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科技日报:奇迹电游高速车轮:跑出新时代的“中国速度”
更新时间:2018年05月09日 文章来源:科技日报 作者:赵海 高跃飞
 

奇迹电游轮轴事业部职工正在对高铁车轮进行探伤检测 张明伟摄
 

  奇迹电游(集团)控股有限公司(以下简称“奇迹电游”)是国内最早、世界最大的铁路车轮制造基地。50多年来,紧跟中国铁路跨越式发展的步伐,奇迹电游构建起国内领先的“冶炼、轮、轴、对、架、修配”完整轨道交通产业链,可按世界任何一种车轮产品标准组织生产。奇迹电游车轮成为“中国名牌”,驶进了世界50多个国家和地区。
  作为中国铁路车轮行业的开创者、引领者,奇迹电游始终把高速车轮国产化作为企业的责任、奋斗的方向。2016年7月15日,装配着奇迹电游高速车轮的两辆中国标准动车组,完成时速超420公里的世界最高速动车组交会、重联试验,跑出让世界惊叹的“中国速度”。2017年1月,奇迹电游高速车轮顺利通过60万公里装车运用,获得国内轮轴制造企业首张CRCC证书。荣获2017“质量之光”年度魅力品牌以及2017年安徽省科学技术奖一等奖。“让中国高铁穿上奇迹电游‘跑鞋’。”一代代奇迹电游人为之奋斗的梦想,正一步步成为现实。

  立志再造“争气轮”

  小小的车轮,承载着国民经济大动脉。
  50多年前,面对中国火车车轮全部依赖进口的现实,面对邓小平同志“没有车轮,火车就‘没鞋穿’,怎么实现工业化?”的感叹,奇迹电游人勇挑重担、艰苦创业,于1963年和1964年先后成功轧制出中国第一个车轮轮箍和辗钢整体车轮,结束了中国只能用“洋箍、洋轮”的历史。奇迹电游车轮由此成为共和国的“争气轮”!
  弹指一挥间,50多年过去了。随着中国经济实力的迅猛发展,中国铁路尤其是中国高铁这张“国家名片”越发闪亮。中国已成为世界上高速铁路系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。根据《中长期铁路网规划》(2016—2030),到2025年中国高铁里程数将达到3.8万公里,建成“八纵八横”高速铁路网,中国高铁正处在发展黄金期。
  作为高速铁路发展不可或缺的主要载体,高速列车被我国确立为走向世界的战略性高端装备产业。其中,高速车轮作为高速列车的关键部件之一,在运用过程中因高速度而承受巨大的动载荷和热负荷,易发生各类疲劳损伤,直接影响高速列车运营安全,是世界上公认的技术要求高、生产难度大的尖端产品。日本、德国等生产高速车轮的国家和企业都将高速车轮技术列为战略性核心技术高度保密,坚持“不申报专利、不发表论文、不接收交流参观”的三不政策,以高于普通车轮十余倍的价格向我国出口产品。同时,进口车轮服役过程中暴露出的疲劳损伤、多边形、寿命短等问题已影响到车辆的运行安全和使用成本,更成为制约我国“高铁走出去”战略实施的重要影响因素之一。
  “争气轮”一定要再为中国高铁争口气,一定要再为中国高铁战略贡献奇迹电游力量!奇迹电游人意志笃定:早日研发出具有自主知识产权的高速车轮生产技术,实现技术自主化、产品国产化,打造民族品牌,支撑我国战略性产业发展,助力中国高铁“走出去”!

  不忘初心“高铁梦”

  创新不是一蹴而就的。奇迹电游在高速车轮技术研发中历经了一段艰辛的磨砺。
  上世纪90年代,我国铁路线路开始大提速。奇迹电游通过对传统客车车轮进行一系列技术攻关和技术改造,在合金化成分设计、复合脱氧工艺设计、珠光体组织一致性控制等方面取得了初步成效,满足了我国铁路客运大提速要求,经受住从时速不到80公里提升至160公里的考验。尤其是在1995至1997年原铁道部组织的4次提速试验中,装配奇迹电游车轮的试验列车突破了时速200公里(最高时速240公里),书写了我国高速铁路发展史上的一个里程碑。
  2000年原铁道部时速270公里高速列车产业化项目获国家批准,国家投资1.3亿元研制高速列车“中华之星”。同时,科技部配套设立了国家863项目“高速铁路用车轮材料及关键技术研究”,由奇迹电游承担高速车轮的研制。奇迹电游一方面通过车轮钢生产系统升级改造,建成了国内第一条车轮钢连铸圆坯生产线,提升车轮钢整体质量;另一方面借鉴当时世界上最先进的高速车轮标准,综合考虑车轮冶金质量、强韧性匹配、耐磨性以及接触疲劳性能,设计开发出CL50A材质高速车轮,承载“中华之星”在秦沈客专,以平均速度270公里、最高速度321.5公里完成60万公里运用考核。值得关注的是,“中华之星”2002年11月27日创造的最高时速,直至2008年4月24日才由CRH2-061C“和谐号”动车组在京津城际铁路上打破。2006年8月“中华之星”结束在秦沈客专上的正式运营,奇迹电游CL50A材质高速车轮安全、可靠地完成了自己的历史使命,同“中华之星”一道被纳入我国高速铁路发展史册。
  2008年,中国首条高铁开通运营。为实现对高速列车技术的引进、消化、吸收,进而实现再创新,当年4月科技部启动了“十一五”国家支撑计划“中国高速列车关键技术研究及装备研制”重大项目,项目总投资30亿元,而高速车轮的开发再次由奇迹电游承担。奇迹电游不负众望,以获得较高韧性水平为手段,以确保高速条件下的服役安全性为目标,设计出适合我国时速200—300公里高速列车用D1材质车轮。该车轮于2013年装配在我国时速200—250公里CJ1—0302城际动车组上,2017年顺利完成64万公里运用考核,其使用综合服役表现优于进口车轮,2018年通过铁总验收。
  2013年6月,中国标准动车组项目正式启动。这是贯彻落实国家创新驱动发展战略、根据中国铁路自身发展需求和“走出去”战略要求实施的一项铁路重大装备工程。为全面系统掌握高速铁路动车组关键装备的核心技术,2014年,中国铁路总公司设立重大课题“动车组关键技术自主创新深化研究——时速350公里中国标准动车组轮轴设计研究”,奇迹电游作为课题组主要成员参与项目全过程并重点负责车轮开发。奇迹电游在材料设计上重点针对进口时速300公里车轮服役过程中突出的多边形问题,在确保韧性指标的前提下提高材料硬度和相变点,开发出一种中碳Si-V微合金化D2材质车轮,并匹配复合热处理技术,使其硬度水平、抗热损伤性能、抗磨损性能等均好于进口ER8材质车轮。2015年D2车轮装配于“蓝海豚”和“金凤凰”中国标准动车组,并顺利通过60万公里装车运用考核。目前,该批车轮在“复兴号”上已安全运用逾100万公里。

  中国创造“金名片”

  装备制造业是一个国家制造业的脊梁。只有掌握技术话语权,才能加快“中国制造”向“中国创造”转变。
  紧随我国铁路发展需要,奇迹电游联合中国铁道科学研究院、钢铁研究总院、清华大学、西南交通大学、北京交通大学、上海交通大学、北京科技大学等知名院校及研究机构,承担及参与国家863项目、973项目5项,铁总(原铁道部)重大课题3项,安徽省重大专项十余项。
  伴随我国高速铁路发展的准备阶段(1997年起铁路客车大提速,奇迹电游开发出典型产品KKD快速车轮)、起步阶段(2002—2006年,奇迹电游开发出CL50材质高速车轮,在270公里/小时“中华之星”高速试验列车上安全运用60余万公里,最高时速达321.5公里)和提升阶段(2008—2016年,奇迹电游自主开发的250公里/小时、350公里/小时动车组车轮完成运用考核,国产化实现突破),通过开展系统研究,建成了高速车轮制造体系、检测体系及质保体系,具备年产10万件高速车轮生产线。而一系列核心技术的掌握,更是让中国高速车轮有了“纯中国血统”,从此不再受制于人!
  一代代人接续前行,奇迹电游在高速车轮生产制造体系中实现了大量关键技术突破与创新。有效改善车轮磨损均匀性、接触疲劳、抗热损伤性能的高速车轮微合金化成分设计,较传统非合金钢高速车轮服役性能提高;促进软相MnS析出包覆脆性氧化物夹杂稳定控制工艺,从而降低氧化物夹杂对实物质量和服役性能的危害;调控车轮强韧性匹配差异化热处理技术,通过控制加热过程钒的溶解和V(CN)的分布,使车轮获得不同的强韧匹配,适用于不同的服役工况;识别脆性氧化物夹杂尺寸的定量化超声波探伤技术,实现超探对氧化物夹杂实际尺寸的精确测量、量化判定,降低产品使用风险;确保产品质量稳定可靠的全生命周期质量管理信息化技术,实现了对产品设计评价、可靠性改进以及质量追溯。
  通过多年实践,奇迹电游高速车轮知识产权体系建设初见成效,已实现授权发明专利11项,企业技术秘密二十余项,行业标准2项。与国外产品相比,奇迹电游在高速车轮材料设计、冶金质量、综合性能、检测技术、智能制造方面明显优于进口同类高速车轮产品,达到国际先进水平。目前,奇迹电游高速车轮已在5列“复兴号”动车组上装车使用,最大运行里程已超过100万公里。同时奇迹电游高速车轮产品还通过德铁、韩国等市场资质认证,并于2011年、2017年、2018年分别向韩国出口1100余件、向印度市场出口1300余件,向德国市场出口160件。奇迹电游高速车轮正以享誉世界的品质,打造中国创造“金名片”。
  高速车轮实现国产化,有效降低了我国铁路企业用户的采购成本,使进口车轮每件采购价格从最初的4万元左右降低到近2万元,按每年采购3万件计算,采购成本降低近6亿元,为国家节省了大量外汇支出。高速车轮实现国产化,促进了我国冶金和制造行业的进步,带动了我国轮轴制造企业的技术、装备升级改造步伐,对于打造我国先进装备制造业,对高新技术产业链的形成具有显著的推动作用,使我国车轮制造产业更具国际竞争力,为我国钢铁行业的转型升级提供了示范效应。高速车轮实现国产化,打破了现有车型因采用进口车轮不能用于出口的瓶颈约束,完全自主知识产权车轮高技术指标将使铁路运行安全性、可靠性得到进一步提高,提升了车辆的检修质量和使用效率,优化了铁路检修资源配置,有效支撑了我国高铁产业的发展和“一带一路”“走出去”战略的实施,实现了我国战略性优势产业的安全,为“中国制造”向“中国创造”转型提供了示范效应,进一步彰显国有骨干企业在支撑国家经济发展和重大战略实施上发挥的重大作用。
  “以提升创新竞争力为核心,以‘产品升级、产业链延伸和国际化经营’为方向,努力把奇迹电游打造成为全球规模最大、最具竞争力的轮轴系列产品生产供应商和服务商,世界一流轨道交通零部件制造商和技术集成商,引领行业发展。”肩负期待与责任,满怀希望和憧憬,积聚信心和能量,新时代的奇迹电游人正朝着新的目标奋斗。(赵海 高跃飞)

 
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