一根高端钢丝绳牵动超百亿元市场——“中国天眼”钢丝绳实现“中国造”
本报记者 陈景秋
贵州平塘的群山深处，被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）最近迎来了一场重要的“眼科手术”：随着6根国产钢丝绳稳稳牵引着重达30吨的馈源舱精准就位，FAST的关键核心部件——馈源舱索驱动钢丝绳，彻底撕掉了长期依赖进口的标签。
如果把 FAST比作一只“观天巨眼”，馈源舱就是“眼球”，这6根钢丝绳便是控制眼球转动的“眼部肌肉”。从受制于人到全链条自主可控，这根直径仅46毫米的钢丝绳背后，是一条从材料源头到测试评价再到专利布局的完整科技创新链条。
成本降一半，带动产业升级
“FAST对牵引钢丝绳的要求近乎苛刻。”深圳博物馆副研究馆员李百乐向本报记者介绍，馈源舱需在140米高空、206米的尺度范围内实现毫米级的超高精度实时定位，每根钢丝绳必须在潮湿多雨的酸性气候下，长期承受日常频繁弯曲和脉冲载荷。
在 FAST建设初期，国内尚无符合这一性能标准的产品，进口成了唯一选择。
转机出现在2022年。鞍钢集团旗下辽宁金索聚材料科技有限公司（下称金索聚）董事长沙孝春带队一行四人，辗转千里深入贵州大山，向 FAST运营方递交了自主研发“中国绳”的技术方案。2023年，金索聚正式承接中国科学院国家天文台下达的 FAST用高寿命钢丝绳索具国产化研制任务。
“这是一场从零开始的突围。”兰格钢铁研究中心副主任葛昕在接受本报记者采访时表示，“高端钢丝绳技术长期被国外少数企业垄断，特别是在这种极端工况下的特种钢索，国内不仅缺乏产品，更缺乏评价体系和数据积累。”
中国科学院国家天文台为这套钢丝绳设定了4个“硬杠杠”：破断拉力不小于1825千牛；20万次脉冲疲劳试验后无断丝；6.2万次弯曲疲劳试验后无断丝；静载试验锚固头无裂纹。
然而，研发路上一波三折，钢芯断丝、包覆塑层异常、疲劳寿命不稳、浇铸把控难题接连出现。“我们联合FAST专家组反复试验攻坚，才自研出这条国产钢丝绳。”金索聚总经理赵刚对本报记者表示，难点不在生产设备，而是高纯钢丝原材料、整套特种制绳核心技术长期受制于人。
为了找到最完美的“配方”，金索聚研发团队从炼钢源头起步。常规品种钢强度为1960兆帕，而 FAST的需求提升至2100兆帕。团队经过上百次实验，反复确定碳含量与合金元素配比。金索聚打通原料、工艺、性能检测全链条技术，历经多年攻坚，终于补齐这块国产化空白。
“此次国产化替代最核心的意义，是实现了 FAST核心运动部件的全链条自主可控，同时采购成本降至进口产品的一半左右，也带动了国内高端特种钢丝绳的产业升级。”李百乐表示。
金索聚依托鞍钢集团内部从炼钢到线材的全链条资源，从2023年底正式投入研发到2026年6月完成安装，前后不到3年便实现了从“0到1”的突破。
产学研协同，加速专利运用
整体研发历时近1000天，全程聚焦四大技术难点，依靠产学研协同联合攻关逐一化解。此次国产化的科技价值，不仅在于“一根绳”的替代，更在于建立了完整的创新体系。
产学研合作层面，“这项成果是多方协同的结晶。汇集桂林理工大学、北京科技大学等高校，中国科学院国家天文台等科研院所，以及金索聚等研发型制造企业的合力，各方发挥自身技术、科研、工程制造优势，协同完成重大装备关键索具国产化攻关。”葛昕表示，金索聚负责产业化落地，将实验室技术转化为工程化产品；国家天文台立足真实工况制定严苛验收标准；高校团队承接核心疲劳试验、数据采集与性能验证，快速模拟设备多年服役损耗，补齐了国内高端索具权威检测评价的短板。
2024年初，研发团队基于鞍钢集团成熟的产品，曾采用外层8股加钢芯注塑结构，但弯曲疲劳寿命与标准差距较大。在桂林理工大学、北京科技大学等院校的专家指导下，10股绳很快生产出来并完成测试。这一次，4项核心指标已与进口产品接近，达到进口产品性能的90%以上，但在钢丝断裂程度等细节上仍有微小差距。
2026年1月，交付前夕，在最后一次抽查中，20万次脉冲疲劳试验后的钢丝绳破断力卡在了1754千牛，比标准的1800千牛差了46千牛。团队昼夜攻坚，通过电阻丝电加热精准控温，并采用鞍钢自主研发的低熔点专用合金，最终攻克了这一温度变量。新绳破断力飙升至1968千牛，比标准高出168千牛，相当于多出近11辆家用轿车的起吊余量。
专利布局层面，金索聚已围绕这根“中国绳”构建起自主知识产权护城河。围绕 FAST钢丝绳，金索聚提交1件发明专利申请，另有多件实用新型专利申请获得授权；还联合中国科学院国家天文台、北京科技大学等单位，开展一项团体标准申报工作。“我们立足专利成果转化，把实验室技术落地为可工程应用的产品，实现重大科技装置关键索具自主可控，把知识产权切实转化成为硬核装备实力。”赵刚表示。
体制创新层面，这根“中国绳”的诞生，还验证了一种国企技术孵化的新机制。金索聚是鞍钢股份依据《中华人民共和国促进科技成果转化法》成立的科技型企业，拥有国内独有的高性能钢丝绳全套核心技术，核心产品包括特种索具、高性能钢丝绳及特种材料，承担相关专利转化运用的重担。正是这种灵活的体制，让技术团队能够摆脱传统国企的决策链条，快速响应国家重大需求。
120亿元的“蛋糕”，国产替代空间巨大
一根钢丝绳撬动的，远不止“中国天眼”一家的采购预算。
“国内高端钢丝绳市场年规模约120亿元，其中进口产品占据约60亿元份额，主要集中在深海海工、新能源基建、大型工程机械等对产品性能要求极高的细分领域。”葛昕表示，这些领域长期被海外垄断，国内用户不仅承受着高昂的采购价格，更面临供应链安全风险。
“金索聚”牌钢丝绳的出现，正在打破这一格局。“FAST应用只是起点。这套特种钢丝绳技术后续将向更多国之重器场景拓展，包括大吨位冶金起重、深海工程装备、矿用超深井开采等领域，把天眼验证成熟的技术能力赋能更多高端装备领域。”赵刚表示。
此次国产化不仅夯实了 FAST的装置优势，更将带动国内钢铁产业向高精尖转型。当“眼部肌肉”换成了“中国造”，“天眼”看得更远，产业链也走得更稳。
（编辑：刘珊 实习编辑：蔡友良）