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中信重工:重锤万钧,大器天成

大型锻件制造是重大装备制造的关键技术之一,其质量直接影响到重大装备的整体水平和运行可靠性,是发展电力、船舶、冶金、石化、重型机械和国防等工业的基础,是先进装备制造业的前提。伴随中国装备制造业的不断发展,大型锻件的需求规模将不断扩大。我国已成为大型铸锻件的生产大国,部分产品已经接近或达到国际水平,装备制造业的创新及生产能力不断加强。

本期《锻造与冲压》杂志记者有幸采访到构建了以18500t 自由锻造油压机组为核心的制造工艺体系,形成了国内领先、全球稀缺的高端重型机械加工制造能力的中信重工机械股份有限公司(以下简称“中信重工”)总经理助理铸锻公司经理禹兴胜先生,请他给我们讲述中信重工大型锻件的核心技术。


禹兴胜
中信重工机械股份有限公司总经理助理铸锻公司经理

基础工业,变革发展

中信重工前身为洛阳矿山机器厂,是我国第一座现代化矿山机械厂,是国家“一五”期间兴建的156 项重点工程之一。1993 更名为中信重型机械公司,2008 正式挂牌为中信重工机械股份有限公司。产业覆盖重型装备、关键基础件、工程成套、机器人及智能装备、备件技术服务、高新技术等多项领域。

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中信重工洛阳总部

目前中信重工可一次性组织提供精炼钢水1000t,最大钢锭600t、最大铸件600t、最大锻件450t。可生产宽厚板轧机大型支承辊、机架、百万千瓦级汽轮发电机转子、最大直径8.5m 的大型压力容器类管板、加氢反应器等筒体类环形锻件,整体实力达到国际先进水平。同时,积极拓展航空航天用铸锻件、大型船舶用机电配套件、大型国防装备基础件领域。在工程成套板块和在机器人及智能装备板块方面都有众多创新与服务。

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80t 电渣重熔炉

66 年的创业、创新、创造,中信重工积聚起了丰厚的品牌实力,先后获评国务院首批认定的全国“双创”示范基地、国家级“服务型制造”示范企业,成为首批国家专业化“众创空间”。入选国家制造业互联网融合发展试点示范企业、国家工业互联网试点示范企业,被认定为第二批国家工业遗产等。

科技创新,硕果累累

中信重工技术中心是首批认定的国家级企业技术中心,国内领先的大型矿山装备综合性研究机构,国内领先的特种机器人研究基地,拥有国家工业设计中心、矿山重型装备国家重点实验室、国家矿山提升设备安全准入分析验证实验室、国家矿山机械质量监督检验中心、博士后工作站、院士工作站、海外研发基地等创新平台,拥有各类工程技术人员1800 余人,具有机械学和自动化学硕士研究生的培养权和授予权。

中信重工技术中心具备超前研发能力和孵化器职能,已经形成了以创新研究院、重型装备设计研究院、工程设计研究院、铸锻及材料研究院、机器人及智能装备研究院、信息技术管理中心(大数据中心)为主体的“五院一中心”创新体系,以院士专家团队、首席技术专家、技术领军人才、学术带头人、优秀技术人才为核心的创新科研团队。

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历年来,中信重工技术中心完成国家重大及省部级重点科研课题400 余项,取得了一大批有价值的技术成果,多项产品填补国内空白。

当问及中信重工的自由锻技术研发时,禹兴胜回复说“自由锻技术研发目前重点围绕高附加值产品开展,以基础研发为根基打造不同领域锻件产品核心技术,基础研发课题作为长期研发项目,解决共性技术难题,产品研发课题与市场接轨形成中信重工核心技术,在市场竞争中取得话语权。根据市场需求及行业特点,中信重工近些年在自由锻技术研发方面取得不错的成果,有8m 规格整锻管板锻造技术;超大规格半圆板锻造成形技术;马氏体、奥氏体不锈钢锻件制造技术;海工、核电异形锻件近净成形锻造技术;超长薄壁长套类锻件锻造技术等。”

在问及大型锻件在研发过程中有哪些难点时,禹兴胜补充道:“遇到的难点集中在极限制造方面,近几年依托18500t 油压机锻造机组生产最大钢锭已达到500t 级,部分锻件若不采用近净成形技术将超出设备制造能力,特别是对于异形截面锻件成形技术的研究较为薄弱,缺乏系统性研究,该级别锻件在成形机理方面与中小型锻件存在较大区别,在加热及冷却过程温控与内应力关系、内部裂纹等孔隙性缺陷愈合行为特性、基体晶粒长大规律等方面需要做大量的研究工作,通过加热过程升温速率、压下量、变形速率等热工参数控制实现锻件内部缺陷的修复。

“重点依托热工实验室进行关键工序的中试,修正优化热工参数,对近净成形过程进行仿真分析,优化锻造过程操作及控制方法,对极限制造提供理论及试验支撑。”

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高端电液智能装备产业基地

装备制造,国之重器

中信重工拥有年产千万吨级超深矿建井、年产2000 万吨级特大型选矿、日产5000 ~12000吨新型干法水泥成套、低温介质余热发电、特大型高端铸锻件、特种机器人、工业CT、脉冲电源等40 余项处于世界和国内领先的核心技术,拥有包括美国、日本等国际专利在内的专利技术892 项,软件著作权110 项,其中发明专利306 项,形成了大型化、集成化、成套化、低碳化的绿色产业新格局,为公司加速战略转型发挥了重要作用。

谈及制造装备时,禹兴胜自信的介绍道:“中信重工拥有国内首台80t 低频同轴导电单电极气保电渣重熔炉,5000t 油压机、3150t 水压机、1600t 水压机、德国瓦格纳φ5m 数控轧环机、大型热处理加热设备等等,更是构建了以18500t自由锻造油压机组及配套750t·m 锻造操作机,是世界上最大、最先进、自动化程度最高的自由锻平台,压机采用正弦泵直接驱动,在结构上采用预应力形式,操作上与750t·m 锻造操作机实行联动操作。

“18500t 自由锻油压机是双立柱结构,为锻造过程提供更大的操作空间,为极限制造提供便利,实现了7.5m 砧铁、8.2m 刀盘法兰等特大型锻件锻造成形。在大钢锭心部压实方面具有一定的优势,同时油压机的精度控制更为精密。配备的750t·m 操作机具有载荷大、惯量大、自由度多、操控能力强的特点,能够有效的提高生产效率,成功生产了特大型海工装备替打环,核电锻件、大型加氢筒体等大型锻件”。

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大型加氢筒体锻件

质量为根,服务为本

中信重工全面贯彻和实施国际标准与国际规范,积极响应“一带一路”倡议,在 “一带一路”沿线国家设立了8 个海外公司或办事处,7 个备件服务基地,实现了研发、制造、营销、服务等全流程的国际化布局,市场已覆盖 “一带一路”沿线几十个国家和地区。

积极把握中国和全球经济发展带来的机遇,坚持“战略引领、创新驱动、价值提升”的发展思路,通过互联网+模式,依据双创平台,打造全产业链供应和全生命周期服务,构建了“核心制造+综合服务”新型商业模式,加快推进由重型装备制造企业向多板块业务于一体的现代装备制造集团转变,由传统动能向“传统动能+新动能”两轮驱动转变,倾力打造多产业服务板块。

对于锻件质量把控这块,禹兴胜说:“自由锻件对材料的要求极高,自由锻行业对钢锭品质有较高的要求,目前国内废钢的分类做的还不够好,废钢的质量良莠不齐,同类产品不同批次的生产对应的原材料的品质很难达到同一水平。炼钢的耐材质量稳定性对锻件产品的影响也需要行业同仁必须重视。

“中信重工严格依照GB/T 19001-2016/ISO 9001-2015《质量管理体系要求》和GJB 9001C-2017《质量管理体系要求》标准要求,建立完善的质量管理体系。‘155’质量防控体系是中信重工特色的质量管理模式,通过采用以质量风险管控为核心的方法,对产品质量实现全过程可能存在的风险采取管控措施,控制或消除不利影响,实现品质提升和持续改进。通过管理方法和考核制度的实施,强化质量主体意识、诚信意识与领导作用,营造全员积极参与的良好氛围,不断完善具有中信重工特色的质量管理模式。还施行了质量工资制度,将质量管理放到了一个更为突出的位置,以更好的贯彻质量理念,助力公司向高质量发展。”

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185MN 油压机

产学协同,智能建设

相对于钢厂、汽车行业,大型自由锻企业生产的产品一般具有离散化、单件小批的特点,设备的自动化、智能化相对落后一些,这是这个行业的特点。为践行《中国制造2025》规划的国家战略,中信重工结合自身设备特点,在石化、冶金等行业,面向高附加值批量易耗件转型,为设备的自动化和智能化打下基础。

对于中信重工智能化建设这块的发展,禹兴胜谈道:“目前由中信重工牵头,联合国内知名大学,针对中信重工热加工工艺系统进行升级改造,涉及到现场工艺执行过程中数据智能采集和数据库、云平台的建设。针对热加工专业基础共性问题、薄弱环节和缺失点进行立项研究,最终达到固本强基效果。

“在铸锻公司建成‘产品研发+基础研发+研发平台’的独特的研发体系。产品研发以铸锻院的核心技术骨干担任项目组长组队推进,以铸锻公司的项目组制度作为支撑,面向市场,面向行业,面向产品,做强技术营销。

“基础研发以从铸锻院下沉车间的核心技术骨干,带领铸锻院四个专业所组队推进为支撑,面向专业,面向问题,面向技改,做强品质,做低成本。

“研发平台以公司博士后工作站,引进的博士后及铸锻公司现有及培养的博士作为主要人力资源,同时协同国内科研院所进行深度合作,为产品研发和基础研发提供足够的资源支撑。

“科研合作方面还针对炼钢、铸造、锻造、热处理等工序,分别与国内多所知名高校建立了长期合作关系。”

结束语

我国大型锻件行业近些年有了长足的进步,但“大而不强”是其显著特征,在核电、航空、航海及关系国防安全的军工装备等高端、核心、关键部件的生产技术水平和装备制造能力方面亟待提升突破。特别是涉及大飞机、航空发动机、重型燃气轮机、核电等高端装备和产品,尚不能完全自主生产,已经实现突破的产品质量不够稳定,与国外同行也是有很大差距。

采访快结束时,对于大锻件的未来发展,禹兴胜也表达了自己的一些看法:“⑴锻件企业需要更加关注研究热加工全流程基础理论及工艺研究,建立健全基础数据库,以创新研发引领,打牢根基,做强产品质量;⑵在大型铸锻件行业,以解决卡脖子铸锻件为己任,提升产品竞争力;⑶随着冶金行业厚板技术提升,大型模锻压机和大型轧环机的应用,会逐步替代部分自由锻件,自由锻行业应提前谋划未来产品方向;⑷随着设备的大型化、精密化,铸锻行业会向极大、极小方向发展;⑸锻件产品向专业化、智能化、绿色化方向发展。”



 
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