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自主创新·突出重围看中复神鹰
时间:2012-04-12  作者:陈建辉 董碧娟 刘松柏  点击:2690

 追梦之旅

        短短6年多的时间,中复神鹰碳纤维有限责任公司从零起步,创造了国内碳纤维领域的多个第一:第一个实现千吨T300碳纤维产业化生产;第一个实现干喷湿纺T700碳纤维的技术突破……而其全套生产装备全部自主研发。后起的中复神鹰发展缘何如此“神”速?

        有“新材料之王”美誉的碳纤维,因其军民两用的特性,一直笼罩在国外严密的技术封锁阴影之下。我国从“六五”计划开始立项攻关,试图突破碳纤维的产业化,却久攻不下。

        近几年,从江苏连云港跑出一匹“黑马”——中复神鹰碳纤维有限责任公司,短短6年多的时间,从零起步,创造了国内碳纤维领域的多个第一:第一个实现千吨T300碳纤维产业化生产;第一个实现干喷湿纺T700碳纤维的技术突破……尤其值得一提的是,其全套生产装备全部自主研发。

        在去年国内的碳纤维市场上,中复神鹰销售碳纤维996吨,占1500吨国产碳纤维市场的三分之二,当之无愧地成为国内碳纤维市场上的翘楚。

        强者将引起更强者的注意,这是市场的逻辑。一家全球顶尖的碳纤维生产企业把目光投了过来,在其定期出版的全球碳纤维市场报告中,第一次对中复神鹰给予了重点关注。

        后起的中复神鹰发展缘何如此“神”速?

        一个并非必须的选择

       “不要做!烧钱!”“你这是心血来潮,肯定会半途而废!”“那么多年研究都不行,凭啥你能做出来!”……在几十趟南上北下的调研中,中复神鹰董事长张国良听到的全是专家们的反对声。同时,他也第一次看到了碳纤维。

        尽管如此,他还是在2005年9月作出了一个在多数人看来并非必须的选择:将自己效益颇丰的鹰游纺机集团交给职业经理人,带着7000多万元现金,以门外汉的身份,集聚起一群国内的碳纤维痴迷者,在连云港郊外一片长满芦苇的盐碱地上开始了产业化攻关。

        听起来这很像一个莽汉所为,实际上,张国良这位享受国务院政府津贴的纺织机械专家,以自己从事大腈纶生产设备制造10余年经验,在考察中看出了另一个门道:碳纤维原丝与腈纶丝如出一辙!“碳纤维原丝就是没有瑕疵的腈纶丝,我能生产出纺腈纶的设备,就能生产出纺碳纤维的设备!”

        此时的张国良已跳出为企业储备下一代产品的局限,为自己这个并非必须的选择而激情澎湃,正如他作的一首散文诗所描述:“我在实现一个梦想,我被梦中的激情所燃烧,做出中国人自己的碳纤维。我知道中国的军民产业对碳纤维的渴盼,打破西方国家禁运和技术封锁是如此重要!”

        说干就干。他们边学习边设计,边基建边研发设备,边试生产边改进设备……1年半的时间,500多个日日夜夜,他们茶饭不香,夜寝难安。

        功夫不负有心人。2007年5月3日清晨终于生产出第一束碳纤维。看到从碳化炉内出来的碳丝,虽然不知道其性能如何,张国良已激动万分,带着职工在厂房外放起了鞭炮。

        谁料想,这鞭炮声迎来了碳纤维情结浓重的中国建材集团董事长宋志平。“听连云港市委书记说你在做碳纤维,我一定要来看看。”宋志平笑着说。

        从此,这个碳纤维追梦之旅中,多了央企的身影。2007年10月24日,中国建材集团通过其子公司中国复合材料集团以增资扩股形式参与该项目,组建中复神鹰碳纤维有限责任公司,拉开了万吨碳纤维产业化工程的序幕。

        数以亿计的投资一直没有产生效益,中国复合材料集团董事长张定金因此在董事会上面临压力。此时,宋志平总会给他打气,在建材集团碳纤维与每年赚百亿元利润的水泥产业同等重要。“对于央企而言,这绝对是责任,你不去做,又指望谁去做?”宋志平如是说。

        失败与希望如影随形

        2012年3月上旬的一天,中复神鹰的生产厂房内,一束束充满质感光泽的黑丝在生产线间流畅前移。记者用手掌轻轻地托起其中的一缕,轻盈柔滑的触感使人难以想象其具有比钢高数倍的抗拉强度。指着生产线,因年龄原因刚刚卸任中复神鹰总经理的李怀京骄傲地说,“这些生产装备全部都是我们自主研发的!”

       “可是6年来我们每一步都很难,几乎每天都承受着希望、失败、焦虑和茫然的煎熬。”他告诉记者,刚开始的目标是T300级碳纤维,2009年初千吨级T300碳纤维生产线一投产,紧接着就开始攻关高性能的T700级碳纤维,一攻又是3年,现在T700出来了,T800级又成了新的攻关对象。

        碳纤维原丝虽与腈纶丝有极大的共通性,但其“零缺陷”要求,对工艺及装备要求极高,从聚合到原丝再到碳化的每一个环节都不能存在任何偏差。

        碳化炉和高温饱和蒸汽牵伸机都是碳纤维生产的关键设备,国外设备不仅买不到连看都没门,他们只能自力更生。研发碳化炉时,他们先是选用1厘米厚的耐热不锈钢炉膛材料,理论上能耐1200℃高温,然而当温度达到800℃时炉膛就被烧穿了。结构不合理?改了又试,照样烧穿。只能重新选择耐高温材料,又试了四五种,拆拆卸卸达七八十次。高温饱和蒸汽牵伸机的研发同样不顺利,经历了半年时间,前前后后改了8次。

       “真的是烧钱啊!粗算一下,我们光试验用掉的钱就上亿元。”李怀京感叹。他带着记者来到一个车间,只见地面上油渍斑斑,一角堆着一些报废设备和材料,卡车正往外清运。“上千平方米的车间里曾经摆满了废品,看着就让人心痛啊。”

        如今,这个见证了中复神鹰人失败的车间,将修葺一新,成为展示其创新成果的“展厅”——T700碳纤维的生产车间。

        真正的一把手工程

        没有豪华的办公楼,只有齐刷刷的厂房——这是北京化工大学硕士研究生陈秋飞拒绝了许多相对安逸的高薪职位选择来中复神鹰的理由。“这里的人都是干实事的!”

        的确,在中复神鹰自主创新是真正的一把手工程。

        董事长张国良始终在研发一线,既是决策者,又是技术员,还是操作工。2006年9月,第一条生产线开始调试,然而却没有一个人敢启动操作。因为大家都知道,设备启动后,若聚合反应控制不好,有可能发生暴聚现象,原丝就会凝固在生产线上,上千万元的设备将全部报废。“责任太大了!最后是张国良亲自按下了那个绿色的按钮。”李怀京回忆。接下来的日子,张国良有76天没回过一次家。有一次,他就在控制室的长条凳上坐了3天3夜,为攻克一个难关而冥思苦想。

        张定金则成了北京至连云港航线上的常客,平均一星期一次。这位享受国务院政府特殊津贴的耐火材料专家,往往是带着国际上最新的碳纤维资讯直奔车间,看设备、盯进度。“张总不时会对研发工作提出一些独到的建议,大大开阔了我们的眼界。”已是总经理助理的陈秋飞如是说。不仅如此,张定金还不遗余力地为中复神鹰发声,争取国家有关部门和各级政府的支持。

        陈秋飞还告诉记者,当研发遇到困难时,两个张总总是鼓励我们,大胆试,大胆做,不要有任何资金上的顾虑。

       “我们必须抓紧发展,否则就有可能永远跟不上了!”这种焦虑常常让张定金彻夜难眠。他分析,几家国际碳纤维巨头正计划在未来三五年内扩产近80%,总投资额约13亿美元,均以生产T700级以上级高性能碳纤维为主。与此同时,土耳其、印度、韩国等国家也在碳纤维领域快步崛起。种种迹象表明,随着技术的扩散,三五年后碳纤维的成本将下降,应用范围进一步扩大,市场容量会大幅度增加。

        为此,中复神鹰加快了发展的步伐。追求速度的同时,中复神鹰人也深刻意识到品质提升对于企业发展的重要性。而如何能让产品性能更好,成本更低,对于中复神鹰而言,仍然需要新一轮的艰难攻关。

        我们有理由相信,中复神鹰人的碳纤维之梦一定能实现。这是因为——他们仅用5年的时间就实现了从零到1000吨规模的突破,而国际行业巨头却花了21年的时间!而且他们每天都在拼搏,每天都在进步。

 

创新引领产业突破

        碳纤维产业化这一国内科研机构久攻不下的难题,对中复神鹰来说似乎显得有点容易。难道中复神鹰有什么灵丹妙药?

        回答这个问题,也许可以借用中国建材集团董事长宋志平对记者关于“为何投资中复神鹰碳纤维”的回应。他说,“碳纤维生产的科学原理一清二楚,产业化的关键是如何将技术和工艺通过生产装备来实现。而在纺织机械装备制造领域浸润10多年的张国良团队正好具有这一优势,而且他们是一群不达目标誓不罢休的碳纤维痴迷者。”正应了“工欲善其事,必先利其器”的古训。

        站在先行者肩膀上集成创新

        “站在先行者的肩膀上集成创新。”中复集团董事长张定金的回答很干脆。

        中复神鹰董事长张国良分析认为,经过国内多家科研机构三四十年的研究,碳纤维各单元技术在实验室都已成熟,几个国家重点实验室也试制出了碳纤维,产业化一直不能实现的原因有两方面,一是分散的碳纤维各单元技术不能有效对接,各吹各的号,各唱各的调。比如,聚丙烯腈的技术在高分子研究机构,原丝制造技术在纺织技术研究机构,而碳化技术则在材料研究机构。二是有些实验室工艺不能直接地简单放大,必须再创新。以碳化工艺为例,实验室就是将一小段碳纤维原丝直接放入封闭的碳化炉进行碳化,只要出来的碳纤维合格就可以发表论文了。而在生产中,且不说实验室方法效率很低,重要的是实际应用中的碳纤维不能是一小段一小段的,所以要求生产过程必须连续,一边进一边出,照搬实验室方法就行不通了。

        “如果能通过装备研发,将各单元技术集成起来,碳纤维产业化一定能实现。我们就具有这种能力。”张国良认为,实验室的理论成果、大腈纶工程控制技术、化纤设备的制造经验是碳纤维产业化的“三把剑”,“只要这‘三把剑’凝聚在一起,形成合力就一定能成功。后‘两把剑’我们已舞了10多年,比较熟悉。”“2007年,中国建材集团之所以选择投资连云港的碳纤维,就是看中了张国良领导的鹰游纺机公司强大的装备制造能力。”宋志平毫不掩饰自己当时的考虑。他说,“装备现代化非常重要,从装备入手,大规模产业化才能实现。”

        说干就干,他们决定整合全国各方面的科技优势,走集成创新之路,实现碳纤维产业化。一场自我设计、自我制造、自我安装、自我调试碳纤维生产线的攻关战役在连云港郊外的盐碱地上打响。

        “在战术上要重视,但在战略上要藐视。”张国良说。他们集成聚合、纺丝、碳化及装备制造等各环节技术,汇聚了化工、材料、纺织、制造等等各专业人才,不仅有“863计划”碳纤维项目取得的单元技术、中试成果,而且有像刘宣东一样多年从事大腈纶生产的一批工程技术人员,像王国兴、王成国一样从事碳纤维研发试制的专家、工程师。

        “我带的是一支碳纤维产业化的国家队。”张国良笑称,在这支“国家队”的联合攻关下,500吨原丝生产线、100吨的碳化生产线、2500吨的原丝生产线、1000吨的碳化生产线,单线2500吨的原丝生产线、单线1500吨的碳化生产线相继顺利投产。

        通过集成创新,主攻装备制造难关,中复神鹰在6年间成为国内首个拥有完整的碳纤维产业链并实现规模化生产的企业。

        像揉面团一样制造适用装备

        中复神鹰6年的实践证明,没有工艺基础,没有装备支撑,实验室成果的产业化就无法实现。对此,一直在研发一线工作的技术顾问李怀京深有体会。他介绍说,2006年投料生产后,问题一个接着一个,几乎每一个问题的解决,都要对工艺提出新的要求,而每一次工艺的改进,与工艺相匹配的装备就要相应改进。

        正因为中复神鹰的装备都是自己设计制造的,所以不管在生产中遇到什么问题,只要提出工艺上的要求,装备马上就能制造出来。中复神鹰常务副总经理席玉松认为,自己研发装备与买装备相比,最大的区别就是自己动手可以准确地将工艺要求体现在装备中,说改就可以改;而买的装备常常会打折扣,也不能及时地响应持续的工艺改进,装备损坏也得不到及时维修。

        装备制造正是中复神鹰的优势所在,其股东单位鹰游纺机集团具有强大的纺织机械设计和制造能力。有了这一优势,才创造了中复神鹰的“神”速:万吨碳纤维二期工程原丝单线产能2500吨、碳丝单线产能1500吨/年的生产线,从前期的调研试验、技术路线的确立到工艺论证及装备制造安装,仅用了8个多月的时间。

        产学互动突出实践创新

        张国良清楚地记得,在第一条年产500吨碳纤维原丝生产线调试投产的日子里,开始时生产的纺丝聚合物总也不合格。他带领技术人员上山东、赴山西、奔吉林请教专家,都没有找到解决问题的办法。“最后我们是从结构入手对反应釜进行改造。改后的结构与理论相比更简单,看上去好像不能实现复杂的工艺要求,但是在产业化中反而能实现理论结构实现不了的功能。”从去年9月到现在,他们研制的国内最大的20立方米的反应釜没有出现过问题。记者了解到,现在中复神鹰在计划做更大容量的反应釜。

        实验室技术实现产业化并不是一个简单的放大过程,有的方法甚至是无法直接产业化扩大,需要再创新,而这种创新有时就是生产中的小诀窍。中复神鹰总经理助理陈秋飞毕业于北京化工大学国家碳纤维重点实验室。他说,产学互动非常重要。他举例说,对于干燥致密化,专家认为不适合高温瞬间烫干,但实践却证明,高温瞬间烫干的原丝致密性要好一些。

        中复神鹰为什么能在国内率先取得干喷湿纺T700碳纤维技术的突破?张定金认为,“很多人做干喷湿纺,技术上没问题,做不出来主要是工艺上的问题。”中复神鹰经过3年的刻苦攻关,摸索出了一个又一个诀窍,成功攻下了干喷湿纺工艺,“这些诀窍就像一层窗户纸,捅破很容易,但没有它产业化就不能实现。”

        正是以产促学,以学助产,敢于集成创新、敢于跳出书本创新、敢于从实践中创新,中复神鹰才能在碳纤维产业化的道路上不断取得关键性突破。
 



 

 

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