2016国家科技进步奖推荐项目

2016年度国家科技进步奖推荐项目

公示材料

一、项目名称

巨型水轮发电机组高性能大型铸锻件共性关键制造技术及推广应用

二、推荐单位

国务院三峡工程建设委员会办公室

三、推荐单位意见

经确认推荐书所推荐材料真实有效，相关内容均符合国家科学技术奖励工作办公室的填写要求。

大型铸锻件是水轮发电机组等重大装备的重要基础零部件，是关系国家经济发展和战略安全的重要产品。巨型水轮发电机组所需高性能、超大尺寸铸锻件更是备受关注的重点。

中国长江三峡集团公司、清华大学等单位联合申报的“巨型水轮发电机组高性能大型铸锻件共性关键制造技术及推广应用”项目，率先颁布了满足巨型水轮发电机组所需大型铸锻件系列技术标准，揭示了大型变截面变曲面薄壁马氏体不锈钢铸件铸造与热处理全过程变形规律，制定了铸件变形控

制规范，发明了大型锻件内部缺陷和组织控制锻造工艺方法、创新了大型复杂形状、高性能铸锻件热处理技术，使国产大型铸锻件逐步满足了三峡右岸和地下电站、向家坝电站、溪洛渡电站和国内众多水电站的需求，还走出国门、大量出口，占据了国际市场较大份额，创造了巨大的经济效益和社会效益。目前，国产大型铸锻件已应用于乌东德电站单机容量850MW水轮发电机组，可满足单机容量1000MW水轮发电机组，创造了水轮发电机组功率、铸锻件规格等多项世界之最。

同意推荐该项目申报国家科学技术进步奖一等奖。

四、项目简介

在三峡工程左岸机组制造中，水轮发电机组用大型铸锻件完全依赖进口，成为了三峡工程建设的瓶颈。国家有关部门高度重视。

在“十一五”国家科技支撑计划项目课题支持和中国长江三峡集团公司科技发展规划项目课题“技术规范、质量标准国际化能力提升研究”的推动下，中国长江三峡集团公司、清华大学、水轮发电机组设备制造企业、铸锻件制造企业等单位通过“产学研用”联合攻关与技术推广，历时10年取得了一系列重大突破，国产大型铸锻件逐步满足了三峡右岸和地下电站、向家坝电站、溪洛渡电站和国内众多水电站的需求，而且走出国门、大量出口，占据了国际市场较大份额。目前，

国产大型铸锻件已应用于乌东德水电站的850MW水轮发电机组，可满足单机容量1000MW水轮发电机组，创造了水轮发电机组功率、铸锻件规格等多项世界之最。

主要创新成果如下：

1、率先颁布了满足巨型水轮发电机组所需大型铸锻件系列技术标准。基于铸锻件全制造过程系统质量控制目标，集成了力学性能指标及其合理匹配，主要元素和微量元素精确成分范围，无损检测方式，缺陷等级划分及其处理措施，以及形状尺寸偏差控制和表面质量要求，制定了满足1000MW级水轮发电机组用的大型铸锻件系列技术标准，满足了国家重大水电工程建设需要。

2、揭示了大型变截面变曲面薄壁马氏体不锈钢铸件铸造与热处理全过程变形规律，制定了铸件变形控制规范。建立了水轮机马氏体不锈钢铸件的铸造与热处理全过程建模与数值模拟仿真平台，揭示了变截面变曲面薄壁大型铸件铸造与热处理全过程的变形规律，并制定了大型铸件变形控制规范。

3、发明了大型锻件内部缺陷和组织控制锻造工艺方法。结合锻件形状和锻造工艺成形特性，通过精确控制成形过程中主要类型缺陷的核心工艺参数范围，有效解决了大型锻件内部缺陷变化引起探伤超标和组织性能不合格问题。

4、创新了大型复杂形状、高性能铸锻件热处理技术。

建立了应力诱导相变和相变诱导塑性的实验方法。制定热处理工艺参数的精确控制范围，有效解决了大型铸锻件断面尺寸大、热处理时间长所导致的组织变化，实现了分析大型铸锻件热处理过程中应力分布、组织变化规律，以及晶粒度预测的目的。

经鉴定整体技术达到了国际领先水平，获省部级等科技奖励3项。授权发明专利8项，其它知识产权成果2项。

研究成果有效地解决了我国巨型水轮发电机组大型铸锻件制造的瓶颈问题，实现了水电行业铸锻件制造水平快速提升，有力推动了我国水电重大技术装备制造业的跨越式发展。研究成果已成功应用于三峡、向家坝、溪洛渡、糯扎渡、锦屏I/II、乌东德及其他重大水电工程，已创造经济效益120多亿元，社会效益更加巨大。

五、客观评价

由中国长江三峡集团公司、清华大学等多家单位共同完成的项目“巨型水轮机组高性能大型铸锻件共性关键制造技术及在推广应用”具有明显的技术优势，通过科技创新取得了重大突破，在市场推广方面具有很强的竞争力，取得了巨大的经济效益和社会效益。

1、验收意见

2010年3月“大型铸锻件共性技术研究”课题通过验收。以梁维燕院士为组长的验收专家组认为：掌握了铸造变形控

制、铸锻件裂纹控制、锻件成形、缺陷等关键共性技术问题，开发了热加工工艺过程模拟仿真技术，并在水轮机转轮、水压机横梁等铸件、汽轮机低压转子、水轮发电机镜板锻件等生产上进行了验证。解决了水轮机转轮叶片、下环、镜板、水压机横梁、核电特大型转子等大型铸锻件缺陷和成形控制过程中一些关键共性问题，为提高产品质量，形成部分关键铸锻件技术能力，起到了至关重要的技术支撑作用。

2011年7月“大型铸锻件制造关键技术与装备研制”重点项目（项目编号：2007BAF02B00）通过验收。验收报告充分肯定了课题在其中的重要作用。

2、鉴定意见

2015年6月，中国水力发电工程学会组织召开了成果鉴定会，以吴义航为组长的鉴定委员会一致认为：大型水轮发电机组铸锻件系列标准，满足了三峡、向家坝、溪洛渡、乌东德、白鹤滩等国家重大水电工程建设需要，已为国内其他水电站工程所采用，取得了巨大的经济效益和社会效益，为提升我国水电装备水平发挥了重要作用。成果整体达到了国际领先水平。

2012年6月，教育部组织召开了成果鉴定会。以胡正寰院士为组长，机械工程学会秘书长宋天虎、国务院三峡办原司长许可达为副组长的鉴定委员会认为：“大型铸锻件关键共性制造技术与应用”项目在大型铸锻件关键共性技术和应用

等各个方面，取得了一系列创新性成果。对于保证国家三峡工程、百万千瓦核电等重大工程建设，发挥了重要的支撑作用，取得了巨大的社会效益和经济效益。研究成果整体技术水平达到了国际先进水平，其中大型变断面变曲面及薄壁环形铸件的动态变形模拟与测量、控制大型锻件内部缺陷和组织变化的锻造工艺达到了国际领先水平。

3、媒体报道

2015年两会期间，科技部万钢部长答记者问时明确提到水电等重大技术装备开始走向世界。

2010-2015年《光明日报》、《科技日报》、《中国三峡》、《水电站机电技术》、《当代电力文化》、《国际商报》、《中国锻造网》、《中国工业新闻网》等多个核心期刊、报纸、网络媒体都有文章指出三峡大型铸锻件等技术进步及标准实现了我国水电装备技术水平和自主创新能力的新跨越,我国水电装备整体制造水平跨入世界先进行列。

4、用户评价

东方电机有限公司、哈尔滨电机厂有限公司等主机制造单位使用该成果后证明，采用具有自主知识产权的技术标准优于参照国外标准采购铸锻件，不仅节省了大量的资金，而且适合于国情，操作方便，产品质量可靠。彻底摆脱了受制于人的被动局面。

德国福依特（V oith）公司等国外企业采用上述技术标准