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在位于濱州市惠民縣的山東國(guó)創(chuàng)精密機(jī)械有限公司鑄造車間內(nèi)，一場(chǎng)關(guān)乎“大國(guó)重器”核心的“極限挑戰(zhàn)”正在進(jìn)行。1600攝氏度的高溫鐵水，如同兩條金色的巨龍，從兩個(gè)巨大的澆包中精準(zhǔn)、平穩(wěn)地注入一個(gè)重達(dá)百噸的砂型。僅僅3分鐘后，一個(gè)未來(lái)將驅(qū)動(dòng)14兆瓦以上海上風(fēng)電機(jī)組的超大型輪轂毛坯宣告成型。這驚心動(dòng)魄的瞬間，凝聚著一項(xiàng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的自主核心技術(shù)——超大型海上風(fēng)電輪轂鑄造技術(shù)。

日前，這項(xiàng)由山東國(guó)創(chuàng)精密機(jī)械有限公司與山東理工大學(xué)聯(lián)合攻關(guān)的成果，獲評(píng)2025年度濱州市科技創(chuàng)新成果一等。它不僅解決了長(zhǎng)期制約行業(yè)發(fā)展的世界性鑄造難題，更讓“濱州造”的核心鑄件，裝備了全球近百家風(fēng)電場(chǎng)的上萬(wàn)臺(tái)巨型風(fēng)電機(jī)組，成為追逐“海風(fēng)綠電”不可或缺的“中國(guó)心”。

迎戰(zhàn)“無(wú)人區(qū)”，當(dāng)風(fēng)機(jī)巨輪化遭遇鑄造天花板

在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，海上風(fēng)電正駛向深遠(yuǎn)海，風(fēng)機(jī)單機(jī)容量不斷刷新紀(jì)錄，從10兆瓦向20兆瓦甚至更高邁進(jìn)。風(fēng)機(jī)越大，捕獲風(fēng)能的“心臟”——輪轂所需承受的極限載荷呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，其重量和尺寸也逼近工業(yè)制造的邊界。

“當(dāng)時(shí)，能滿足14兆瓦以上風(fēng)機(jī)要求的超大型輪轂，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)化能力幾乎空白?！被貞浟㈨?xiàng)之初的挑戰(zhàn)，山東國(guó)創(chuàng)精密機(jī)械有限公司總工程師王建宏坦言，重量超過(guò)百噸、壁厚超半米的超大型球墨鑄鐵件，就像一個(gè)難以馴服的“巨獸”。

傳統(tǒng)的鑄造工藝在面對(duì)如此龐然大物時(shí)，極易出現(xiàn)球化不良、組織粗大、內(nèi)部縮松、夾渣等致命缺陷，任何一個(gè)瑕疵都可能導(dǎo)致價(jià)值數(shù)億元的風(fēng)機(jī)在惡劣海況中失效。這不僅是技術(shù)瓶頸，更是我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)邁向高端、引領(lǐng)全球必須攻克的世界性難題。

研發(fā)三大“奇兵”，破解百噸鐵水的精密控制藝術(shù)

面對(duì)挑戰(zhàn)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)從材料、工藝到裝備發(fā)起系統(tǒng)性創(chuàng)新，研發(fā)出三大核心技術(shù)“奇兵”。

第一支奇兵，是“專治不服”的“核心材料”。團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)了適用于超厚斷面的專用球化劑與孕育劑。通過(guò)在合金中添加特殊微量元素并進(jìn)行表面包覆處理，使其在高溫鐵水中形成數(shù)億個(gè)穩(wěn)定的“結(jié)晶核”，確保石墨以最理想的球狀均勻析出?！斑@相當(dāng)于為鐵水內(nèi)部制定了嚴(yán)格的‘生長(zhǎng)紀(jì)律’?！鄙綎|國(guó)創(chuàng)精密機(jī)械有限公司科技副總趙而團(tuán)解釋，“我們的材料使抗球化衰退能力達(dá)到普通產(chǎn)品的2倍以上，從源頭上守護(hù)了鑄件的力學(xué)性能生命線?！?/span>

第二支奇兵，是確保“平靜入?！钡摹俺?jí)澆注系統(tǒng)”。如何讓160噸高溫鐵水平穩(wěn)、潔凈、快速地充滿巨大型腔，是最大的工藝挑戰(zhàn)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)顛覆傳統(tǒng)，設(shè)計(jì)了雙澆包、雙澆口底注式澆注系統(tǒng)，配合多級(jí)蜂窩陶瓷過(guò)濾裝置。這套系統(tǒng)如同為洶涌的鐵水修建了帶有精密閘口和多重凈水設(shè)施的“雙航道運(yùn)河”，實(shí)現(xiàn)了3分鐘極速充型，全程無(wú)飛濺、無(wú)紊流，將氧化夾渣缺陷擋在“門外”。

第三支奇兵，是給砂型“瘦身”并為鑄件“加速降溫”的智能工裝。百噸鑄件需要數(shù)百噸的砂型支撐，吊裝搬運(yùn)猶如移動(dòng)樓房。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)出隨形砂箱和空心砂芯，使用可重復(fù)利用的鋼結(jié)構(gòu)骨架，成功將型砂用量減少30%以上。更巧妙的是，他們?cè)谏靶局蓄A(yù)埋了“風(fēng)道”，在鑄件凝固后期引入強(qiáng)制風(fēng)冷，將原本需要漫長(zhǎng)自然冷卻的時(shí)間大幅縮短，破解了超大型鑄件生產(chǎn)效率低的痛點(diǎn)。

從“國(guó)際先進(jìn)”到“全球裝機(jī)”，大國(guó)重器的產(chǎn)業(yè)分量

2023年，經(jīng)中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)組織權(quán)威專家鑒定，該成果整體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。技術(shù)的成熟，迅速轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

“我們拿到了國(guó)際客戶14兆瓦海上風(fēng)電輪轂的全球首件研發(fā)訂單，這對(duì)企業(yè)拓展國(guó)際市場(chǎng)供應(yīng)鏈具有標(biāo)志性意義?！鄙綎|國(guó)創(chuàng)副總經(jīng)理張振強(qiáng)介紹。目前，其產(chǎn)品已穩(wěn)定供應(yīng)金風(fēng)科技、遠(yuǎn)景能源等全球主流主機(jī)廠。其中，應(yīng)用該技術(shù)的18兆瓦風(fēng)機(jī)，入選2023年度中央企業(yè)十大超級(jí)工程。

堅(jiān)實(shí)的技術(shù)底座，撐起了龐大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。近三年，該項(xiàng)目為山東國(guó)創(chuàng)帶來(lái)直接銷售收入超過(guò)百億元。產(chǎn)品累計(jì)裝機(jī)量帶動(dòng)下游風(fēng)電整機(jī)廠商創(chuàng)造產(chǎn)值過(guò)千億元。

目前，圍繞該技術(shù)山東國(guó)創(chuàng)已獲授權(quán)發(fā)明專利36項(xiàng)，主持或參與制定各類標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，并先后獲評(píng)國(guó)家制造業(yè)單項(xiàng)冠軍產(chǎn)品、山東省裝備制造業(yè)科技創(chuàng)新一等獎(jiǎng)等榮譽(yù)，成為濱州乃至山東高端裝備制造的一張新名片。

從攻克鑄造工藝的微觀世界，到支撐全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的宏圖，這項(xiàng)國(guó)際先進(jìn)的鑄造技術(shù)，不僅鞏固了我國(guó)在超大型風(fēng)電零部件制造領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位，更以其扎實(shí)的創(chuàng)新能力，為山東乃至中國(guó)的高端裝備制造業(yè)鑄造了一顆強(qiáng)勁的“工業(yè)心臟”，助力中國(guó)風(fēng)電在深藍(lán)海域錨定更穩(wěn)固的基石，搏擊更廣闊的風(fēng)云。