中复碳芯:国家级 “专精特新”小巨人 是如何炼成的
新材料、新能源行业正在引领全球产业转型升级。作为拉挤碳纤维复合材料领域的领军者,中国建材集团所属企业中复碳芯电缆科技有限公司(简称中复碳芯)是近年来中国建材集团聚焦主业进行科技创新,推进创新成果产业化,赋能国家重点行业产业发展,培育发展新质生产力的一家颇具代表性的企业。
7月11日,中复碳芯拉挤复合材料数字工厂落成,标志着中复碳芯在智能化、绿色化转型道路上开启了新一轮的技术升级和创新发展。
为此,《企业观察报》走进了位于江苏省连云港市的中复碳芯总部基地,与中复碳芯党总支书记、副董事长任桂芳,中复碳芯党总支副书记、总经理朱维新,中复碳芯技术研发部经理刘传瑞进行了对话,深入了解这家专注于低碳复合材料领域国家级“专精特新”小巨人企业的科技创新与转型升级发展之路。
做精主业,持续推进科技创新
成立于2011年12月的中复碳芯,隶属于中国建材集团旗下的中建材联合投资有限公司,由哈尔滨玻璃钢研究院等七家股东共同出资设立。自成立之日起,中复碳芯就以哈尔滨玻璃钢研究院的碳纤维复合芯导线先进生产技术为依托,专注于碳纤维复合芯导线的研发、生产和销售。
年过七旬的中复碳芯党总支书记、副董事长任桂芳亲历了中国复合材料行业的落后、发展与崛起,带领并见证了中复碳芯从无到有、从小到大,如今成长为国内拉挤复合材料领域领军者的历程。
面对外部市场的风云变幻与大浪淘沙,任桂芳说,紧紧围绕主业发展是企业稳健成长的基石。十多年来,中复碳芯坚守拉挤复合材料主业,在企业最困难的时候也心无旁骛,坚持做自己最擅长的事情并不断深耕细作。“将主业做精做强,并做出区别于同行的差异化竞争力,才能在激烈的市场竞争中保持领先地位。”任桂芳说。
任桂芳坚信,技术创新是企业应对市场变化的关键。在拉挤复合材料领域,市场需求和技术发展日新月异,为了保持竞争优势,研发创新既要紧跟市场需求,也要前瞻性地引导技术革新和产品升级,形成别人无法模仿的技术优势,才能在市场竞争中始终保持领先地位。
目前,中复碳芯建有近400条复合材料拉挤生产线、8条各类导线生产线;具备年产5万公里碳纤维复合芯棒、2万公里各类导线、10万吨拉挤复合材料制品的生产能力,产能位居全国第一,公司产品应用于电力输送、风电光伏、建筑桥梁、工程机械四大领域。
成立以来,中复碳芯在技术创新上不断取得突破:2014年,中复碳芯自主研发的碳纤维复合芯导线获连云港市科技进步一等奖;2019年,中复碳芯率先开发出玻璃纤维拉挤大梁板,并联合风电主机厂及叶片厂成功挂机运行,领先于其他主流企业1年以上;中复碳芯是目前国内最大的无脱大梁板供应商;中复碳芯开发的桥梁用碳纤维拉挤型材用于国内首座应用3000MPa高强度碳纤维吊杆桥梁工程。
十余年来,中复碳芯坚持在碳纤维复合材料上不断创新。中复碳芯党总支副书记、总经理朱维新说,中复碳芯自主研发生产的碳纤维复合芯导线是利用碳纤维的高强度、耐腐蚀性能发展出来的一种新型导线。碳纤维材料比钢铁强度高几倍,重量轻5-7倍,与常规的钢芯铝绞线相比,具有重量轻、抗拉强度高、耐高温、耐腐蚀、载流量大、线损少、弧垂小等一系列优势。作为一种全新结构的节能型增容导线,碳纤维复合芯导线有助于构造安全、环保、高效节约的输电网络。中复碳芯自主研发生产的碳纤维复合芯导线已应用于航空航天领域,并在酒泉卫星发射基地挂网运行。
通过创新与技术升级,中复碳芯研发生产的碳纤维复合材料在建筑空间结构中的应用与需求也在不断增加。
中复碳芯生产的碳纤维拉杆已成为厦门翔安机场航站楼重要建材。对此,中复碳芯技术研发部经理刘传瑞说,该项目使用的碳纤维拉杆由中复碳芯采用中复神鹰SYT45S-48K碳纤维制成,单根直径首次突破至20毫米。为了制作这个拉杆,研发团队应用了中复碳芯的先进拉挤技术,实现了48K碳纤维性能在拉挤过程中的高效率转化;同时,采用中复碳芯自主设计的新型高强不锈钢锚具,尺寸较传统做法减小约30%,实现了杆体、锚具一体化防腐,其实测破断力超过650kN,锚固效率超过95%。
转化创新成果,拓展产业化应用领域
坚持技术创新的同时,中复碳芯也在推动创新成果在多个行业和领域实现产业化。
作为国内目前唯一的碳纤维复合芯导线生产商,中复碳芯于2019年参与建设了国家电网大唐锡林浩特电厂1000kV特高压示范工程项目并顺利并网运行。这一线路不仅是国家电网首次将碳纤维导线全线应用于特高压的试点示范工程,也是世界上电压等级最高的碳纤维复合芯导线的特高压工程。
在风电领域,中复碳芯是国内最早将玻纤大梁板用于风电叶片的企业。2019年,中复碳芯联合国内最大的主机厂商金风科技、叶片厂商中复连众一起开发了国内最早的玻纤大梁板并挂机应用,经过3年的技术创新,2022年,中复碳芯研发出双无脱大梁板,提高了产品用于叶片后的界面强度。
“在此基础上,我们持续改进工艺,提高拉挤速度,超高速拉挤速度最高可达到1m/min以上,较常规产品生产效率提高近30%。碳纤维大梁板方面,我们致力于补强行业内碳板的短板,开发高压缩强度及应变的碳板,相同叶片设计载荷下,可减少碳板用量5%以上。”朱维新说。
中复碳芯风电大梁板的创新应用,引领国内风电行业开启了新篇章:自2021年起,国内叶片厂商逐步将传统灌注工艺制作叶片主梁变更为使用玻纤大梁板制作主梁,提高了主梁模量,相同成本下,叶片可以做得更长,单位容量的风机装机成本得以降低;双无脱大梁板顺应了叶片行业的降本需求,提高了市场竞争力。
近日,西安市高新区沣邑大桥全面建成通车,沣邑大桥为三塔斜拉桥,桥面总长526m,桥梁总宽57m,采用双向十车道通行,是目前世界最宽的全漂浮体系多塔斜拉桥,大桥所采用的碳纤维拉索筋材由中复碳芯制造。
刘传瑞介绍,沣邑大桥所采用的碳纤维拉索,是目前世界最大规格的碳纤维拉索,一束碳纤维索由253根保证强度2800MPa的直径7毫米碳棒集束成型,锚固力高达2000吨。该桥的碳纤维拉索由中复碳芯助力,碳纤维筋材采用中复神鹰SYT49S-24K碳纤维制成,依托中复碳芯在碳纤维拉挤技术和工艺的积累实现了碳纤维原丝到制品的性能高效转化,拉伸强度高达3200MPa以上。这一技术的应用,不仅展示了我国在桥梁建设领域的先进技术和实力,也为全球桥梁建设提供了新的思路和方向。
此外,世界最大跨径部分地锚式斜拉桥——丹江口水库特大桥使用的碳纤维锚杆、上海石化物流通道和清华廊桥使用的自锚式板索、临泉河大桥使用的CFRP绞合索均由中复碳芯制作;中复碳芯自主研发的碳纤维拉挤棒材应用于国内首座应用3000MPa高强度碳纤维吊杆的桥梁工程——青岛凤凰山路跨风河大桥。
国际化方面,中复碳芯自主研发生产的碳纤维复合芯导线在全球超过20个国家得到应用,中复碳芯为智利提供的耐热铝合金碳纤维复合芯扩径导线及配套金具用于该国家500kV主线路改造工程。
高效运营, 开启新一轮数字化转型升级
任桂芳介绍,数字化转型是近年来中复碳芯优化生产流程,提高生产效率,降低生产成本的重要战略。
7月11日,中复碳芯拉挤复合材料数字工厂的落成,标志着中复碳芯在智能化、绿色化转型上开启了新一轮的技术升级和创新发展。
此次落成的中复碳芯数字工厂,为中复碳芯年产3万吨风电叶片大梁板数字化生产线项目。走进数字工厂,可以看到其复合材料检测中心采用SCADA数据采集软件系统,实现了对拉挤板材产品从边缘感知、无损检测,到设备云端的数据采集、存储、分析、可视化,具备生产工艺参数监控、设备运行状态监控、数据报表、报警管理等功能,形成风电叶片大梁板生产监管一体化云平台。
“现阶段,这座数字工厂在拉挤板材行业处于较高水平,工厂内每条产线的数据采集都在线上完成,管理人员在办公室里用手机就可以实时监测所有环节的运行参数,及时发现问题。下一步,中复碳芯所属子公司也将逐步构建起统一的数字化管控平台。”朱维新说。
据了解,中复碳芯拉挤复合材料数字工厂总投资6000万元,于2023年8月开工,2024年6月建设完成,配备80条现代化数字建设拉挤线,形成年产风机叶片用高模量拉挤大梁30000吨的生产能力,项目建成后预计实现年产值5亿元,年均税后净利润3000余万元。
任桂芳表示,下一阶段,中复碳芯将聚焦新质生产力,继续围绕主业加大科技研发与创新力度,优化精益管理模式。
首先,持续加大在碳纤维复合材料拉挤工艺技术研发方面的投入,不断优化生产工艺和产品性能,以满足市场日益增长的需求。
其次,积极拓展应用领域,将碳纤维复合材料的应用拓展到更多行业和领域,推动产业的多元化发展。同时,注重智能化与自动化生产线的建设,引入物联网、大数据、人工智能等先进技术手段,提高生产效率和产品质量,并注重环保与可持续发展方面的研究与应用,推动碳纤维复合材料产业的绿色化发展。
此外,中复碳芯还将积极参与国际合作与交流,引进国外先进技术和管理经验的同时,将自身的技术成果推向国际市场,提升公司的国际竞争力和影响力。