第二届大国工匠创新交流大会上,江苏展示的第七届全国职工优秀技术创新成果活动获奖项目吸人眼球。邵劲松 摄
8月17日,第二届大国工匠创新交流大会江苏省总工会3D展区上线。大会期间发布的第七届全国职工优秀技术创新成果交流活动优秀成果中,江苏省取得历史最好成绩,6名一线职工获奖,其中一等奖1个、二等奖2个。这些获奖项目在江苏展区的第二部分作集中展示,吸引了众多与会工匠和参观者的目光。
近年来,江苏各级工会持续深入开展群众性创新活动,提高职工“敢首创”意识,激发职工创新创造活力,助力该省在科技创新上率先取得新突破。
省总工会定期向省委报告职工创新工作情况,并提请省政府与省总工会召开联席会议,将开展职工科技创新相关工作作为重要议题。开展劳模创新工作室“双创双提升”行动,命名五批共180个省示范性劳模创新工作室,引领全省建设2700多个劳模创新工作室,发挥示范引领、集智创新、传承技能的作用。探索创新工作室与科技镇长团“联姻”机制,建立跨区域、跨行业、跨单位的劳模创新工作室联盟。联合省科技厅等部门,每年认定全省十大科技创新成果、十大先进操作法、十大发明专利,授予第一完成人“省五一劳动奖章”,示范引领各级工会开展“三个十大”认定,促进一批创新型高技能人才涌现。构建“五小”不“小”格局,打造“五小”活动新品牌,首创通过开展“五小”创新项目认定,发现培养创新型职工人才。组织开展小发明、小创造、小革新、小设计、小建议等“五小”创新活动,对省级优秀项目第一完成人授予“省五一创新能手”。开展“五小”典型案例和微课堂、节能降碳进班组等常态化群创活动,加大宣传教育和知识普及,把创新型职工凝聚到工会活动中来。
工会的主动担当作为,让一线职工创新才智充分涌流。2022年,全省职工合理化建议超过60万条、技术革新项目30万项、发明创造项目近2万项,省总工会给予40家省示范性劳模创新工作室和30项一线职工发明创造、50项“五小”创新项目资金资助360万元。近三年,省总工会提名9名一线工人获得江苏省科学技术奖三等奖。推荐15名一线职工项目申报全国总工会创新项目,获得补助资金250万元。在江苏省的发明专利中,一线职工发明占比较高。江苏一线职工创新成果获奖数量走在全国前列。近年来,江苏省共有4位一线职工获得国家科技进步二等奖,数量居各省区市之首。省总工会遴选的3件一线职工参与研发的发明专利,获得第20届、21届、22届中国专利奖优秀项目奖。
谢章龙:15年攻关啃下“硬骨头”
谢章龙(右)在第二届大国工匠交流大会上展示自己的创新成果
中国每年要进口大量天然气,为了方便存储和运输,通常将天然气液化成液化天然气(LNG)。而LNG的存储温度低至-162℃,其储运设备必须具有良好的低温性能和优异的保冷性能。
“在-162℃极限低温下,普通钢材脆得像饼干一样,一碰就碎了,根本没法装液化天然气,只有用九镍钢打造的储罐才行。”南京钢铁股份有限公司技术专家谢章龙团队持续攻关15年啃下的“硬骨头”——“超低温9Ni钢开发”项目荣获第七届全国职工优秀技术创新成果二等奖。
九镍钢是一种不惧寒冷的特殊钢材,里面加了9%的金属镍,在超低温条件下依然具有良好的韧性和强度,其使用温度可达-196℃,被广泛用于LNG储罐设备建造。2004年国内建成了被称为“远东之最”的16万m3LNG储罐。当时,国内所用九镍钢材料均为进口,价格昂贵(吨钢10万元)且交付日期难以保证,大大影响工程建造,进而影响LNG产业发展。
为打破国外技术封锁,获得具有自主知识产权的九镍钢产品,南钢牵头成立了超低温LNG储罐用钢研发团队。并与东北大学重点实验室王国栋院士团队合作,在企业与院校相结合的团队坚持不懈的努力下最终成功开发了具有自主知识产权的九镍钢,并为LNG产业发展提供了坚实的材料保障。
正是在这种背景下,谢章龙2006年就从事镍系钢的研发,完全从零开始,开启了九镍钢开发的创新之路。九镍钢被誉为中厚板领域“皇冠上的明珠”,生产技术难度极大,国际上也只有极少数企业可以批量性供货。谢章龙说,在产业化以前面对的困难重重,比如:化解国外技术封锁“卡脖子”难题,关键的研发点是什么?技术上怎么设计、采用怎样的工艺路线生产,才可以保证-196℃下钢材性能指标的稳定性?
在基础研发阶段的几年里,谢章龙主要是在学校实验室进行中试实验和机理研究,累计设计了不同成分体系、不同轧钢路线和不同热处理工艺等近500个试验方案。基础实验的前半年冶炼40余炉九镍钢,轧制钢板126块,进行了大量组织性能分析,却未见到一个低温冲击性能合格的试样。“身心疲惫到极点,甚至想换课题,但在导师的鼓励与引导下,转变思维,查找失败原因并逐项验证。”屡败屡战,又经过上百次的试验,终于见到一个方案的-196℃冲击结果达到170J,满足标准要求,于是立马安排重现性实验并讨论优化方案。经过小半年的努力,终于开发出具有自主知识产权的九镍钢生产成套技术,实现了中式条件下的批量性试制。
2009年4月,南钢成功冶炼了第一炉九镍钢,同年12月成功轧制6—40毫米厚度九镍钢板,通过全国锅炉与压力容器标准化技术委员会的技术评审,并于2010年通过省级新产品鉴定,“各项指标均符合LNG储罐建造使用要求,产品性能稳定,实物质量达到国际领先水平。”
2011年初,南钢为中石油大连项目供货,实现九镍钢规模化生产。
2013年5月,南钢与南通太平洋海洋工程有限公司签下了7200吨LNG船用九镍钢合同,成为国内首家批量生产LNG船用九镍钢板的生产厂。
经过艰辛探索,南钢先后攻克多项九镍钢产业化难题,产品质量总体达到世界先进水平,顺利实现了替代进口,成为国家“工业强基工程”项目。2018年,南钢九镍钢首次实现出口,在国际上直面欧美企业竞争。
回想过往,谢章龙庆幸自己再难再苦也没有改变课题,从“痛苦”的研发过程中,不仅仅拓展了专业知识、提升了研发能力,意志品质也得到了历练和升华。“我国LNG产业还将持续发展,但我国是镍资源贫乏国家。在保供前提下,我们将继续开发更加节镍型产品,助力大规模建造LNG接收站和储备库,持续为国家发展践行使命担当。”谢章龙坚定地表示。
陆堰龙:以匠心守初心,以创新致未来
电动轮式自卸车是完成岩石土方剥离与矿石运输任务的一种重型自卸车,是大型露天矿山的主要运输工具。双联行星轮组作为实现自卸车驱动的核心系统——轮边减速器的核心齿轮部件,对轮边减速器高效传动起着决定性作用。在2015年前,我国虽已掌握了双联行星轮组研发设计技术,但在组装、加工工艺技术方面同国外存在较大差距,加工的产品均载系数和疲劳寿命指标均无法满足设计要求,其中使用寿命仅为国外产品的1/5,致使我国矿用自卸车的核心部件仍受制于人。因此,双联行星轮组的加工制造技术成为制约我国矿用自卸车实现全面国产化的“卡脖子”技术难题,制约国内超大吨位矿用车辆技术创新和产业发展,严重影响我国矿山资源的可持续发展。
2015年,中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司接到国外客户价值数亿元的轮边减速器订单,其中加工难度最大的当属轮边减速器中的双联行星轮组的制造工艺。由于受到国外技术封锁,成品报废率居高不下,制造成本极高。同时由于产品的质量一致性问题,导致该产品无法实现与客户整机零件的互换,与行业内成熟产品存在较大的差距,无法满足客户要求。面对着全新的技术问题,许多经验丰富的老师傅也是束手无策。
轮边减速器
专注制齿30余年的陆堰龙看在眼里,急在心头。那一刻,望着眼前报废的产品,一个大胆的想法浮上了他的心头——“国外能做的事情,为什么我们中国人做不了呢?”陆堰龙默默披上了制服,戴上了安全帽,合上了手套,一头扎进了车间中。身处于密密麻麻的齿轮中,陆堰龙的心显得异常平静而坦然,而那些嘈杂之音也被远远地抛诸身后。摸着一件件已经被抚摸了上千次的零件,陆堰龙的心也渐渐变得激动起来,这一刻,他等了许久,30余年的摸索与积累就为了今天这创新实践的一刻。
“传统的工艺肯定做不出来,必须推陈出新!”在公司领导殷切的目光中,陆堰龙一如青年时代重新燃烧起全情投入的火焰,根据高精度双联行星轮的技术要求和组装行星轮组特点,分析研究产品寿命低、报废率高、产品质量一致性差等制造难题可能产生的原因及设备状况。“既要保证双联行星轮组两个齿轮的轮齿精度,又要保证某一齿槽的相位角精度,这是最难实现的。”查阅资料、分析数据、改进工艺……光是测试制造工艺,陆堰龙就尝试了30多种,相关的设计验证更是达数十次之多。啃书、画图、制作、试验、修改……大半年的时间,陆堰龙始终在循环步骤中艰难尝试。
终于,在全厂技术人员的瞩目中,高精度双联行星轮组制造工艺在如雷般的欢呼声与掌声中惊艳问世。在世界行业内首次采用了“对齿组装+二次磨齿修正”的创新工艺,创造性开发了“以车代磨基准”新工艺,实现了轮边机双联行星轮核心技术指标——对齿相位角精度极高的稳定性及组装后两齿轮轮齿精度,形成了完善的制造工艺路线。双联行星轮制造成本降低10%,生产周期缩短20%,产品合格率达100%。填补了国内在重载轮边减速器制造领域的空白,打破了国外垄断,实现了双联行星轮组的国产化替换,产品国内市场占有率超过60%,并且远销澳大利亚、欧洲、北美等西方国家,实现销售收入超12亿元。2023年,《轮边减速器高精度行星轮组关键技术及应用》荣获第七届全国职工优秀技术创新成果三等奖。
如今,陆堰龙没有停下他创新的脚步,又全身心投入到国家级重点科研项目的研发中,用“匠心”塑造好中国高铁这张“金色名片”。
张晓琴:“生产难题给了我创新灵感”
六氟化硫气体是国内外电力设备广泛应用的绝缘介质,因其独特的灭弧性能及优越的绝缘性能,当前无可替代,支撑着各国大电网的安全运行。但六氟化硫也是一把“双刃剑”,其温室效应是二氧化碳气体的23500倍,减少六氟化硫排放是落实国家“双碳”战略的重要举措。国网江苏电科院职工张晓琴的创新成果《高温室效应气体六氟化硫减排技术及应用》,自主研究形成了六氟化硫从使用、回收到循环再利用全过程的工艺方法及7套系列装置,实现六氟化硫回收环节的近零排放,系列数字化工具堵塞六氟化硫使用全寿命排放漏洞,促进六氟化硫高效、低碳使用,荣获第七届全国职工优秀技术创新成果交流活动一等成果。
“项目创新的起点要溯源到2014年,当时国家重点工程1000千伏淮南—南京—上海特高压工程筹建。”据张晓琴介绍,该工程江苏境内要建设3座特高压站,使用六氟化硫气体好几百吨。气体使用量前所未有,传统的检测方法依赖人工手动测试、步骤繁琐、误差大,足以左右检测合格与否,而9项指标中只要有1项不合格,该瓶六氟化硫气体就不能使用,造成大量气体不能使用,长期存放必然会导致气体向大气中泄漏,且一瓶50公斤的气体检测时间就需要18个小时,完成几百吨的气体验收需要大量的人力、物力和时间,耽误工程建设周期。
六氟化硫自动化检测这个困扰行业40多年的难题,燃起了张晓琴的斗志,“我带领团队几乎住在了实验室,将9项指标逐一拆解、分别攻关,发明酸度pH值平移分析方法、矿物油滤膜分离红外检测方法等系列先进技术,成功研制了世界首套六氟化硫气体质量一体化检测装置,40分钟即可准确判定气体是否合格,保证气体能用尽用,避免大量存放泄漏。”
2019年,《六氟化硫现场一体化检测装置的研制》荣获“江苏省职工十大科技创新成果”。团队没有停下前进的脚步,继续围绕六氟化硫回收、管控环节进行技术攻关,又陆续发明现场六氟化硫正压高效回收技术,该技术提出了六氟化硫现场氮气正压循环洗脱方法、氮气中六氟化硫富集提取方法,突破了高回收率必须依赖高真空度的技术制约,解决了六氟化硫负压状态下难以从设备中抽出的难题,将六氟化硫回收率提升至99.8%,做到了回收环节的近零排放;发明六氟化硫监测数字化工具,创新气体状态全过程跟踪“电子标签”,建立排放预警“电子围栏”,堵住六氟化硫使用全寿命的排放漏洞。
“创新思路来源于生产一线,正是六氟化硫应用过程中的难题给了我灵感,我们以现场实际需求为出发点,不断进行攻关、突破,通过自主发明解决生产难题,因为应用效果好、贴合实际需求,在国家电网公司、南方电网公司及发电集团得到广泛应用。”张晓琴说,成果的取得也不是一蹴而就的,离不开团队成员长期不懈的坚持努力。该项目先是在检测方面取得突破,然后再拓展到回收、管控等多个环节,而且始终是围绕六氟化硫高效、低碳使用这一主线,有一个明确的目标,并不断去创新、突破、积累,终于将职工的一个个小发明汇聚为了好成果。
职工创新的背后,是各级工会默默的支持与指导,“江苏电力公司工会以劳模工作室联盟为抓手,鼓励一线职工不断开展小发明、小创造,为我们厚植创新土壤;2019年省总工会授予项目十大创新成果,我也被授予江苏省五一劳动奖章,这给了我莫大的激励,让我在职工创新的道路上热情坚定、干劲十足;2021年我们获得了中华全国总工会职工创新资金补助,让项目得到了进一步的完善和提升。”一路走来,张晓琴最想说的是,“感谢工会,为我们一线职工提供了广阔的发展平台,让我们迈开脚步、追逐梦想。”
潘红梅:“没有做不到,只有看不到和想不到”
AKD是一种造纸施胶剂,市场上已有的生产方法都是以甲苯为溶剂生产,存在生产环境差、产品中有甲苯残留等问题,甲苯已被世界卫生组织确定为可致癌化学物质,影响人身健康,很多国家都限制使用,特别在欧美国家,含甲苯的AKD被严格限制用于各种食品包装纸中。因此,如何能够工业化生产绿色环保、高品质的AKD,成为国内外从未攻克的难题。
作为最早负责AKD项目研发的主要技术人员,益海嘉里集团油脂科技事业部—丰益高分子材料(连云港)有限公司研发工程师潘红梅,全程参与了“无甲苯法AKD制备方法”研究和产业化转化,并一直支持AKD生产升级和售后服务。该项目在第七届全国职工优秀技术创新成果活动中荣获优秀奖。
开展一个全新的研究思路注定是艰难的。“在采用的无溶剂法合成工艺初期,经过多次尝试几乎无法获得AKD产品,而且一时无法确定具体的原因,不由让人怀疑根本思路是否正确。这种打击是不言而喻的。”但潘红梅相信,从专业角度、从反应以及物质的物化特征分析,设置科学的工艺参数和工艺方法,不断摸索反应条件,一定能有所收获。事实证明,在她近半年的坚持不懈、持之以恒的早出晚归、细心分析和数据总结后,通过改变操作方式和反应参数,获得了含量合格的AKD产品。
然而好景不长,在多次实验后发现,每批实验含量忽好忽坏,产品色泽也很不稳定,放置几天可能由乳白变为微粉或蜡黄。这些未曾预料到的问题接踵而来,又一次给了她和团队一记重重的打击。经过冷静地思考后,她断定既然有时能做出好的产品,必然能找到适合的条件。在通过观察对比每次的实验现象后,在不断实验和改进中,他们终于可以稳定地获得合格的产品,反复验证后确定了产业化生产,一期即投产2万吨/年无溶剂AKD,依靠无溶剂绿色环保的生产理念,独树一帜、力压溶剂法,获得巨大的市场反馈。
潘红梅团队又进一步研究AKD中的杂质及含量情况,分析杂质的来源,建立杂质的分析检测方法,并通过专业手段有效降低杂质含量,极大地提高了AKD产品的纯度。目前AKD纯度可以达到90%,较原先提升2%,满足了国内外市场和客户对AKD产品的高质量标准要求,在行业内处于国际领先水平。
除此之外,团队研究了生产过程中废副产物的资源化回收利用,比如生产过程中产生的铵盐水溶液,会考虑如何高效率、低成本回收利用其中的三乙胺,研究了一种回收利用方法,较传统回收方法成本更低、回收率更高;对于生产废水,潘红梅会考虑是否可以改变工艺,使生产过程中不产生废水,如不可避免则是否可以通过优化工艺参数减少废水量或开发某种回收利用方法使产生的废水能够循环利用,由此获得了AKD洗涤废水的回收利用方案。
“下一步仍会密切联系市场需求变化、及时做好工艺的更新升级。”潘红梅还有较为长远的计划——一方面是开展AKD的应用研究,研究应用配方,提升应用效果和应用范围;另一方面将会围绕无甲苯法AKD这个特色产品开发改性AKD、高碳链新型AKD等AKD新品种,扩大品系;此外,以AKD为主产品,开发其他造纸助剂,如施胶剂ASA、造纸干强剂、造纸湿强剂、醚化剂等产品。
在潘红梅看来,技术创新永无止境,没有做不到,只有看不到和想不到,只要向前的脚步不停歇,就能攻坚克难,取得更大的突破。同时,她期望为更多企业同事树立榜样,鼓励他们涌入拼搏的大河,激发更多新的创想,为企业发展、为社会进步贡献科研工作者的强大力量。
王连生:努力攻克“卡脖子”技术难题
“幸福是奋斗出来的!”7月底,南京中电熊猫晶体科技有限公司高级技师王连生作为嘉宾,受邀参加了第二届大国工匠创新交流大会暨大国工匠论坛。从北京领取第七届全国职工优秀技术创新成果二等奖归来,他兴奋地告诉同事们:项目攻关的过程艰辛痛苦,攻关成功时兴奋激动,参会的经历非常幸福。
从事石英晶体元器件设计制造20余年,王连生从一线员工成长为高技能人才,参与了多个重点项目的研制工作。作为江苏省企业首席技师和南京市王连生职工创新工作室领办人,王连生牵头制定了创新工作室人才培养计划、近期及中长期发展规划等,集中力量攻克温补石英晶体振荡器(TCXO)产品设计制造的多项前沿技术,为公司TCXO产业发展起到重要推动作用。他主持完成的10多项TCXO和OCXO(恒温晶体振荡器)项目,产品作为频率源石英晶体元器件的中高端产品,技术指标涵盖了宽工作温度、超高精度、超低相噪、超高频率、抗振和抗过载等行业顶尖技术,已得到市场广泛认可和使用,在5G通讯、北斗导航等领域高端频率源器件国产化替代和产品性能提升过程中发挥了重要作用。
王连生职工创新工作室瞄准行业最前沿技术进行TCXO产品创新开发,以国际先进为目标,研发高频、高精度、低相噪、抗振和抗过载等TCXO产品新技术。2019年初,工作室承担了《宽温高精度超低相噪温补石英晶体振荡器(TCXO)关键技术及应用》项目的攻关任务,王连生负责项目总体技术方案设计和协调管理工作。
研发过程中遇到许多意料之外的难题,他带领组员们一边学习新知识,一边寻找全新的突破口,逐一解决技术工艺问题。项目启动初期,技术难题难以突破的挫败、各项计划节点的逼近,压得大家喘不过气来。王连生鼓励大家:“成功就是比失败再多走一步,越是困难时刻,越是充满挑战,越需要知重负重。”
项目组顶着压力反复试验、分析、改进,通过持续不断的摸索,历时15个月,取得了四项关键技术成果:自主研制了性能达到国际先进水平的TCXO用系列宽温低老化率石英晶体谐振器;独立设计了三款TCXO专用低噪声陶瓷基座,尤其是国际首创5032TCXO基座设计达到国际领先水平,降噪性能优于国际同行10dBc;成功开发出国际先进水平6阶函数温频补偿算法软件和8段温区多温度点追加补偿算法软件,提高TCXO补偿精度达0.1ppm;自主研制成功国内首套宽温高精度TCXO专用自动温测补偿系统,完成产品工艺化开发,实现批量化生产。
四项关键技术应用于7050和5032两个系列宽温高精度超低相噪TCXO产品,其综合技术指标达到国际先进水平。该项目填补了5G通信基站用高端TCXO国产化空白,解决了我国高端TCXO产品被“卡脖子”难题。王连生荣获“南京市五一劳动奖章”和“南京市技术能手”称号。
“我们生逢好时代,国家不断发展强大,更加重视技术工人的作用和技术创新,全社会尊重劳动品格和工匠精神。”王连生表示,他已将“匠心筑梦技能报国”的主旨融入血液,把石英晶体频率元器件行业作为自己毕生的事业,瞄准行业最前沿、最尖端技术刻苦攻关,努力解决我国石英晶体频率元器件领域“卡脖子”技术难题,为实现石英晶体频率元器件全产业链安全可控贡献自己毕生的智慧和力量。
刘文生:向技能巅峰奋勇攀登
全国五一劳动奖章获得者、全国技术能手、首届“长三角大工匠”……荣誉的背后,是徐工集团工程机械股份有限公司科技分公司装配钳工刘文生的不懈攻关创新:27年来累计申报发明专利12项,降本增效13项,完成重大技术革新和工艺优化项目15项,提出并跟踪实施质量改进21项,申报“八小”项目40余项,平均每年实现经济效益400多万元。
作为国家技能大师工作室、省级示范性劳模创新工作室领办人,刘文生带领团队锚定“技能+技术”创新模式,聚焦技术创新管理创新、难题攻关优化改进、梯队帮带辅导成才、示范效应文化引领四大核心,充分发挥高技能人才在科技创新、技术攻关和带徒传艺等方面的重要作用,经过多年努力取得了多项群众性创新成果。
2015年,徐工科技打响以“六性”提升为目标的技术攻关战役,《全系列装载机管线路优化项目》作为系列攻关项目之一,刘文生劳模创新团队主动请缨攻关该项目。团队成员走访市场、调研用户,研究总结出液压系统胶管、钢管、法兰,电气系统线束、接插件共5大类12种故障模式。
为了准确复现故障模式和验证改进效果,团队进行了近15000小时的试验,研究焊缝强度和折弯应力分布对抵抗高压脉冲的影响,在收集分析大量缺陷数据的基础上,完善并优化了不同材料焊缝熔深、焊缝高度,以及折弯工艺新参数26项,促进了硬管和法兰失效故障反馈率从3.46%降低到0.90%。
在解决胶管和线束失效故障模式方面,项目团队联合CAE研究所运用ANSYS仿真软件研究液压系统动态模式,胶管和线束干涉磨损以及密封失效的影响因素,通过制定企业或行业标准32项,从制造过程有效解决胶管和线束失效难题。在解决现有难题的同时,团队意识到注重源头管控才能为社会和企业创造更大效益,为此团队通过优化液压系统和管路走向、软管和硬管的匹配,提升液压系统管路的可靠性,从设计源头有效控制液压系统震动、冲击、气蚀等液压系统危害,在设计优化和创新基础上提升了液压系统的可靠性。经过近5年的探索,团队实现了可复制的知识管理,通过专利和论文的形式进行推广和固化。
团队从提升装载机液压系统可靠性技术难题入手,通过一系列措施实现了技术和工艺突破,年创造经济效益364.2万元,显著提高了劳动生产率和产品质量,提升了装载机液压系统可靠性和整机结构的一致性,技术水平达到行业领先,集聚先进性和实用性。在社会效益方面,该项目推动工程机械制造行业标准化的完善和环境保护等方面取得显著成效,促进国际竞争力不断提升,符合工程机械制造行业“智改数转”高质量发展需求。项目共获授权发明专利7项,在行业中发挥重要作用,填补行业空白。
这次在第七届全国职工优秀技术创新成果活动中获得优秀奖,刘文生深受鼓舞也倍感荣幸,更加坚定了争创一流的决心和信心。他表示,将带领团队推进科技创新和人才强企战略,推进企业自主创新能力,持续突破“卡脖子”核心技术难题,坚守“技艺传承”使命,扎实做好人才发展高地建设,打造“知识型、技能型、创新型”高技能人才队伍,充分发挥创新工作室“孵化器”和“蓄水池”作用,为推动工程机械制造行业高质量发展再立新功。(谢丹娜 李高祥)