵產(chǎn)品的大規(guī)模運營上,不但避免了卡脖子的風(fēng)險,而且還降低了費用,國內(nèi)有數(shù)據(jù)曾表示,換裝國產(chǎn)軸承后,一節(jié)車廂的成本可以節(jié)省3.2萬元,雖然節(jié)省的費用并不多,但是未來中國對高端軸承的需求會更大,所以節(jié)省的費用將是一個很大的數(shù)字,而在軍用裝備領(lǐng)域重要性就更重要了,比如各種大型軍艦、坦克、戰(zhàn)機等,越是先進的武器越離不開高端軸承,比如殲20就需要用到高端軸承等。

雖然我國軸承鋼取得了突破,但是軸承卻還需要努力,我國軸承的設(shè)計和生產(chǎn)還比較單一,很多型號都還沒有,當然這主要是我們我們軸承鋼突破時間短導(dǎo)致,相信未來用不了多少時間,更多國產(chǎn)高端裝備將像高鐵一樣換上國產(chǎn)“關(guān)節(jié)”。
最后補充一點:我國在高端制造領(lǐng)域為何落后?主要還是基礎(chǔ)材料領(lǐng)域落后,比如對稀土的研究比較落后,雖然我們是稀土生產(chǎn)大國,但如何利用稀土的屬性,制造出更多特性的材料,就是我們落后的領(lǐng)域之一,我們以航空發(fā)動機為例,葉片和軸承的材料工藝不過關(guān),就是對稀土的利用沒有到位,所以過去很長一段時間,我們的發(fā)動機一直處于落后狀態(tài)。我們想要成為美國那樣的高科技大國,就必須在基礎(chǔ)材料領(lǐng)域加大投入,還要培養(yǎng)更多相關(guān)人才。