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　　一、金刚石在建筑、石材行业的大量应用，激发了大腔体压机的研究开发

       自1985年长葛县黄河磨具厂在国内首创金刚石水磨石机及人造金刚石磨盘产品以来，极大地促进了金刚石在建筑行业上的广泛应用，金刚石需求量逐年巨增，到1994年中国的6×800T以下六面顶压机已经发展到了3000台，产量接近4亿克拉。其中，黄河公司对1、2型料的需求几乎包揽了国内总产量的90%。

       1994年黄河公司对金刚石的需求量已达到1.2亿克拉，占全国金刚石生产总量的30%,特别是黄河公司又建成了高档石材锯片（黄河公司、机械工业部郑州磨料磨具磨削研究所、日本ODK公司三家联办）和混凝土钻头两条金刚石工具生产线，对金刚石的需求、特别是对高品级金刚石的需求渴望度加大。

       当时，黄河公司也建成了一个60台6×800T六面顶压机的金刚石生产线，年产800万克拉，培养出了一个金刚石生产队伍，但生产技术工艺水平和国内其他厂家一样，大部分是中低档料。在黄河公司高档石材锯片生产过程中所需的高品级金刚石，国内金刚石生产企业是不能满足需求的，这些高档次金刚石还需要进口。

       自己有需求，有应用，还具备了一定的金刚石生产经验，在这种情况下，黄河公司领路人乔金岭董事长高瞻远瞩，以非凡的眼光带领公司高管人员走上了考察国内外金刚石生产项目之路。

       二、广泛的技术考察和论证，奠定了大腔体压机的设计基础

       1994年5月开始，黄河公司乔金岭董事长组织了多次美国、俄罗斯、日本、韩国等国外考察，与美国“GE”公司、“ELWOOD”公司、日本“ODK”公司、“东明”公司、韩国“日进”、“二和”公司和俄罗斯有关人士进行了广泛的接触，广泛了解了国外两面顶金刚石压机及其生产技术水平。得出了如下结论：

       1、两面顶压机是高品级金刚石的生产设备，它以其均匀持续的纵向对中传压和简单两端密封、保温结构合理等特性为高品级金刚石的生长创造了良好的条件。

       2、两面顶压机及其金刚石合成工艺是西方资本主义国家的核心技术，不会轻易向中国人传授技术，深圳亚洲公司引进国外两面顶压机及其金刚石合成工艺的失败就是一个很好的案例。

       3、中国的两面顶压机及其金刚石合成工艺也已经研发了许多年，但受国内机械加工工业基础水平的限制，其重要部件——压缸始终无法达到上万次使用寿命的工业化要求，两面顶压机产业化难度较大。

       4、靠两面顶压机生产金刚石，其生产成本过高，不利于今后企业市场竞争。

       于是，在考察国外金刚石生产技术的同时，乔金岭董事长又几乎跑遍了北京、湖南、安徽、河南等国内主要的金刚石生产厂家，在郑州拜访了机械工业部郑州磨料磨具磨削研究所的钱惟圭所长、贺以权所长和王光祖教授等超硬材料专家，赴长沙求见了冶金部长沙矿冶研究院院长陈启武教授，赴桂林求见了地质矿产部地质研究院张智远教授级高工，等等等等，征得了许多行业专家具有建设性的意见。得出了如下结论：

       （1）、中国的六面顶压机及其金刚石合成工艺已经研发了许多年，目前已经有3000台6×800T以下六面顶压机在运行，在国内机械加工工业有了一定的高压合成装备的制作基础。

       （2）、从理论上讲，扩大合成腔体空间，就能增加金刚石合成过程中的加压时间，同时提高合成腔体的保温特性，改善金刚石的生长条件，为高品级金刚石的生长打下基础。

       （3）、只要解决压机的刚性问题和动态对中性问题，使得压机运行稳定，金刚石生产成本不会高，有利于今后企业市场竞争。

       （4）、六面顶金刚石压机及其金刚石合成工艺技术可以完全掌握在自己企业内，有利于今后企业的技术创新。

       这些超硬材料高级专家的真知灼见，使黄河公司乔金岭董事长确立了搞六面顶压机、走中国自己发展金刚石事业道路的信念！

       在1995年8月，黄河公司乔金岭董事长以其个人魅力和非凡的组织能力，在黄河公司内组成了金刚石项目研发机构，以一家民营企业之力、以一个农民出身的企业家的个人身份，以超强的统筹、领导和组织能力来完成国家级的大项目——金刚石压机大型化工程！

       随后在黄河研发中心胡保仁主任的具体组织下，请来了机械工业部郑州磨料磨具磨削研究所钱惟圭和贺以权两位所长、冶金部长沙矿冶研究院院长陈启武教授、地质矿产部地质研究院张智远教授级高工、兵器工业部中州机械厂总工韩正教授级高工、郑州工学院夏恒青教授、一机部济南铸锻研究所沈新德教授、及何立洲、池明孝、符凤来、王玉章、常文彬、刘子明、刘协强、陈祖演、张战、张奎、陈珣、张相法、王利伟、谭效国、吴宗泽、张光明、杨国文、杨岭、谢玉强、刘鹏、夏悦、牛秀林、常侠、曹庆忠、陈超杰等国内超高压合成设备的设计、制造、电子、金刚石合成工艺、后处理行业的知名专家、学者30余人聚集郑州，与会的专家们以极大地热情、努力提升中国金刚石工业技术水平的抱负和认真负责地态度，对金刚石生产工艺技术、六面顶压机和智能化控制系统进行了三个多月的研讨论证，确定了Ⅰ型（Φ400缸径，6×13.5MN）大腔体压机的技术设计方案以及试验、中试、规模化生产方案和Ⅱ型（Φ450缸径，6×20MN）、Ⅲ型（Φ630缸径，6×34MN）大腔体压机的发展研发及产业化预案，奠定了金刚石压机大型化的技术基础。这次研讨论证主要解决了如下技术问题：

       （1）、陈启武教授的Ф28.5合成腔体金刚石合成工艺试验方案。这里涉及合成腔体传压与密封形式、动态对中状态和合成腔体金刚石生长环境等问题。

       （2）、张战硕士、张奎硕士的Ф30合成腔体结构。这里涉及顶锤的结构、顶锤传压与密封的形式、叶腊石块的结构、合成块组装形式、触媒片的厚度和碳片的厚度等问题。

       （3）、张智远教授级高工的Φ400缸径六面顶压机设计思路。这里涉及压机动态对中分析、压机盘耳的强度保证、压机盘耳的精度保证、压机盘耳的加工方法、压机盘耳的材质和刚性的保证、压机盘耳的穿销组装形式、压机活塞缸的强度，活塞缸的后座结构、六缸连通方法和增压器结构等问题。

       （4）、曹庆忠高工的压机电气控制智能化设计思路。这里涉及自动控制办法、压力连续监控、加热功率连续监控、活塞位移监控、工艺自动跟踪、人机界面办法、工艺储存形式、运行记录、操作简单化和保证控制精度与运行可靠性等问题。

       （5）、曹庆忠高工的连续补压油路结构及控制设计思路。这里涉及液压泵连续供油方式、大小液压泵配合小泵保压方式、以及这两个供油方式的性能比较等问题。

       （6）、Ⅰ型（Φ400缸径，6×13.5MN）大腔体压机的试验、中试、规模化生产方案。这里确定了以3台压机为工艺开发试验、以6台压机为工艺中期试验、以200台压机为规模化生产的科学的可行性项目实施方案。

       （7）、对Ⅱ型（Φ450缸径，6×20MN）、Ⅲ型（Φ630缸径，6×34MN）大腔体压机的发展研发及产业化预案进行了规划。

       1996年7月，黄河公司乔金岭董事长坚定地宣布：研制Φ33mm腔体、6×13.5MN压机项目开始。成立了以陈启武院长、张智远教授级高工为正副项目总负责人、以张战硕士、张奎硕士为正副金刚石工艺组组长、以韩正教授级高工、夏恒青教授为正副压机设计制造组组长和以曹庆忠高工为自动控制组组长的近40人研制团队，繁重而又光荣的河南省重大科研项目——《UDS—Ⅰ型（Φ400缸径，6×13.5MN）六面顶高压合成装置及其金刚石合成工艺》研制工作开始了。

       三、严谨的技术设计和制造，确保了大腔体压机产业化的成功

       乔金岭董事长的坚定决心，鼓起了黄河公司压机研制团队每一位专家们的勇气和信心，研制团队的每一位专家和员工勤奋工作，先后攻克了一个个技术难关。其中，张智远教授级高工和夏恒青教授挑起了压机的设计重担；韩正教授级高工和陈超杰工程师负责设备制造、机械加工；张战硕士和张奎硕士挑起了Ф30合成腔体的设计与合成工艺的设计重担；曹庆忠高工负责智能化电气控制装置的设计和制作。

       1997年3月26日，第一台Ⅰ型（Φ400缸径，6×13.5MN）大腔体压机安装在黄河公司技术中心实验室中，随后陈启武教授带领邓福铭等在读博士在该机上进行了Ф28.5合成腔体金刚石合成工艺试验，并取得了成功，迈开了大腔体工艺技术的第一步。

       1997年5月、6月，先后第二台、第三台Ⅰ型（Φ400缸径，6×13.5MN）大腔体压机安装在黄河公司技术中心实验室中，这两台配置了以工业控制计算机为主体的智能化控制系统。随后张战硕士和张奎硕士带领的黄河公司金刚石工艺研发小组在这三台试验压机上进行了Ф30合成腔体和Ф33合成腔体的金刚石合成工艺试验，先后取得了成功，完成了Ⅰ型（Φ400缸径，6×13.5MN）大腔体压机大腔体工艺的预定技术目标。

       1997年7月～12月，又有六台Ⅰ型（Φ400缸径，6×13.5MN）大腔体压机安装在黄河公司技术中心实验室中，这六台配置了更加完善的计算机智能化控制系统。Ф30合成腔体和Ф33合成腔体的金刚石合成工艺在这六台压机上进行了进一步的中期试验，为以Ⅰ型（Φ400缸径，6×13.5MN）大腔体压机为主体的金刚石规模化生产产业化工作奠定了基础。

       1997年10月28日，《UDS—Ⅰ型（Φ400缸径，6×13.5MN）六面顶高压合成装置及其金刚石合成工艺》项目通过了省级技术鉴定。在整个UDS—Ⅰ型（Φ400缸径，6×13.5MN）六面顶高压合成装置及其金刚石合成工艺的研发过程中，黄河公司在技术上共取得6项专利、得到省、部级4项科技成果和科技进步奖。

       随后，黄河公司进行了以Ⅰ型（Φ400缸径，6×13.5MN）大腔体压机为主体的金刚石规模化生产产业化工作。到1998年底完成100台UDS—Ⅰ型（Φ400缸径，6×13.5MN）六面顶压机的安装，黄河公司金刚石生产规模达到了年产7000多万克拉。到1999年底又完成100台UDS—Ⅰ型（Φ400缸径，6×13.5MN）六面顶压机的安装，使得黄河公司金刚石生产规模提升到了年产1.5亿克拉。
在研制Ⅰ型（Φ400缸径，6×13.5MN）大腔体压机活动中，有三项主要的技术和理论得到了运用和发展，为中国六面顶压机大型化今后的发展奠定了技术基础。

       一是建立和发展了六面顶压机的结构刚性设计思想。指出不仅要提高设备的结构刚性，还要考虑结构变形的可协调性，从而保证设备动态的对中性，提高设备压力的稳定性和设备运行的可靠性。根据这种思想，使得压机的穿销12链连接机构、六缸联通供油机构和增压机构等得到了完善和发展。

       二是建立和发展了六面顶压机智能化的计算机自动控制思想。指出采用工艺曲线动态跟随控制，协调金刚石各个合成生长阶段的压力和温度，从而稳定金刚石的生长环境，提高设备控制的精确性和设备运行的灵活性。根据这种思想，使得设备首次实现了以单色显示屏为主的人机对话操作界面、以直流电机连续调节小油泵流量的0.1MPa控制精度的压力闭环连续控制、以恒功率电源连续调节加热功率的1W控制精度的温度闭环连续控制、以6条曲线（设定压力、运行压力、设定功率、运行功率、运行电压、运行电流）为主的工艺显示画面和可预存4个合成工艺的自动跟踪智能化控制系统。

       三是建立和发展了复合传压保温合成腔体设计思想。指出不仅要提高合成腔体长时间持续传压性，还要考虑温度的均匀性，从而保证金刚石的良好生产环境，提高高品级金刚石的生产量。根据这种思想，使得叶腊石复合块技术得到了进一步的发展。

       四、大腔体压机技术的完善，促进了大腔体压机的多品种发展

　　1998年8月黄河公司又组织了Ⅱ型（Φ450缸径，6×20MN）计算机智能化控制大腔体压机的研发工作。曹庆忠高工担任该项目的技术负责人，并承担升级的压机智能化控制系统设计与制作工作；夏恒青教授、刘建设工程师承担压机的设计工作；陈超杰工程师负责设备制造、机械加工和现场装配；谈仲军工程师负责Ф45合成腔体的设计与合成工艺的设计工作。
1999年4月，黄河公司完成Ⅱ型（Φ450缸径，6×20MN）计算机智能化控制大腔体压机的安装调试工作，并成功地进行了Ф45合成腔体的试验。

       随后，黄河公司进行了Ⅱ型金刚石大腔体合成工艺的产业化工作。到2000年7月完成220台UDS—Ⅱ型（Φ450缸径，6×20MN）六面顶压机的安装，黄河公司金刚石生产规模达到了年产4.5亿克拉。

       Ⅱ型压机与Ⅰ型压机比较，设备机械的稳定性更好，说明压机还有进一步大型化的可能。同时计算机智能化控制系统进一步升级，增加了运行记录功能，显示画面也以彩色显示屏为主，其可靠性和灵活操作性更高，特别是电阻曲线的加入，反应了金刚石合成过程中的腔体动态情况，为金刚石合成工艺的开发提供了技术依据。由于小油泵在低速下其阀片不能建立保护油膜，经常损坏，所以压力闭环控制变成了驱动小油泵的断续控制，其压力控制精度降为0.2MPa，但能够保证金刚石的正常合成。

       1999年10月黄河公司又组织了Ⅲ型（Φ630缸径，6×28.5MN）计算机智能化控制大腔体压机的研发工作。曹庆忠高工担任该项目的技术负责人，并承担升级的压机智能化控制系统设计与制作工作；刘建设工程师承担压机的设计工作；陈超杰工程师负责设备制造、机械加工和现场装配；谈仲军工程师负责Ф45合成腔体的设计与合成工艺的设计工作。

       2000年9月，黄河公司完成Ⅲ型（Φ630缸径，6×28.5MN）计算机智能化控制大腔体压机的安装调试工作，并成功地进行了Ф60合成腔体的试验。

       由于当时受到国内机加工、大顶锤等条件的限制，黄河公司完成了6台Ⅲ型（Φ630缸径，6×28.5MN）压机安装调试工作后，没有继续进行其产业化工作。

       在黄河公司进行大型六面顶压机研制过程中，得到了洛阳机车、一重、二重、桂林冶金等压机制作单位的大力合作，同时他们和国内其他六面顶压机生产企业也积极研发新的压机机型。从2000年开始，已经有比较成熟的Φ460缸径、Φ500缸径、Φ520缸径的大型六面顶压机陆续投放市场，所以从2001年起，黄河公司在金刚石规模扩建时已开始选择市场上比较成熟的大型六面顶压机。

       五、几点感想

　　目前，中国的金刚石行业基本上是以大型六面顶压机为主的生产体系，金刚石产量已达到110多亿克拉/年，让世界震惊。中国是金刚石产量大国，但仍然不是世界强国，一方面中国的金刚石以低价大量销往国外，而另一方面中国的金刚石又大量从国外高价进口，这种局面值得我们深思。为了早日实现我们的“金刚石强国梦”，我认为黄河公司在大腔体压机研发和产业化过程中，有下列两条成功的经验值得金刚石行业借鉴：

       1、遇到了一个具有“金刚石行业发展战略思维”的民营企业家乔金岭董事长。

       他“敢争天下先”。在黄河公司第一次技术创新、引进金刚石水磨石机技术、极大地促进国内金刚石生产量的发展和在黄河公司第二次技术创新、引进国外金刚石高档工具生产、极大地促进高品级金刚石需求的时候，乔金岭董事长高瞻远瞩，看到了金刚石今后的发展趋势，树立了“争夺金刚石世界三强”胸怀大志。

       他“感染力、凝聚力极强”。他经常说，“没有国际一流的人才，就不可能办成国际一流的企业”，他始终坚持“科学技术是第一生产力”，始终坚持“技术创新永远是企业的灵魂”，尊重知识，尊重人才，坚持走“产、学、研”的发展道路。乔金岭董事长最大的贡献是聚集了国内众多的专家学者，共同为实现“金刚石的强国梦”而努力工作。

       他是“金刚石发展蓝图设计师”，他以严谨细致的工作态度，以“千方百计，千山万水，千言万语，千辛万苦”的四千精神，亲自带队奔赴国内外进行金刚石技术考察，俯首拜见国内外技术专家，亲自组织业内专家学者专题研讨了三个多月。乔金岭董事长和专家学者们一起制订了一个切实可行的中国金刚石发展规划，这是中国金刚石行业的财富。

       在1999年底，黄河公司完成200台UDS—Ⅰ型（Φ400缸径，6×13.5MN）六面顶压机产业化、黄河公司金刚石生产规模达到了年产1.5亿克拉后，陈启武院长感慨地说：“这样的大项目，从立项到产业化一般需要5年时间，在‘黄河’只用一年半时间，这是一个奇迹!由一家民营企业、一个民营企业家领军搞成，更是一个奇迹！”

       2、凝聚了中国金刚石行业全体专家学者的最高智慧。

       从1963年中国合成出第一颗金刚石开始，经过多年的努力，众多科技专家和技术人员在金刚石合成技术方面进行了大量的探索和研究，取得了许多技术成果，这些技术成果为1994年开始的中国六面顶压机大型化的研发奠定了基础。1996年30多名技术专家汇聚郑州，大家无私地将众多的技术成果融入到六面顶压机大型化上，有力地保证了这项大型技术的研发成功，才有了今天4000多台大型压机、年产110多亿克拉金刚石的局面。

       中国的金刚石大型压机技术现已经成熟，10多年的压机大型化发展历程，中国金刚石行业取得了许许多多技术成果，积累了更加丰富的经验，可以相信，只要行业同仁团结一心，站在中华民族的利益上考虑，汇聚中国金刚石行业的智慧，共同努力，当前“低价出口，高价进口”的局面一定会打破，中国的金刚石一定能真正强起来。（作者：原黄河公司国家级技术中心主任  曹庆忠，本文摘自《中国超硬材料工业五十年》）