前言

盾構(gòu)機(jī)雖深埋地下作業(yè)，看似與日常生活相距甚遠(yuǎn)，實(shí)則是支撐國家基建的“隱形巨龍”。這類設(shè)備單臺(tái)造價(jià)動(dòng)輒數(shù)億元，堪稱工程機(jī)械界的巔峰之作。

曾幾何時(shí)，這項(xiàng)核心技術(shù)被德國企業(yè)牢牢掌控，不僅定價(jià)高昂，還曾放出豪言：“即便把圖紙送到你們手上，也造不出核心主軸承。”

而這個(gè)主軸承正是盾構(gòu)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的核心命脈，一旦失效，整臺(tái)機(jī)器將徹底癱瘓，隧道工程也可能因此中斷甚至報(bào)廢。彼時(shí)的中國，在這一領(lǐng)域幾乎束手無策。

令人振奮的是，2023年河南洛陽傳來重大突破——成功研制出直徑達(dá)8.01米的超級(jí)主軸承，可承受高達(dá)2500噸的壓力，連續(xù)掘進(jìn)10公里無需更換！

消息一出，全球震動(dòng)，連德國專家都坦言懊悔：當(dāng)初不該低估中國自主研發(fā)的決心與能力，如今反被中國主導(dǎo)了全球盾構(gòu)機(jī)市場格局！

德國壟斷下的工業(yè)困境

盾構(gòu)機(jī)外表看似只是一個(gè)裝配刀盤的巨型鋼筒，實(shí)則集成了眾多尖端科技，其中最關(guān)鍵的部件便是主軸承。

它深藏于設(shè)備中心，如同人體心臟一般，需在數(shù)百米地層深處持續(xù)運(yùn)行上萬小時(shí)，直面泥漿、巖層和數(shù)千噸壓力的輪番沖擊。

哪怕出現(xiàn)微小裂紋，就可能引發(fā)連鎖故障，導(dǎo)致價(jià)值數(shù)千萬的設(shè)備停擺，已開挖的隧道面臨封填風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)濟(jì)損失難以估量。

早年間我國大規(guī)模推進(jìn)地鐵與隧道建設(shè)，對(duì)盾構(gòu)機(jī)需求迫切，但全球僅有德國等極少數(shù)國家具備主軸承制造能力。

技術(shù)壟斷帶來的是價(jià)格霸權(quán)，一枚進(jìn)口主軸承售價(jià)超千萬元人民幣，且供貨周期漫長，必須排隊(duì)等待。

有一次國內(nèi)城市修建軌道交通時(shí)，盾構(gòu)機(jī)主軸承突發(fā)故障，聯(lián)系原廠維修，對(duì)方竟拖延三個(gè)月才派員到場，僅技術(shù)服務(wù)費(fèi)就收取數(shù)百萬。

更令人憤慨的是，德方工程師全程封鎖操作區(qū)域，嚴(yán)禁中方人員靠近觀察，仿佛守護(hù)著不可泄露的圣物。

為何德國敢于如此強(qiáng)勢？根本原因在于主軸承的技術(shù)壁壘極高，幾乎達(dá)到工業(yè)極限。

首先是材料要求極為苛刻，必須兼具超高硬度、強(qiáng)韌性和極致純凈度。

硬度確保耐磨性，韌性防止斷裂，而任何細(xì)微雜質(zhì)都會(huì)在高壓環(huán)境下成為裂紋起點(diǎn)，最終釀成災(zāi)難性后果。

當(dāng)時(shí)我國冶金水平尚無法穩(wěn)定生產(chǎn)如此高純度鋼材，煉鋼工藝始終難以跨越這道門檻。

其次是加工精度要求近乎變態(tài)。一個(gè)幾米寬的環(huán)形構(gòu)件，加工誤差不得超過頭發(fā)絲直徑的幾分之一。

而這種大型金屬件本身極其“敏感”，溫度波動(dòng)會(huì)引起熱脹冷縮，自重也會(huì)造成輕微變形，稍有不慎便前功盡棄。

德國當(dāng)年斷定：中國的基礎(chǔ)制造體系遠(yuǎn)未達(dá)標(biāo)，就算拿到完整圖紙，也無法復(fù)現(xiàn)產(chǎn)品性能。

這就如同頂級(jí)廚師交出菜譜，若沒有同等火候掌控與刀工技藝，終究做不出原味佳肴。工業(yè)領(lǐng)域的毫厘之差，往往就是天壤之別。

那段時(shí)間，盡管我們能自主生產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)的外殼、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和刀盤組件，但核心主軸承受制于人，等于把命脈交到了別人手中。

對(duì)方開價(jià)多少就得接受多少，發(fā)貨時(shí)間完全由其決定。

國內(nèi)制造商只能長期依賴高價(jià)進(jìn)口，利潤空間被嚴(yán)重?cái)D壓，產(chǎn)業(yè)發(fā)展舉步維艱。

這種被扼住咽喉的屈辱感，深深刺痛了中國工業(yè)人的自尊心，也點(diǎn)燃了自主創(chuàng)新的熊熊烈火。

河南軍團(tuán)聯(lián)手破局

懷著一股不服輸?shù)亩分荆袊鴨?dòng)了主軸承關(guān)鍵技術(shù)集中攻關(guān)行動(dòng)。

此次攻堅(jiān)主力來自河南兩大硬核單位：中鐵工程裝備集團(tuán)與洛陽LYC軸承有限公司。

洛陽軸承是中國軸承工業(yè)的奠基者之一，自“一五”時(shí)期扎根中原以來，幾十年間為國家重大工程提供關(guān)鍵支撐，從核燃料離心機(jī)到載人航天器，皆有其貢獻(xiàn)身影。

破解主軸承難題，首要任務(wù)是攻克材料瓶頸。這項(xiàng)重任落在中國科學(xué)院金屬研究所李殿中研究員團(tuán)隊(duì)肩上。

經(jīng)過反復(fù)論證，他們選擇了一條極具挑戰(zhàn)性的路徑——研發(fā)“稀土軸承鋼”。

稀土被譽(yù)為“工業(yè)維生素”，添加適量可顯著提升鋼材性能，但用量過少無效，過多反而破壞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，是一把典型的雙刃劍。

科研人員日以繼夜駐守實(shí)驗(yàn)室，不斷調(diào)整配比方案，測試力學(xué)表現(xiàn)。

僅稀土元素的摻雜比例試驗(yàn)，累計(jì)就進(jìn)行了上千次。

一次嘗試中，他們?cè)阡撍屑尤胛⒘肯⊥?，本期望改善純凈度，結(jié)果卻導(dǎo)致材料脆化，整爐報(bào)廢。

團(tuán)隊(duì)并未氣餒，通過高精度檢測手段發(fā)現(xiàn)，問題源于稀土與其他微量元素發(fā)生了不利反應(yīng)。

隨后優(yōu)化冶煉流程，先深度凈化鋼水去除有害成分，再精確控制稀土注入時(shí)機(jī)與劑量，終于摸索出最佳工藝參數(shù)組合。

這種新型稀土軸承鋼究竟有多出色？

其內(nèi)部雜質(zhì)含量降至ppm級(jí)（百萬分之一），微觀組織高度均勻，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、高韌性與優(yōu)異抗疲勞特性。

相當(dāng)于為主軸承打造了一副“金剛不壞之軀”，從根本上解決了材料可靠性難題。

這一成就的背后，是中國高端冶金技術(shù)的歷史性躍升，更是無數(shù)科研工作者默默堅(jiān)守的真實(shí)寫照。

材料問題解決后，緊接著是加工工藝的攻堅(jiān)戰(zhàn)。洛陽軸承的工程師與資深技工攜手出擊。

面對(duì)大型軸承環(huán)易變形的難題，他們?nèi)诤犀F(xiàn)代數(shù)字仿真技術(shù)與多年實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。

利用計(jì)算機(jī)模擬整個(gè)加工與熱處理過程中的應(yīng)力分布，提前預(yù)測形變趨勢，并據(jù)此設(shè)計(jì)專用夾具與支撐結(jié)構(gòu)。

淬火環(huán)節(jié)尤為關(guān)鍵，溫控偏差哪怕一度，都可能導(dǎo)致工件扭曲失效。

洛陽老師傅們憑借多年積累的手感與判斷力，開發(fā)出一套分階段升溫、梯度降溫的獨(dú)特工藝，有效緩解內(nèi)應(yīng)力積累。

同時(shí)創(chuàng)新研制在線監(jiān)測校正裝置，在加工過程中實(shí)時(shí)捕捉尺寸變化，發(fā)現(xiàn)偏差立即干預(yù)修正。

歷經(jīng)三年多晝夜奮戰(zhàn)，2023年，直徑8.01米的國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)主軸承在洛陽正式下線。

經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測，該軸承可承受2500噸軸向載荷，設(shè)計(jì)使用壽命超過1萬小時(shí)，足以完成10公里隧道連續(xù)掘進(jìn)任務(wù)。

更為重要的是，其各項(xiàng)性能指標(biāo)全面達(dá)到國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，部分參數(shù)甚至優(yōu)于德國同類產(chǎn)品。

當(dāng)這枚龐然大物順利裝機(jī)并完成實(shí)地掘進(jìn)測試時(shí)，整個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)激動(dòng)落淚，多年的堅(jiān)持終獲回報(bào)。

中國盾構(gòu)機(jī)逆襲

主軸承的成功研制，不只是誕生了一個(gè)零部件，而是標(biāo)志著中國盾構(gòu)機(jī)實(shí)現(xiàn)了真正意義上的“全自主化”。

過去我們的設(shè)備雖能組裝，但核心部件依賴進(jìn)口，猶如一臺(tái)移植心臟的機(jī)械生命體，仍需定期服用“抗排異藥物”維持運(yùn)轉(zhuǎn)。

如今，從主機(jī)結(jié)構(gòu)、刀盤系統(tǒng)到主軸承、電控芯片，全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，中國盾構(gòu)機(jī)終于擁有了屬于自己的“強(qiáng)健心臟”，徹底擺脫外部掣肘。

這一突破迅速轉(zhuǎn)化為市場競爭優(yōu)勢。

以往國際市場由德國、日本企業(yè)主導(dǎo)，設(shè)備單價(jià)居高不下。

現(xiàn)在，中國盾構(gòu)機(jī)依托全產(chǎn)業(yè)鏈自主可控的優(yōu)勢，售價(jià)僅為國際同類產(chǎn)品的三分之一左右，性能卻毫不遜色。

短短數(shù)年，中國盾構(gòu)機(jī)全球市場份額飆升至七成以上。

莫斯科地鐵擴(kuò)建工程、巴黎地下隧道項(xiàng)目、東南亞高速鐵路建設(shè)、以色列基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)……處處可見印有“CREG”（中鐵裝備）與“CRCHI”（鐵建重工）標(biāo)識(shí)的中國盾構(gòu)機(jī)忙碌身影。

曾經(jīng)對(duì)中國產(chǎn)品嗤之以鼻的海外客戶，如今紛紛主動(dòng)洽談采購合作。

中國盾構(gòu)機(jī)的崛起，徹底終結(jié)了西方企業(yè)的暴利時(shí)代。

過去德國品牌一臺(tái)設(shè)備報(bào)價(jià)高達(dá)5億元，如今中國同級(jí)別產(chǎn)品僅售約1.5億元，且提供更快響應(yīng)速度與本地化服務(wù)支持。

國外廠商眼見訂單流失，被迫跟進(jìn)降價(jià)，卻難以復(fù)制中國高效的供應(yīng)鏈體系。

這就是中國制造的強(qiáng)大“降維打擊”能力——只要實(shí)現(xiàn)完全自主，就能將天價(jià)產(chǎn)品變?yōu)槠栈堇?，惠及更多發(fā)展中國家。

更深遠(yuǎn)的影響在于，主軸承技術(shù)突破帶來了廣泛的技術(shù)溢出效應(yīng)。

既然能夠制造8米級(jí)盾構(gòu)機(jī)主軸承，那么風(fēng)電發(fā)電機(jī)主軸、大型船舶推進(jìn)系統(tǒng)軸承、核電站旋轉(zhuǎn)部件等高端裝備的關(guān)鍵件，均可借鑒相同技術(shù)路線。

目前，洛陽軸承已進(jìn)軍風(fēng)電主軸承領(lǐng)域，依托稀土鋼技術(shù)優(yōu)勢，快速取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，成功打破國外對(duì)該領(lǐng)域的長期封鎖。

在河南，一個(gè)世界級(jí)的盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)集群正在成型。

鄭州作為整機(jī)制造中心，中鐵裝備總部坐落于此，依托全國交通樞紐地位，將設(shè)備高效輸送至國內(nèi)外工地。

長沙則是工程機(jī)械重鎮(zhèn)，匯聚鐵建重工、三一重工等行業(yè)巨頭，形成協(xié)同集聚效應(yīng)。

洛陽專注核心零部件研發(fā)生產(chǎn)，除主軸承外，還能自主供應(yīng)液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等關(guān)鍵模塊。

三城聯(lián)動(dòng)，構(gòu)建起全球最完整、最具競爭力的盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)。

洛陽這座老工業(yè)城市，也因這次技術(shù)突圍迎來新生。

作為傳統(tǒng)工業(yè)基地，這里曾面臨設(shè)備陳舊、機(jī)制僵化的發(fā)展瓶頸，一度被認(rèn)為跟不上新時(shí)代節(jié)奏。

但憑借深厚的產(chǎn)業(yè)積淀與頑強(qiáng)拼搏精神，洛陽強(qiáng)勢回歸，不僅振興軸承產(chǎn)業(yè)，還在積極布局中原算力谷、新能源動(dòng)力電池等前沿賽道。

這座千年古都，正以硬核科技重塑城市形象，成為中國老工業(yè)基地轉(zhuǎn)型升級(jí)的標(biāo)桿典范。

結(jié)語

從德國宣稱“給圖紙也造不出”，到河南洛陽獨(dú)立研制出8.01米盾構(gòu)機(jī)主軸承，中國用事實(shí)擊碎了“技術(shù)不可逾越”的迷思。

這背后凝聚著科研人員的智慧結(jié)晶，凝聚著一線工匠的匠心雕琢，也體現(xiàn)著老工業(yè)基地的堅(jiān)韌傳承與創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)。

主軸承的突破，不僅是單一產(chǎn)品的勝利，更是中國基礎(chǔ)工業(yè)體系整體躍遷的縮影，標(biāo)志著中國制造從“被動(dòng)跟隨”邁向“全面引領(lǐng)”的歷史性轉(zhuǎn)變。

今天，中國盾構(gòu)機(jī)已走向世界舞臺(tái)中央，以卓越性價(jià)比服務(wù)全球基建事業(yè)，既彰顯了國家實(shí)力，也為人類交通發(fā)展作出積極貢獻(xiàn)。

讓我們?yōu)橹袊圃旃恼坪炔剩财诖磥碛楷F(xiàn)更多如洛陽主軸承般的奇跡，讓“卡脖子”成為歷史塵埃，讓自主創(chuàng)新成為中國制造最閃亮的底色。