重型机械行业技术水平及技术特点解析

     重型机械行业是装备制造业中从事大型、重型和成套、成线的重大技术装备的产业。进入21世纪，伴随着我国经济高速、稳定的增长，重型机械制造业出现了前所未有的经济良性循环和科技创新能力不断增强的大好局面。重型机械制造业已形成了自己的产品、技术体系和企业群体，制造了大量的成套技术装备和高新技术产品。然而，在一些大型成套设备及关键技术上，国内企业与国际先进水平仍存在一定的差距。

     （1）水泥装备

     改革开放至今，我国水泥装备工业发展十分迅速，经过上世纪80年代针对2,000t/d、4,000t/d水泥生产线技术装备的设计和制造技术的引进和再开发工程，国家对水泥装备企业进行投资改造，我国水泥装备制造企业拥有了与引进工艺技术相匹配的制造和检测手段，使我国水泥装备的设计和制造水平发生了巨大变化。随着我国水泥工业设备向大型化发展，水泥装备生产企业又进行了一系列的技术改造，增添了必要的大型精密机床和设备，并具备完善的质量保证体系和检测体系。以中信重工为代表的国内大型水泥机械制造企业，已具备了12,000t/d大型新型干法水泥装备的技术能力。

     近十年，我国相继开发和生产了日产5,000吨水泥生产线用的φ5,000mm立式磨机和相应配套的3,600kW的立式减速机；空气梁控制流熟料篦式冷却机、4,500kW的大型管磨用减速机、过滤总面积26,260m2的窑尾反吹风大布袋收尘器、收尘面积达352m2的窑头电收尘器等多种关键设备；水泥工业技术与装备已形成系列化、大型化，并向生态化迈进。新型干法已形成2,000t/d～12,000t/d系列生产线的技术与装备，5,000t/d以下的技术装备已经实现国产化，且正在努力实现10,000t/d装备的国产化，并已能生产8,000t/d和10,000t/d的水泥工厂大部分主机设备，包括φ6m、φ5.6m、φ5m、φ4.8m回转窑，配备φ1,800mm、宽度1,700mm挤压辊的辊压机等。

     水泥工艺技术及装备水平的进步使得水泥生产技术经济指标得以大幅度提高。在节能、环保方面取得长足的进步，中国的大型预分解水泥工厂的吨熟料的煤耗已降至107kg，吨水泥综合电耗降至100-95kWh，粉尘排放好的企业排放浓度已经降低到50mg/Nm3以下，随着单线生产规模的扩大，能源的消耗还会进一步降低。同时，我国在开发利用低温余热发电、利用劣质煤和低品位石灰石原料以及用回转窑焚烧部分垃圾以替代部分原燃材料等技术方面也取得显著效果，推进水泥工业的可持续发展，使之成为无公害的工业。

     随着我国水泥技术装备水平的提高，我国水泥装备不仅已出口到亚洲、中东、非洲以及南美洲地区，并进入西欧发达国家市场，获得了更多的国际市场份额；在国际市场上已成为了一支具有一定竞争力的、能承揽大型水泥工程建设的技术力量，从地质勘探、工程设计、装备制造、建筑安装到生产调试，实行交钥匙工程的全过程集成服务。

     （2）矿山装备

     改革开放30多年来，我国矿山机械制造业经历了引进消化吸收国外先进技术、合作设计和合作制造、自主设计的发展道路。自2000年以来，在国内基础工业和基础建设大发展的拉动下，矿山机械产品市场需求旺盛，工业总产值和销售额年增长速度稳定在30%-40%。

     市场需求在带动矿山机械制造业经济增长的同时，更促进了整个行业的技术进步，涌现了一批具有自主知识产权的重大新产品，如中信重工研制了Φ8.8×4.8m半自磨机和Φ6.2×9.5m溢流型球磨机，并于2008年中标澳大利亚CP MINING铁矿6组12台世界最大的Φ12.2×10.9m自磨机和Φ7.9×13.6m溢流型球磨机；太原重机研制了35m3和55m3大型矿用挖掘机和1,800kW-2,040kW大功率厚煤矿层采煤机；郑州煤矿机械集团股份有限公司研制了6m电液控制液压支架等。上述重大新产品的成功研制，为国民经济建设做出了积极贡献，同时缩小了与先进国家的差距，提升了参与国际竞争的能力，我国矿山机械行业在国际矿山工程建设中正在发挥越来越大的作用。

     目前，中国已经成为矿山机械制造大国，然而还未成为矿山机械制造强国。国内矿山机械行业技术呈现如下发展趋势：

     （3）冶金装备

     多年来我国通过自主开发、引进消化和合作制造，研制开发了一系列有国际先进技术水平的炼焦、炼铁、炼钢、连铸、轧制及钢材后处理等成套冶金设备。2007年，世界最大的5.5米宽厚板轧机问世，加上自主研制的250吨转炉、连铸机、冷连轧机组、热连轧机等，表明中国已具备了自主设计、自主制造全流程冶金设备的能力。但是同国外冶金设备制造巨头相比：① 国内企业总承包能力不强，只能提供分包的单体设备，仅有少数企业具备了工程总包的能力，不具备完整的钢厂设计制造能力；② 整体解决方案能力较差，单体设备的生产工艺技术与设备设计脱节，控制设备运行的现代化工艺生产软件无法自主开发；③ 制造为主，附加值较低，在利用智能化控制技术、提高产品性能、降低消耗、实现节能环保方面刚刚起步。

     目前，中国冶金专用设备制造企业的自主创新能力已经大大增强。而在大型成套热、冷连轧机的关键技术上与国际先进水平相比仍存在一定的差距，国际上冶金机械机电一体化水平提高很快，大型成套热、冷连轧机技术取得若干项突破：轧机主传动采用微处理实现数字式控制；轧线实现分级全计算机控制和综合自动化；矢量控制原理、自适应控制原理、自寻追优调节等现代控制理论的实用化，从而将现代大型成套热、冷连轧机的装备水平向前大大提高了一步。而国产大型成套热、冷连轧机主要是三电（电控、电仪、电传）控制技术较差，全线多级计算机控制及各种生产工艺数学模型等方面技术存在较大差距，依赖外国技术程度较高。

     （4）电力装备

     作为电力装备核心产品之一的大型铸锻件，长期以来受我国重主机、轻配套的发展思路的影响，使得大型铸锻件等基础零件成为制约我国大型成套设备发展的瓶颈。近年来国家不断加大重大装备的国产化力度。大型铸锻件企业也纷纷投入巨资开展技术攻关，提升大型铸锻件尤其是核电锻件的技术水平和生产能力，目前我国已形成了大型铸锻件和反应堆压力容器制造基地。

     火电机组今后发展将以60万千瓦超临界机组和百万千瓦级超超临界机组为主；核电将以百万千瓦机组为主；水电将以混流式的70万千瓦以上机组和用于抽水蓄能的轴流式机组为主。电站装备的大型化和高参数对铸锻件提出了更高的要求：

     ① 超纯净钢汽轮机低压转子锻件

     为了满足超超临界汽轮机组高参数设计要求，其回火脆性是技术关键，目前国内尚属空白。国外已用超纯净3.5%NiCrMoV钢取代传统用钢，钢锭必须采用真空精炼和真空浇注，以保证化学成分的纯净和均匀性。

     ② 高中压复合转子锻件

     超临界机组高中压复合转子要求制造兼具高中压功能的复合转子，难点是要求整体转子两端有不同的性能。该技术的关键是选择合适的化学成分，采用特殊的热处理方法。国外更多采用超纯净冶炼技术和新材料，转子重量在100吨左右，所需钢锭超过了200吨。

     ③ 百万千瓦级核电机组常规岛低压转子

     百万千瓦级核电常规岛整锻低压转子锻件是目前世界上所需钢锭最大、锻件毛坯重量最大、截面尺寸最大、技术要求最高的实心锻件，是代表热加工综合技术水平最高的产品，转子重量为170吨，需600吨钢锭。目前，只有日本制钢所和斗山重工具备该项制造能力和水平。

     ④ 大型混流式水轮机铸锻件

     目前，世界上最大的混流式水轮机为我国的三峡工程，单机装机容量最大为700MW，其不锈钢水轮机转轮直径达到了9.8米，重量达500吨，上冠、下环和叶片不仅需要大容量的不锈钢冶炼设备和精炼钢水设备，而且对冶炼工艺要求也很高。

     ⑤ 大型抽水蓄能水轮机铸件

     大型轴流式水轮机叶片铸件的制造是关键。这种叶片通常采用不锈钢制造，尺寸大，各处截面尺寸相差很大，型线要求严格，重达几十吨，对炼钢、浇铸、热处理设备和工艺都有特殊要求。

     近年来，我国万吨级以上水（油）压机等高端设备的陆续出现，势必对世界重大装备制造业产业格局产生影响。但是尽管我国的装备能力已达到世界先进水平，但一些大型高端铸锻件尚未形成产能，产品技术尚不能支撑市场需求。

     （5）节能环保装备

     作为主要节能环保装备之一的余热发电设备是在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上发展起来的，目前已经基本实现了进口产品的替代。日本、德国、以色列、荷兰、美国、俄罗斯等发达国家的水泥产量在20世纪70年代已近于饱和，此后水泥产能以及行业的投资增长不大，技术主要采用传统的余热发电技术，以日本钢管（JFE）、日本川崎重工（KHI）的技术及装备在国际上推广应用所占的比重最大。近年来我国固定资产投资持续快速增长，水泥的需求增长迅速，作为建材行业中的能耗大户，在政府对节能降耗、环保技术、能源利用技术的重视和大力支持下，我国水泥工业的生产技术和装备水平得到了迅速提升，水泥窑纯低温余热发电技术也处于世界领先水平。