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記者 郭俊國
日前,重慶大學國家重點傳動實驗室教授王家序在一次齒輪產業研討會上表示:“我國有許多與齒輪相關的高端裝備的根本性技術問題有待解決。”當前,對于國內齒輪行業向高端發展的問題,業內已經基本上形成共識:以齒輪為代表的基礎零部件是重大裝備的核心和基礎,直接決定著重大裝備和主機的性能、水平和可靠性,也是制約我國重大裝備發展的“瓶頸”。中國要成為裝備制造業強國,首先必須成為以齒輪為代表的基礎零部件制造強國。零部件不“高端”,任何成套設備都不可能達到“高端”。因此,大力發展齒輪等基礎零部件產業,對提高我國高端基礎件的自主創新能力和技術水平,對提高裝備制造業的核心競爭力和自主配套能力,都具有十分迫切和重要的意義。
齒輪行業穩健發展,但仍有差距
“十二五”期間,我國齒輪產業規模不斷擴大,規模以上齒輪制造企業有1000多家,骨干企業300多家,齒輪產品銷售額約占機械通用零部件總銷售額的61%。我國齒輪產業不但成為中國機械基礎件中規模最大的產業之一,而且產業規模已經位居全球領先地位。
“十二五”期間,我國一些高端齒輪產品研發及產業化取得突破。通過技術攻關,我國攻克了一些高端齒輪產品的設計制造技術難題,并且實現了產業化,改變了依賴進口的局面。例如,南京高精傳動設備制造集團公司等企業已經具備批量生產1MW~6MW風電增速齒輪箱的能力,不但改變了兆瓦級風電齒輪箱依賴進口的局面,而且實現了批量出口;百萬千瓦級核電站循環水泵立式齒輪箱也通過攻關實現了產業化,不再依賴進口。
據業內專家介紹,通過技術創新,我國齒輪行業的技術創新能力明顯增強。一是齒輪創新與服務平臺建設取得較大成效,一些工程實驗室、工程研究中心、國家認定的企業技術中心、博士后科研工作站等創新平臺陸續建成運行。二是科技成果取得重大突破。三是專利“量多質優”,發明專利數量明顯增多。
與此同時,我國齒輪行業配套能力不斷提升。隨著技術水平和裝備水平的提升,我國齒輪行業目前已經基本形成了門類齊全、能夠基本滿足主機配套需求的配套體系,重點工程和重大裝備用齒輪產品的配套能力不斷提升。例如,百萬千瓦核電站循環水泵配套的大型行星齒輪箱、海洋平臺齒輪齒條升降傳動裝置、200公里/小時級高速客運機車和重載貨運機車齒輪傳動裝置等高端齒輪產品基本滿足配套需求。
目前,我國齒輪產品正從中低端向高端轉變,部分高端產品性能已經達到國際先進水平。但是,汽車自動變速器、工業機器人RV減速器、時速≥350公里/小時高鐵齒輪傳動裝置、工程機械變速箱等高端齒輪產品仍大量依賴進口,對外貿易逆差巨大。
業內專家表示,我國齒輪行業目前的現狀是:一方面,創新能力明顯增強,配套能力不斷提升,齒輪產品正從中低端向高端轉變,兆瓦級風電增速齒輪箱等一部分高端產品已經達到國際先進水平。另一方面,我國大多數齒輪產品在功率密度、可靠性和使用壽命上與國際先進水平仍存在很大差距,仍需大量進口。
“十三五”齒輪將向高端全面發力
之前公布的《中國齒輪行業“十三五”發展規劃》(以下簡稱《規劃》)中,提出了“十三五”期間齒輪行業的發展目標。
一是創新能力顯著增強。我國齒輪行業初步建成具有持續創新能力的技術創新體系,突破一批核心技術,形成一些國際知名品牌和專利,標準體系與國際基本接軌,造就2家~3家具有國際競爭力的跨國企業,創新能力和國際競爭力顯著提升。
二是齒輪產品配套能力和出口能力全面提升。高端齒輪產品制造能力大幅提升,產品性能和質量總體接近國際先進水平,齒輪產品基本滿足國內重點裝備及大型工程配套需求,工業機器人精密減速器、盾構機TBM重載減速器等高端齒輪產品自主配套比例達到50%左右。高端齒輪產品出口額顯著提升,進口額大幅降低,進出口貿易逆差降低60%左右。
三是產業結構得到全面優化。推進齒輪產業結構調整,2家~3家企業進入齒輪世界10強,一批“專、精、特、新”企業穩步發展;提高產業集中度,形成2個具有較強國際競爭力的齒輪產業積聚區。
四是節能節材成效突出。齒輪近凈成形、干切削、超硬加工、超精加工等先進技術得到推廣應用,齒輪材料利用率提高20%,生產效率提高30%,能耗大幅度降低,齒輪傳動功率損耗減小15%。
同時,《規劃》明確,“十三五”期間,我國齒輪行業還將攻克一些核心技術、突破一批關鍵產品。如攻克錐齒輪長壽命高效制造工藝技術、齒輪傳動裝置輕量化設計制造技術、齒輪表面改性技術等核心技術;齒輪長壽命抗疲勞制造技術、齒輪傳動減振降噪技術、齒輪傳動裝置運行狀態智能診斷與維護技術、齒輪再制造技術等取得重大進展;齒輪近凈成形綠色制造技術、超硬干切技術等得到完善并廣泛應用。此外,還要對工業機器人精密減速器、時速≥350公里/小時的高速機車齒輪傳動裝置、盾構機與TBM重載減速器、線速度≥300米/秒的齒輪傳動裝置、百萬千瓦級核電及超超臨界火電機組用6000千瓦~10000千瓦高轉速大功率齒輪調速裝置、壽命≥10000小時軍用直升機齒輪傳動裝置、汽車自動變速器、大型露天礦挖掘機和自卸車用液力變速器等一批關鍵產品,不同程度實現進口替代;在混合動力與純電動汽車自動變速器、航空航天用高端齒輪傳動裝置等產品方面,要讓其性能達到或接近國際先進水平,基本滿足國內需求。
《規劃》明確,我們要對標世界先進企業和先進產品,制訂具體的趕超計劃和技術路線圖;對重要產品,齒輪協會將組織成立產學研用聯盟,聯合攻關實現突破。
“十三五”期間,我國齒輪行業還將不斷推進兩化融合和改造升級,建立研發服務平臺,實施質量和品牌戰略,實施齒輪標準化戰略,實施齒輪鋼品質提升專項,并著力解決中小微企業融資難的問題。
須提高齒輪鋼品質,促進齒輪高端化
《規劃》特別提出,要實施齒輪鋼品質提升專項計劃。當前,我國齒輪鋼的質量已經不能滿足高端齒輪產品在使用壽命和可靠性等方面的要求。而且,隨著裝備制造業的轉型升級,齒輪產品將進一步走向高端,齒輪鋼在質量方面的供需矛盾還會進一步加大。
業內人士指出,要提升齒輪鋼質量,就要解決困擾齒輪鋼生產企業的兩個問題。
一是我國齒輪鋼體系繁雜、種類太多,直接影響齒輪鋼的冶金質量認定。我國齒輪鋼體系是原蘇聯、美國、日本、德國、英國、法國等國以及我國自主體系的綜合,加之近些年汽車行業同德國、日本、美國、韓國等國進行合資和技術引進,更是讓汽車齒輪鋼的種類難以統計,嚴重影響了齒輪鋼的冶金質量認定。
二是我國齒輪鋼標準低,不被汽車企業認可。盡管我國齒輪鋼標準參照美國標準ASTMA304-2004、SAEJ1268-2010、日本標準JIS 64052-2008、歐洲標準EN 10084-2008等,但一些指標要求低于國外標準。
齒輪鋼是保證齒輪質量的基礎,要提高齒輪的強度、使用壽命和可靠性,必須提升齒輪鋼的品質。
齒輪鋼品質提升實施專項的目標是制定滿足國內中高端齒輪產品需求的齒輪鋼標準并推廣應用,打破國外汽車齒輪鋼技術壟斷,高端齒輪鋼品質達到國外同類產品先進水平,齒輪鋼成本降低5%以上。
該實施專項的主要內容包括5個方面。
一是中國機械通用零部件工業協會齒輪分會特邀工信部、中國機械工業聯合會相關部門和領導,與行業專家組成調研組,對齒輪用鋼現狀進行調研,摸清我國汽車齒輪和工業齒輪用鋼具體情況。
二是開展齒輪鋼冶金質量對齒輪強度與可靠性影響的研究、高純度鋼冶煉工藝技術研究、齒輪鋼品質對齒輪熱處理畸變及強度影響的研究、齒輪鋼疲勞極限應力測試等一系列試驗研究。
三是制定中國齒輪用鋼標準,可以分為高端、中高端、中端三檔(其中高端標準主要指標達到國際先進水平),以滿足不同產品的需要。
四是中國機械通用零部件工業協會齒輪分會與齒輪鋼生產和使用企業合作,共同推進齒輪鋼標準化。
五是通過齒輪鋼集中采購聯盟,聯合齒輪鋼生產、使用企業和銀行,推進齒輪鋼集中采購工作,達到提升齒輪鋼品質、降低成本和采購價格的目的。
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