一根500多公斤的鋁棒，從20℃加熱到403℃，要求芯表同步升溫，需要多長時間？
至少9個小時——這是過去用電阻爐加熱的時間；
10分17秒——這是聯(lián)創(chuàng)光電超導技術團隊的最新測試數據。
顛覆性的變化，源于自主創(chuàng)新。近日，世界首臺兆瓦級高溫超導感應加熱裝置在黑龍江正式投用。這標志著，我國超導熱加工技術率先在全球實現重大突破。
一定要攻下這個“山頭”
高溫超導技術，是實現大飛機、懸浮交通、船舶等高端制造行業(yè)發(fā)展的關鍵技術，由于其獨特的運行溫度（-196℃）和液氮相對廉價的優(yōu)勢，成為各方研究熱點。
早在2012年，中國科學院院士、我國高溫超導研究奠基人之一趙忠賢，就提出了研制兆瓦級高溫超導磁體感應加熱裝置的設想。
“當時，全球僅德、韓各有一臺工業(yè)級超導感應加熱裝置，分別為720千瓦和300千瓦，‘兆瓦級’則是空白。其關鍵技術一直被發(fā)達國家視為核心秘密，這也導致我國高性能鋁材嚴重依賴進口。”近日，上海市超導材料及系統(tǒng)工程中心主任洪智勇在接受科技日報記者采訪時說。
2013年1月，江西聯(lián)創(chuàng)光電科技股份有限公司（以下簡稱聯(lián)創(chuàng)光電）協(xié)同上海超導科技股份有限公司、北京交通大學等成立聯(lián)創(chuàng)超導技術團隊，由北京交通大學教授戴少濤擔任總負責人。
為了更好地搞研發(fā)，江西聯(lián)創(chuàng)光電超導應用有限公司（以下簡稱聯(lián)創(chuàng)超導）應運而生，其股東一個是江西省電子集團，一個是聯(lián)創(chuàng)光電。
自主研發(fā)“兆瓦級”有兩大“高墻”需要翻越。“一是產品自主創(chuàng)新程度高，無同類參照標準；二是設備復雜，標準覆蓋范圍廣，相當于從零開始。”戴少濤告訴記者。
“最大的困難是決策。”聯(lián)創(chuàng)超導董事長伍銳說，“趙院士提出研究方向的時候，董事會認為這類高科技設備的投資失敗的可能性大，對于到底做不做有過猶豫。”
作為江西老牌上市公司，聯(lián)創(chuàng)光電嘗到過科學和技術聯(lián)手帶來的紅利，其產品在神舟飛船和登月車上均有應用。“底氣來源于經驗，志氣來源于情懷。”伍銳說，“最后大家一致決定，一定要攻下這個‘山頭’！”
攀越技術壁壘“巨人峰”
在聯(lián)創(chuàng)超導的試驗車間里，隨著紅色按鈕的按下，電機帶動直徑446毫米、長度1335毫米、重量562公斤的鋁棒高速旋轉。
20℃、200℃、400℃……溫度檢測表里的數據持續(xù)上升。18分鐘后，鋁棒溫度達到設定的450℃。汗流浹背的伍銳雙拳緊握，激動地喊道：“樣機成了！”那一刻，時間定格在2019年3月8日。
生產車間。
一路走來，六載春秋，團隊“屢敗屢戰(zhàn)”，歷經了20多次的自我否定、自我顛覆、自我修正。
時任聯(lián)創(chuàng)超導總工程師的蔣國忠告訴記者：“蹚一條自主創(chuàng)新的路并不容易。不僅可參考的文獻、試驗數據很少，而且面對的還是‘巨人’般的技術壁壘——大型高溫超導磁體電—磁—熱—力多物理場耦合仿真技術、大型高溫超導磁體結構設計……”
設備應用現場。
2015年6月，樣機的主軸因沒有克服尖峰扭矩導致斷裂，項目被迫停擺。“當時主軸是進口最好的，誰也沒想到這么好的配件都頂不住。”蔣國忠說。
為了突破難點，團隊決定推倒重來。“那段時間挺熬人，吃住都在車間，回房就癱倒在床上，睡又睡不著，腦子里不停地回想主軸的問題。我們花了4個月重做仿真樣機、匹配雙電機，研發(fā)才得以為繼。”蔣國忠的辦公室就設在車間的二樓，推開門就能看見樣機。
仿真樣機。
千錘百煉，蒼天不負。2019年7月1日，在中國有色金屬工業(yè)協(xié)會舉行的技術鑒定會上，專家一致認定：該項目是“國際上首次研制成功的最大的兆瓦級超導感應加熱裝置”。
戴少濤告訴記者：“設備的加熱技術是全球唯一能對400毫米以上大口徑金屬工件進行芯表同步超均勻快速加熱的方法。相對于國際上幾百千瓦級的水平，‘兆瓦級’好比汽車發(fā)動機排量從零點幾到了2.0，應用空間一下打開了。”
整體實物圖。
披荊斬棘劍指“全球一流”
設備研制不易，產業(yè)化之路亦滿是荊棘。
“競爭對手復制和追趕的周期至少需要5年。”蔣國忠說，“這5年我們要做的事有很多。”
該項目僅技術難點突破取得的專利就有44項，如果產業(yè)化失敗，不僅意味著巨額投資打了水漂，企業(yè)轉型升級也將受到重挫。在伍銳看來，“科研攻關如同賽跑，但只有第一沒有第二，比的就是誰先‘撞線’”。
“這幾年先是牽頭制定高溫超導直流透熱裝置的國家推薦性標準；然后申請上海能效中心的節(jié)能設備認證，認證通過后，下游企業(yè)可以拿到節(jié)能補貼；另外還需積極尋求央企合作，打開市場示范效應。”蔣國忠說。
2021年，位于黑龍江省的中鋁集團東北輕合金有限責任公司欲向高端化、智能化、綠色化鋁加工企業(yè)邁進，這套遠在江西的設備為其解了燃眉之急。
經過一年多的緊張試生產作業(yè)，項目最終得到充分驗證：電單耗同比降低53%，僅需原加熱時間的1/54就可將鋁材加熱至所需溫度，將溫差精準控制在3℃—5℃范圍之內，單臺設備每年可節(jié)省數百萬元電費。
設備整體圖。
在今年4月20日的投產現場上，趙忠賢院士充滿期待。他說：“我覺得這是一個非常好的起點，一個高新技術和傳統(tǒng)產業(yè)的結合，我認為這是未來傳統(tǒng)產業(yè)發(fā)展一個非常重要的方式。”
中鋁高端制造副總裁、東輕黨委書記、董事長王學書說，高溫超導感應加熱裝置的正式投產，在金屬熱加工行業(yè)實現了顛覆性替代應用，將助力我國更快實現“雙碳”目標。
一步先，步步先。“雖然設備是全球首臺，且價格不菲，走向市場時，下游企業(yè)一開始有疑慮，但國標的制定、節(jié)能的認證以及中鋁的成功試用，給大家吃了顆‘定心丸’。”蔣國忠說。
如今，聯(lián)創(chuàng)超導在手訂單已突破60臺。超導熱加工技術這把利劍，牢牢地攥在了國人手中！
