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《中国建材报》:十年磨一剑

——中复神鹰高性能碳纤维产业化技术荣获国家科技进步一等奖侧记

来源:中国建材报 作者:宁阳 黄莹发布时间:

       九层之台,起于累土。

       十年前的一朵理想的火焰,现在成为了燎原盛火。

       2007年4月30日,在连云港鹰游纺机公司自主研发的设备上,纺出了神鹰第一根T300碳纤维,用董事长张国良的话说,从外形看,第一根碳纤维还远不能称作一个像样的产品。但正是这根不太像样的碳纤维,引来了很早就把碳纤维定为企业在新材料领域的登顶项目、要在碳纤维领域做一番事业的中国建材集团党委书记、董事长宋志平,两个有着相同理想的人聚在了一起,并为他们的理想前进了10年。

       2007年10月,中国建材集团所属中国复合材料集团有限公司与连云港鹰游纺机有限责任公司、江苏奥神集团有限公司共同出资成立中复神鹰碳纤维有限责任公司,张国良出任董事长。10年间,中复神鹰的碳纤维,从T300级开始,做到了T700级、T800级,正在向T1000级进发,年产能也从最初的200吨,提升到6000吨,实现了我国碳纤维的产业化。产品在航空航天、风电叶片、新能源汽车、体育休闲、压力容器、建筑加固、复合电缆、工业等领域得到广泛应用。

       2018年1月8日,在人民大会堂举行的国家科学技术奖励大会上,中国建材旗下中复神鹰碳纤维有限责任公司申报的“干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术及应用”项目荣获国家科技进步一等奖。该项目第一完成人、中复神鹰碳纤维有限责任公司董事长张国良,第二完成人、中国复合材料集团有限公司董事长张定金作为项目获奖代表,参加了颁奖大会。1月9日,中国建材集团为赞誉归来的科技创新团队,举行了隆重的庆祝大会。大会上宋志平表示,中国建材集团的碳纤维项目团队以为国争光为目标,十年磨一剑,夜以继日地研究摸索、砥砺前行,成功攻克这一技术难题,打破了国外垄断,这真的是了不起、超乎想象;中国建材集团总经理曹江林在主持会议时高度赞扬技术团队取得的成就,能够荣获一等奖十分不易,获奖技术团队是一支有理想、有激情、能坚持的队伍;张定金认为,此次中复神鹰成为唯一荣获国家科技进步一等奖的新材料企业,表明了国家对中国建材科技创新实力的充分肯定,也体现了国家对其创造巨大社会价值的高度褒奖。

战略家和痴迷者

       在新材料领域,碳纤维是高性能复合材料的重要原材料,是关系到国防建设、国家安全的重要战略物资,是西方国家对中国严格禁运的产品,引进技术更是绝无可能。宋志平很早就将碳纤维的发展纳入中国建材集团培育新材料的战略规划。之所以迟迟没有进军碳纤维,是因为宋志平心里清楚,从实验室拿出一束碳纤维并不难,难的是实现碳纤维的产业化,是大批量的生产,宋志平认为做新材料不应只是试验室里的小样,而是要实现量产!宋志平大学时代是化学高分子专业的,他认为实现碳纤维产业化卡脖子的是装备,他希望找到一位能做纤维装备的“痴迷者”。

       张国良正是这样一位“痴迷者”,他几十年从事化纤纺织装备技术,2006年对碳纤维产业化着了迷,从此把自己抛进了碳纤维这个深邃的世界:从头学习碳纤维的基础知识,遍寻国内碳纤维领域的专家并虚心求教,在车间里和技术团队一起摸着石头过河,就这样经过10年的积累,从一个“门外汉”成了国内知名的碳纤维专家。这十年的时间里,张国良带领技术团队对碳纤维生产过程的2000多个主要工艺点进行了地毯式研究和摸索;打通了干喷湿纺技术路线,并攻克了快速连续纺丝的技术瓶颈,提升了自主化的装备制造水平。

       宋志平第一次参观张国良的工厂时,有两点让他印象深刻:一是碳纤维生产线完全由张国良的团队自己设计建造;二是车间的墙上贴着“为国争光”的标语。一家有创新精神的民营科技企业,同时还具备远大的家国情怀,感动之余,宋志平认定这就是为中国复材寻找的合作伙伴。宋志平还对张国良喜欢看连环画的嗜好感兴趣,宋志平看到张国良能在出差时背着成捆的“小人书”乐此不疲,宋志平感慨地说,“这是一个怎样的痴迷者呀!”

       初次相识,张国良记忆最深的是宋志平提出的两个问题和一个目标。两个问题是世界上哪一家公司碳纤维做得最好?年产量有多大?张国良回答,世界上做得最好的是日本的东丽公司,年产量超过万吨。宋志平告诉他的一个目标是,中国建材要做到年产1万吨T700级碳纤维。宋志平不愧是战略家,战略家关心的是目标和竞争者,而这一目标,对于当时只拥有年产200吨T300级碳纤维生产线的张国良来说,无异于天方夜谭,但10年后的中复神鹰即将实现这一当时看来遥不可及的“梦想”。张国良至今还珍藏着10年前宋志平来工厂时和他的合影照片,照片上两个人都开心地笑着,他们当时或许并不知道等待他们的是10年的漫长路程,但他们庆幸握手相识!

鼓励创新宽容失败

       科技创新的道路从来都充满艰辛,碳纤维领域更是如此。早在上世纪70年代,中国科学院山西煤炭化学研究所、吉化研究所、北京化工大学等就投入大量人力、物力、财力研发碳纤维,改革开放后不少民营企业也纷纷进入碳纤维领域,但成功者寥寥。

失败者有各种各样的原因,有机制体制的原因、有技术基础的原因、有资金不足的原因,但成功者一定是克服了所有的困难坚持到最后。中复神鹰过去10年里前8年连续亏损,这或许就是资本市场里常说的“烧钱”,但作为经济后盾的中国建材集团从未放弃,持续提供资金、技术、管理、人才等支持,支撑企业在困境中卧薪尝胆、艰难前行。8年期间,无论是宋志平、张定金、张国良,还是整个技术团队,如果他们任何一个环节放弃了,项目就会彻底失败,我国的碳纤维产业化技术还将继续受制于人。

       中国复材和中复神鹰两位董事长都姓张,为了方便区分,技术团队称呼张定金为“北张总”,称呼张国良为“南张总”。北张总早年是山东工陶院的副院长,日本东京工业大学材料研究所的访问学者,也主持过玻璃企业,技术功底扎实,对于热工设备如数家珍;南张总是个技术的“痴迷者”,合起来“南北张总”的称呼,颇有几分侠气。

       据团队成员介绍,在T800级碳纤维研发成功之前很长一段时间,技术、工艺、装备同时进入到了一个瓶颈期,久久没有任何进展。在大家心灰意冷、士气低落的时候,“南北张总”总是不断给大家打气,那段时间张定金几乎每周都要从北京赶到中复神鹰,一到公司,总是不顾疲倦,直接扑到生产一线,他对技术人员最常说的一句话就是“没关系,慢慢来,肯定能解决”。张国良也是和技术人员一起坚守在生产线,曾经创下过连续78天没回家的记录。其实团队中每个人都深知,“南北张总”在安慰技术人员的时候,他们内心更着急,只是没有表现出来。两位张总的钻研与执着,成了引领技术团队前行的灯塔,他们对于团队而言,亦师亦友。

       人才永远是企业发展的核心动力,在“南北张总”的带领下,中复神鹰培养了一支创新活力旺、凝聚力强、专业素质过硬的团队,团队老中青三代人才梯队结构合理,来自山东大学、北京化工大学、东华大学等高校涉及材料科学与工程、化学工程、机械制造等众多学科,经过十年的历练,逐渐成长为一支特别能钻研,特别能攻关,特别能吃苦的人才队伍,这支平均年龄不过40岁的中青年队伍,在两位张总的带领下,十年的磨砺,使得整个技术团队碳纤维的理论知识日趋完善,工艺基础和工程化经验也逐渐成为国内翘楚,为公司的发展积累了宝贵财富。

       中复神鹰的成功,除了两位张总带领技术团队凝心聚力攻坚克难外,还得益于混合所有制下的企业活力和资金支持,更得益于中国建材的创新文化。宋志平讲到,创新是中国建材集团的核心竞争力。作为一家国家级创新型企业,集团始终把创新放在首位,积极开展了经营管理创新、商业模式创新、技术产品创新,推动企业从高速增长阶段向高质量发展阶段转变。

       宋志平说,两材重组后,他为新集团制定了水泥业务、新材料业务和工程服务业务三足鼎力的发展模式。新材料业务上,宋志平说要异军突起,他为新集团选了10技术,用他的话说是选了10颗种子。作为战略谋划者,他认为只要有三、五颗种子成为参天大树就是成功,如果种下10颗种子都要长成参天大树,那将是奇迹中的奇迹。宋志平说,他既现实又相信奇迹,他的部下常做出让他超乎想象的奇迹,常让他为自己的企业而感动。但宋志平又说即使有几颗种子没有长大又能怎样呢,也要用平常心看待。宋志平说,中国建材的文化就是鼓励创新、宽容失败。对创新创业的人,要满怀热情的关怀和支持,不能冷言冷语,不能袖手旁观。

出水才看两腿泥

       出水才看两腿泥,是一句十分简单的话语,也阐释了一个十分简单的道理,只有真刀真枪的干事业,最后才能有所收获。在中国建材集团举行的“高性能碳纤维产业化技术荣获国家科技进步一等奖”庆祝大会上,宋志平就是用这句话评价了整个技术团队。

       在研发初期,原丝生产线运行不稳定,特别是在高温致密化工序,12000根原丝呈现宽带状,很长时间内,丝带在烘干辊上频繁出现张力不均匀的问题,为了方便理解,张国良给它起了个名字叫“海带丝”。当时技术团队做了大量的尝试,但改善效果不佳,于是张国良带领大家深入生产线,并告诉大家,此时他只是经验稍多一点的技术人员,鼓励大家敢想敢讲,之后的讨论中,大家都畅所欲言。张国良带领技术人员从系统的角度进行问题原因分析,通过连续10多个日夜的技术攻关,彻底解决了问题,并提升了工艺和装备设计水平。

       干喷湿纺T800级碳纤维研发从2011年2月开始,期间一共经历了5个阶段,从6K丝向12K丝发展,从单线4根丝发展到百吨级,再到2017年9月千吨级新线投产,中间历时6年多,装备也得到了很大的提升。2014年年底,技术团队开始在百吨级碳化线稳定的基础上,进行干喷湿纺T800级规模化提升的研究。但是由于第一次采用石墨结构的高温炉,张国良对其运行稳定性仍不放心,频繁联系值守在生产线上的人员。直到大年初一,确认了生产线T800级碳纤维稳定可靠时,张国良才兴奋地说道:“我终于可以安心过年了。”

       十余年里,这种技术不断突破升级的事例逐渐变得平常,正是这一帮敢于创新、勇于创新的技术团队,一步一个脚印,扎扎实实地在生产一线解决实际的技术难题,才得以实现技术和产品不断地更新换代。作为一个技术密集型且被国外技术封锁的行业来说,每一个技术点都需要从零开始,付出的艰辛可想而知。就是在这种条件下,中复神鹰的技术团队率先在国内攻克了当时只有日本和美国掌握的干喷湿纺纺丝技术,是国内第一家、国际上第三家拥有这项技术的企业。技术突破后面临着技术放大的工程化技术难题,从国内最大的60立方米聚合釜的均质化稳定聚合突破到干喷湿纺微小空气层液面精确控制技术的突破、从自主研发的油剂及均匀快速上油技术的开发到连续在线清理高温烘干技术的发明、从干喷湿纺纺丝核心的高温高压蒸汽高倍牵伸技术的突破到纺丝技术达到400m/min的飞跃、从预氧化时间由60~80min缩短到35min分钟的技术创新到低温炉高焦油量的在线快速排焦技术的突破等,每一项技术突破都有技术团队在车间挥洒了大量的汗水。功夫不负有心人,正是这一项项关键技术的突破,使得中复神鹰的技术一直在国内处于领先地位,甚至在国际上都有一席之地;也正是这一座座技术难关被攻克,千吨级产业化才能越做越顺利,越做越成熟,才能有产品批量地供应市场,填补了国内干喷湿纺碳纤维生产技术空白,成功打破了国外技术和产品垄断,率先在国内实现干喷湿纺高性能碳纤维产业化。以此技术创新为依托的“干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术及应用”项目荣获国家科技进步一等奖可谓实至名归。

       在庆祝大会上,宋志平提出了新的奋斗目标,他说:“目前T800级碳纤维已经实现千吨级量产,T1000级碳纤维也在百吨线上试验成功,下一步要实现T1000级的千吨级量产。”十年磨一剑,正是这些不停攀登的人们,把人生理想融入了国家和民族的事业中,才最终成就了一番伟大的事业。两材重组延伸产业链

       2016年8月26日,中国建筑材料集团有限公司与中国中材集团有限公司在京召开重组大会,中国建材集团有限公司正式宣布成立。两材重组对中复神鹰来说,影响长远,意味着背后的力量将更加强大,舞台更加广阔。

       张国良告诉记者:“两材重组对于中复神鹰而言,合作的平台更广、更顺畅了。原先我们去中材集团相关单位交流沟通总是客客气气,有一点距离感,谈起合作要磨合很长时间,合并后就是一家人,我们双方有需求都可以开诚布公地直接说出来,也会站在一个大家庭的角度上去考虑相互合作的事宜,未来这样的合作会逐步增多。”

       在这个问题上,中复神鹰副总经理连峰也深有体会:“不管是资源的整合,还是下游的应用,重组以后,我们碳纤维用的地方更多了,更方便了。”

       两材重组之前,原中建材和原中材在很多业务板块存在重叠,但是碳纤维板块比较特殊,虽然不重叠,但其上下游应用却有着千丝万缕的联系。比如某些技术研发的科研项目或者应用碳纤维的下游产品,亦是原中材的优势所在。

       因此,中复神鹰一直希望与中材旗下相关企业合作。如今,两材重组让这些合作变得顺畅,中复神鹰作为中国建材旗下的唯一碳纤维企业也将“独享”这份重组红利。

       一方面,作为原材料的碳纤维最终需要应用到产品上去,原中材集团的碳纤维应用体量更大,经验更丰富。例如其风电叶片业务的体量扩展了碳纤维的市场;南玻院在军工和民用产品的研发生产中,也需要大量使用碳纤维。另一方面,原中材集团拥有众多科研院所,技术创新优势非常大,并且与很多行业都有接触,对于碳纤维产品的推广大有裨益。

       中复神鹰总经理刘芳告诉记者:“因为碳纤维的应用从实验到反馈,再到修正及最后的定型使用,需要很长的时间,两材重组之后,如果集团内部能够将碳纤维产业的上下游协同起来,就会形成一个相对完整的产业链,这个周期是可以缩短的,碳纤维推广就会更快,更容易。希望我们的碳纤维产品的技术升级和终端应用,能在最短的时间内,在集团内部实现突破。”

       其实,中国建材已经未雨绸缪开始了行动。2017年年初,集团内部成立“碳纤维在风机叶片上的应用研究推广小组”,将中国建材旗下与碳纤维应用相关的复合材料企业、研究院所紧密地联系在一起,从技术上对碳纤维的应用进行研究、探讨、实验,做好碳纤维在风机叶片上的应用这一课题。而一旦取得成效,碳纤维在风机叶片上的应用能够达到万吨。

昂首阔步迈向下个十年

       到目前为止,两材重组已经一年有余。这一年中,中复神鹰碳纤维作为中国建材集团的新兴材料和战略材料板块,在集团的整体规划、部署和领导下,进入快速发展时期。产能迅速扩大,达到6000吨/年;产品品质进一步提升,实现了在国防军工领域的推广应用;产品种类日渐丰富,产品涵盖了T700级、T800级、T1000级、M30及M35级等系列;企业的经营管理水平稳步提升。

       这一年中,中复神鹰的业务进一步拓展,和全新的中国建材旗下的复合材料板块进一步加强了业务往来和交流沟通,一方面,在碳纤维用于风电叶片、压力容器等方面展开了非常深入的交流和合作;另一方面,向北玻院、南玻院等党建优秀单位加强学习,让党建融入企业经营并引领企业经营。

       这一年中,中复神鹰系统掌握了T800级千吨级技术和M30级、M35级百吨级技术及T1000级的中试技术,整体达到国际先进水平,成功打破了国外技术和装备垄断,转变依靠进口被动的局面,极大满足国内高端领域的应用。

       这一年中,中复神鹰面对原材料涨价等因素,依然站在盈亏平衡点之上,在充分竞争的市场中,在研发任务不减的情况下,连续两年实现盈利,企业经营能力再上新台阶。

       新年伊始,中国商用飞机有限责任公司党委书记、董事长贺东风,副总经理史坚忠,副总经理、中国工程院院士、C919大型客机总设计师吴光辉等C919和CR929核心团队一行来到中复神鹰进行实地考察调研。一行人参观了中复神鹰碳纤维生产线,考察了中复神鹰千吨级SYT55(T800级)碳纤维新线的生产运行情况。当天,宋志平因临时在京公务,专门安排副董事长、行业著名复合材料专家李新华前往陪同考察。考察结束时,贺东风向宋志平发来信息:“学习你们强烈的成长意识、强烈的市场意识、强烈的创新意识、强烈的担当意识!”。

       这次与“大飞机”的接触,会是中复神鹰进入碳纤维顶级应用领域的号角吗?在中复神鹰团队看来,路还很长,进军新的应用领域需要技术上的磨合期,也许又是5年,也许又是10年,但是现在他们有十足的信心面对一切挑战。“路漫漫其修远兮”,十年的奋斗与坚守,十年的信任与支持,中国建材、中国复材、中复神鹰上下同心,必将把碳纤维事业推向新的辉煌。

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