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重塑基石:“中国引擎”驱动超级隧道掘进机2024-07-10来源:中国科学报

在追求科技创新与国家自强的宏大叙事中,中国科学院金属研究所(简称金属所)的科学家们正在书写崭新的篇章。2020年,研究员李殿中亲历一幕令人震撼的情景:国内一家盾构机制造商的仓库里,堆满了价值上亿元的备用主轴承,这凸显了中国在核心机械部件国产化道路上的紧迫性。


自主创新,铸就国之重器


盾构机,作为现代基础设施建设的先锋,其核心组件——主轴承,长期依赖海外供应,犹如一颗定时炸弹,随时可能威胁到国家重大项目的安全与进度。李殿中及其团队深感责任重大,决心为中国盾构机打造一颗“中国引擎”。


2022年12月,金属所宣布了一项里程碑式的成就:李殿中、中国科学院院士李依依以及胡小强等研究者,联手国内科研机构与企业,成功研制出直径8米的超大型盾构机主轴承,这标志着中国在盾构机关键部件自主化方面取得了突破性进展。

自研超大型盾构机直径8米级主轴承


稀土钢革命,奠定技术基石


金属所对稀土钢的深入研究,为大型主轴承的国产化提供了强有力的技术支撑。稀土元素虽小,却能显著增强钢材性能,但其添加过程复杂且难以控制。经过多年探索,金属所科研人员于2007年发现了影响稀土钢性能波动的真正原因,随后开发出“双低氧稀土钢”技术,极大地提升了钢材的综合性能,为大型盾构机主轴承的研制奠定了坚实的物质基础。


国家战略,协同创新


2019年,中国科学院启动战略性先导科技专项,聚焦高端轴承的自主制造。调研显示,主轴承国产化已成为迫切需求。金属所随即整合所内资源,联合多家研究所及企业,形成了一支覆盖轴承设计、材料、制造、检测等全流程的精英团队,共同向技术壁垒发起挑战。


跨越精度鸿沟,共创辉煌


主轴承加工精度要求极高,特别是大型滚子的直径误差需控制在±1微米之内,而当时国内技术存在1.5微米的差距。金属所与企业紧密合作,通过无数次的试验与优化,最终攻克了一级精度加工技术,不仅填补了国内空白,还达到了国际顶尖水平。


未竟事业,持续探索


历时三年,20余家单位通力协作,成功解决了主轴承制造中的12项关键技术难题,产出了一系列直径从3米到8米的国产主轴承。2021年,直径3米主轴承盾构机在沈阳地铁项目中成功应用;次年,直径8米级主轴承通过验收,标志着专项任务的圆满结束。

自研直径8米级主轴承验收会

构建生态,面向未来


金属所的科研成果不仅局限于技术研发,更着眼于构建完善的产业生态链。李殿中展望,高端主轴承技术将广泛应用于风电、疏浚、建筑、港口机械乃至高端医疗设备等多个领域,为我国产业升级和经济高质量发展注入强劲动力。


(来源:中国科学报)

[编辑:陈慧宁] [责编:陶鹏] [总审:牛辉]

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