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世界最大模锻液压机

时间:2019-11-13 10:35:00 阅读:308 编辑:admin 来源:市场调查公司

巨型模锻液压机,是象征重工业实力的国宝级战略装备,世界上能研制的国家屈指可数。目前世界上拥有4万吨级以上模锻压机的国家,只有中国、美国、俄国和法国。其中美国在1955年前后建造了两台当时世界最大的4.5万吨模锻水压机,一直用到现在。2001年,美国加州舒尔茨(Shultz)钢厂,又建造了一台4万吨级模锻压机。苏联在1961年前后建造了两台7.5万吨级的巨型模锻水压机。法国在1976年向苏联购买了一台6.5万吨级模锻水压机,又在2005年与德国合作研制了一台4万吨级模锻压机。中国在1973年建成第一台3万吨级模锻压机后,停滞了将近40年。直至近两年爆发式地研制了多台巨型压机。仅在2012年建成的就有3万吨(昆仑重工)、4万吨(三角航空)、8万吨(德阳二重)模锻压机各一台。其中8万吨级压机,一举打破了前苏联保持了51年的世界纪录。

世界最大模锻液压机

模锻压机主要用于制造航空、航天、核电、石化等领域的高强度钛/铝合金锻件。如美国F15、F16、F22、F35战斗机的钛/铝合金机身框架、起落架、发动机涡轮盘;美国波音747-787客机的钛合金起落架构件;俄国苏27、苏33、T50战斗机的钛合金结构件;欧洲空客A320-380客机的钛合金结构件;乌克兰GT25000舰用燃气轮机直径1.2米涡轮盘等,都需要用上述巨型压机模锻成型。其中美国波音747客机的主起落架传动横梁,采用TI-6Al-4V钛合金,锻件长6.20米,宽0.95米,投影面积4.06平方米,重达1545公斤。美国F-22战斗机的后机身发动机舱,采用Ti-6Al-4V整体隔框闭式模锻件,长3.8米,宽1.7米,投影面积5.16平方米,重达1590公斤,由威曼高登公司采用4.5万吨级模锻压机制造。F-22战斗机的中机身整体隔框闭式模锻件,投影面积达到5.67平方米,是迄今为止世界上最大的航空用钛合金整体隔框锻件,也由威曼高登公司提供。

从世界范围来看,凡是拥有巨型模锻压机的国家,无一不是航空工业强国。美、苏、欧在半个世纪前建造的巨型压机,奠定了世界航空工业三足鼎立的局面。而中国在1978年改革开放后,重工业发展严重停滞,大批航空军工项目下马,其中就包括一台当时计划研制的6.5万吨级压机。这一停就是二十多年时间,严重制约了中国航空工业发展。“8亿件衬衫换一架飞机”,成为改革开放后,中国工业体系堕落的真实写照。中国JH7、J10、J11等飞机上的部分钛铝合金框、梁、轴、臂、杆等模锻件,甚至需要从国外进口。航空发动机、舰用燃气轮机由于缺少巨型模锻压机的支持,在性能产量上长期无法突破。如此关键性的核心装备,肯定是无法用“以市场换技术”的买办政策从国外获得。要想突破关键技术瓶颈,仍然要靠中国人自己的努力。此时毛泽东时期给中国留下的重工业基础,再一次发挥了作用。

关系国家命脉的国有企业

中国第二重型机械集团,位于四川成都东北57公里的德阳市,始建于1958年10月13日,原名西南重型机器厂,1960年更名为第二重型机器厂,是1950-1963年间,我国筹建的八大重型机器厂之一。二重建设分为两期工程,动员了数万名建设者,由170多个单项工程组成,分属生产车间、辅助车间、动力设施、仓库设施、运输设施、焦化厂、耐火材料厂等十大部分。其中仅生产车间就有43.6万平方米,采用大跨度钢筋混凝土结构建造。1954年从捷克进口一台1.2万吨级自由锻造水压机,1960年运至二重安装,仅机坑就深达10米。120吨平炉厂房行车横梁跨度达36米,重达150吨。1971年德阳二重全面建成投产,厂区占地面积2.69平方公里,下设铸造、锻造、模锻、金属结构、重机、齿轮、军工等7个分厂,及锻冶、工艺等23个处,另有大型铸锻件研究所、重型机械设计研究所、工艺研究室等科研机构。以大型轧钢、锻压设备、电站设备铸锻件和大型火炮、航空锻件为生产方向。

建厂54年来,德阳二重为我国重工业发展,提供了近200台套关键装备,完成机器产品产量113万吨,为火电、水电、核电建设提供了20多万兆瓦的大型铸锻件。1974年为葛洲坝制造世界最大的17万千瓦转桨式水电机组转轮叶片(转轮直径11.3米),1978年为舞钢研制的4200mm特厚板热连轧机,被誉为“共和国功勋轧机”。1982年为重庆西南铝加工厂研制1万吨级多向模锻水压机。1987年为宝钢二期制造2050mm热连轧机。1988年研制成功国内第一条全自动模锻生产线——长春一汽12500吨曲轴前梁锻造自动生产线。2005年为宝钢研制的5000mm宽厚板轧机,是我国第一台5米级轧机。2006年向波兰出口2250mm热连轧机组。2008年建成世界最大的1.6万吨级自由锻造水压机。2010年参与制造三峡70万千瓦水轮机转轮。至今已形成一次冶炼900吨钢水、浇铸600吨级真空钢锭、铸造500吨级铸钢件、锻造400吨级锻件的能力。

德阳二重还是我国航空模锻件的重要生产基地之一,有30多年的材料研究和生产经验,先后为我国航空工业提供了40余万件航空模锻件,产品覆盖了所有国产机型。但是由于缺乏巨型模锻压机,二重在生产航空钛/铝合金模锻件方面,只有小型对击锤、模锻锤,难以加工大尺寸模锻件。1973年中国第一台3万吨级模锻压机在西南铝加工厂投产后,德阳二重曾在1976年计划研制一台6.5万吨级模锻压机,并与清华大学展开了样机研制工作。但是到改革开放后,该计划最终流产。这一停就是二十多年。

世界锻造工业萌芽期

锻造是一种非常古老的金属加工工艺,从远古时代起,人类就开始通过锻造工艺来制造金属刀剑。铁匠通过上百次反复折叠锤打坯料,使疏松的金属内部柱状晶粒结构,结成细小均匀的等轴再结晶组织,钢胚内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等缺陷得到了压实锻合,让刀剑获得更高的硬度和韧性。刀剑属于小型金属件,铁匠还能用铁锤锻打加工。但是当人类进入工业时代后,重型机械上重达几吨、几十吨、甚至几百吨的巨型钢铁零部件,便不是铁匠用铁锤能锻造的了。强度超过钢铁的钛合金材料,也非人力所能加工,由此便促进了金属锻造机械的发展。

1653年(清顺治10年)。30岁的法国物理学家帕斯卡,在《论液体的平衡和空气的重力》一书中,提出了液体静压传动原理(帕斯卡原理)。利用液体的不可压缩性,在密闭容器的一端,用活塞向液体施加作用力,液体会将相等的力传递到容器壁和另一端活塞,两端压强相等。假如第二个活塞的面积是第一个活塞面积的10倍,那么作用在第二个活塞上的力,将增大为原来的10倍。这一原理如同“力量倍增器”,让人们找到了突破人类力量极限的方法。

1795年(清乾隆60年),也就是乾隆退位的那一年。47岁的英国工程师布拉默(J.Bramah),利用帕斯卡原理,制成了第一台实用的水压机,可用于压纸打包。布拉默是个多才多艺的发明家,他改进的U型管防臭抽水马桶和防盗锁具,都获得了专利。他还与“英国机床之父”莫兹利合作,研究了制锁车床。为了提高水压机的压制力,布拉默与莫兹利合作,研究如何提高液压缸内壁车床加工精度,并用采用皮制杯状密封垫圈,解决了柱塞和液压缸体之间的漏泄问题。同年他获得了第2045号水压机专利。1830年代后,随着铁路蒸汽机、机械制造等领域的需求,一些小型水压机开始应用于金属锻造领域。同一时期,以蒸汽为动力的落重蒸汽锤也获得了发展。

1836年(清道光16年),法国施耐德兄弟成立克鲁索铸造厂,开始用单臂蒸汽锤,制造蒸汽火车部件。1842年,英国工程师J·内史密斯,在考察过克鲁索工厂后,设计出“人”字形双臂结构的蒸汽锤。1843年,克鲁索铸造厂开始批量生产改良后的蒸汽锤。随后德国军火巨头克虏伯公司,与其展开了激烈竞争。火炮及装甲武器的生产,又进一步刺激了蒸汽锤吨位不断提升。1861年,克虏伯公司制造出一台名叫“Fritz”的50吨级蒸汽锤,安装在埃森工厂,并保持了16年的世界纪录。

直至1877年,不甘落后的法国克鲁索铸造厂,推出世界最大的100吨超级蒸汽锤,并做成模型,在1878年的巴黎万国博览会上好生炫耀了一番。这是当时世界上最先进的锻机,包括机架、锻砧、锻锤、汽缸、阀门等部件。总重量达到1300吨,总高21米,基础深入地下11米,砧座重达750吨,蒸汽汽缸内径1.9米,活塞行程5米,最大锻造力500吨米,能锻造120吨巨型钢锭。由此克鲁索成为当时世界上锻造能力最强的企业。1889年落成的埃菲尔铁塔,所有的钢铁制件,均由克鲁索工厂制造。1891年,美国伯利恒钢铁公司在购买了克鲁索专利后,制造出一台125吨蒸汽锤。喜欢热闹的美国人也造了一个木制模型,在1893年的芝加哥哥伦比亚世界博览会上展出。同一年,美国伯利恒钢铁公司,历时4年建设的美国第一个重型锻造厂建成投产,装备了世界第一台万吨级自由锻造水压机。

20世纪初,随着大型蒸汽机、发电机、重型火车、装甲巡洋舰、大口径火炮等重型机械设备的发展,水压机吨位迅速提高。1905年,出现以油代替水作为工作介质的油压机,性能得到进一步改善。1934年12月,苏联在新克拉马托尔斯克重型机器厂(NKMZ)建成第一台万吨水压机(100MN)。此后,德国、日本、捷克等国相继建成一批万吨水压机。到二战结束前,苏联已经拥有4台万吨级水压机,美国拥有8台,大型锻造设备便成为一个国家工业实力的象征。

世界模锻压机发展概况

巨型模锻液压机是随着航空工业的需要而逐步发展起来的,早在第二次世界大战以前,德国为了发展航空工业,制造战斗机需要的航空铝合金锻件,于1934年研制了7000吨模锻液压机。1938-1944年期间又先后制造了3万吨模锻水压机1台(安装在斯列曼Schloemann公司,现在是SMS集团的一部分)、1.5万吨模锻水压机3台。英国于1937年制造了1.2万吨模锻水压机1台,其他国家都没有万吨模锻水压机。

1942年第二次世界大战进入白热化后,美国为加速生产战斗机,曾建造百余台中小型模锻水压机,但最大公称压力仅5000吨。由于战时大型航空模锻件供应不足,B-17、B-25、B-29轰炸机在生产中出现很多问题。1945年二战结束以后,美、苏两国意识到大型模锻压机的重要性,于是以战败赔偿为由,从德国拆走了一批万吨级模锻液压机,美国拆走2台15000吨模锻液压机,苏联拆走15000吨及30000吨模锻液压机各一台。这些设备成为美苏两国在冷战时期,制造超大型模锻压机的技术基础。

1950年,美国开始实施“空军重型压机计划(The Air Force Heavy Press Program)”,由联邦政府出资建造两台世界最大的4.5万吨和两台3.15万吨模锻压机。1955年,美国梅斯塔(MESTA)重型机器厂,为美国铝业(Alcoa)位于俄亥俄州的克利夫兰工厂,建造了一台4.5万吨级模锻水压机,同时联合工程公司又为美国铝业制造了一台3.15万吨模锻液压机。用于生产航空铝合金模锻件。同年,美国最大的航空钛合金部件制造商——威曼·高登(Wyman-Gordon),在马萨诸塞州格拉夫顿锻造厂,也建成了一台4.5万吨级模锻水压机和一台3.15万吨模锻压机,由美国劳威公司(Loewy Construction Company)设计制造,主要用于加工钛合金模锻件、高温合金和钢模锻件。这四台巨型模锻压机,为美国后来的大型客机(如波音747)、大型运输机(如C-5A)、战略轰炸机(如B-1B)和先进战斗机(如F-15、F-16、F-22、F-35),提供了高质量的航空钛/铝合金模锻件,为美国称霸世界航空工业奠定了雄厚基础。堪称美国的“国宝级”装备,它们如果出现问题,整个美国航空制造业就会瘫痪。2011年,美国铝业为承揽F-35战斗机锻件合同,耗资1.1亿美元对4.5万吨模锻压机进行了翻新。

1951年,苏联将从德国斯列曼公司拆回来的30000吨级模锻水压机,安装在卡敏斯克铝厂,用于生产铝合金模锻件。1957年至1961年,乌克兰新克拉马托重型机器厂(HKM3),为苏联建造了两台世界最大的7.5万吨级模锻水压机,分别安装在古比雪夫铝厂和上萨尔达钛厂。古比雪夫铝厂建于1954年,1960年7月5日投产,是苏联最大的铝合金加工厂,苏联解体后改名为萨马拉冶金厂,2005年被美国铝业收购。上萨尔达钛厂(ВСМПО)始建于1933年,是苏联第一个航空铝合金冶金厂,二战期间搬迁至上萨尔达,是战时苏联战机铝材的主要制造商,战后发展为苏联最大的航空钛合金加工厂。苏联建造的这两台巨型机器,成为其重工业实力的象征。这种当时世界最大的巨型机器,总高34.7米,长13.6米,宽13.3米,基础深入地下21.9米,总重20500吨。工作台尺寸16米X3.5米,模具空间净高4.5米,滑块行程2000mm。1961-1964年,苏联还在乌拉尔重机厂(Y3TM)、新克拉马托重机厂、新西伯利亚重机厂又各自制造1台30000吨模锻液压机。在这期间HKM3还制造了1台15000吨模锻液压机。

法国在二战期间由于被德国占领,失去了发展航空工业的机会。二战后,法国于1953年分别在伊索公司和Crcout-Loire公司,建造了两台2万吨级模锻水压机,用于制造航空铝合金锻件。1976年,法国奥伯杜瓦(Aubet&Duval)特钢公司,向乌克兰新克拉马托重型机器厂(HKM3),购买了一台6.5万吨模锻水压机,用于生产钛合金模锻件和航空铝合金模锻件。2005年,法国奥伯杜瓦公司,又从德国辛北尔康普集团(Siempelkamp,1883年成立),订购了一台4万吨级模锻液压机。但是受限于加工能力,欧洲空中客车公司制造A380大型客机时,用的起落架钛合金构件,仍然需要送到俄罗斯的7.5万吨级模锻机上去加工。A380客机的两个6轮三轴小车式主起落架,承重超过590吨,要求寿命达到60000个起落架次;采用Ti-1023钛合金锻造,长度达4.255米,重达3210公斤。这是目前世界最重的航空钛合金模锻件。

中国万吨级模锻压机发展概况

中国由于鸦片战争以来遭受的长期破坏,工业发展水平极其低下。1947年,国民党政府以战争赔偿的名义,从日本拆回五台1000-3000吨级老旧水压机。由于国民党迅速垮台,这些设备运回后一直存放在几个省市的仓库中锈蚀。1949年新中国成立后,为了加速国民经济恢复重建,将这批老旧水压机修复后投产。1953-1957年间,我国还从苏联和捷克进口了8台800-6000吨级自由锻水压机,分别安装在筹建中的齐齐哈尔第一重机厂、太原重机厂等单位。这批千吨级水压机,便成为中国重工业体系建设的起点。

1958年大跃进期间,为了加速我国重工业发展,党中央决定为筹建中的上海重型机器厂,和齐齐哈尔第一重型机器厂,各配置一台国产1.2万吨级自由锻造水压机,分别由上海江南造船厂和沈阳重型机器厂牵头组织研制。另外从捷克进口一台1.2万吨级自由锻造水压机,安装在筹建中的德阳第二重型机器厂。这批国产万吨级锻造装备的研制,极大提高了我国重型机械设备的设计制造能力,对于推动我国重工业发展,做出了极大贡献。

1961年5月15日,为了加快航空、导弹、原子弹的研制工作,中央批准国家计委、国家科委《关于安排九套大型成套设备生产任务》的报告。决定为筹建中的重庆西南铝加工厂(冶金部112厂),研制一台30000吨级模锻水压机,和一台12500吨级卧式铝合金挤压机。其中3万吨模锻水压机由第一重型机器厂、一机部机械科学研究院负责研究、设计、制造,以赵德生、刘炯黎、方瑞农为主设计。12500吨卧式挤压机,由沈阳重型机器厂设计制造,以王铮安、冯华清、徐敦为主设计。

3万吨模锻水压机于1960年8月开始研制,1967年底在齐齐哈尔第一重机厂完成制造,主体部件为锻焊结构,主机本体重7700吨(仅活动横梁就重1429吨),设备总重达9015吨,百吨以上的大件就有16件。在研制过程中,一重副总工程师冯子珮率领技术人员大胆采用电渣焊、电液同步平衡系统等新技术、新工艺,成功解决了立柱、工作缸的焊接,以及活动横梁、下横梁的20片纵向板(每片用8块3200×1500×320毫米锻板,电渣焊成)制造和大平面加工等难题,使主体设备的大型铸件、锻件、焊接件全部达到一级水平。

1970年9月21日,30000吨模锻水压机和12500吨卧式挤压机,开始在西南铝加工厂安装。1973年9月,30000吨模锻水压机第三次试车成功,挤模压车间全部建成投产。该机投产后又作了一些改进。1981年西安重型机械研究所为该机研制成功内控式逻辑阀和电气系统半导体线路的平衡系统,使活动横梁静态平衡精度高于每米0.043毫米,比1970年代苏联为法国制造的相似设备,提高了一个数量级。

1975年,一机部(机械工业部)和三机部(航空工业部),向当时的国家计委提交了,关于建造大型模锻水压机基地的请示报告,并且得到批复。德阳二重随即与清华大学合作,展开了6.5万吨级多向模锻水压机的设计研制工作,1981年进行了1000吨级模拟样机测试。但是随着改革开放后,中央大规模压缩重工业项目建设,大批项目列入“停缓建”目录,该计划最终流产。这一停就是22年!重型模锻压机的缺乏,成为阻碍我国航空工业发展的一个重要瓶颈。

在此期间,清华大学等单位,在钢丝缠绕预应力坎合技术研究上获得突破,发展了一套完整的钢丝(钢带)缠绕预应力结构的计算、设计、制造、施工和检测的方法手段,为研制巨型模锻液压机打下了技术基础。2005年,清华大学机械工程系与沈阳重型机械集团合作,设计成功3.5万吨级模锻液压机。该机是当时世界最大的单缸模锻压机,主要用于生产航空发动机涡轮盘(1964年德国奥托福克斯otto-Fuchs公司,曾建造过一台3万吨级单缸模锻液压机)。2009年,内蒙古北方重工集团,与清华大学合作,研制成功世界最大的3.6万吨级厚壁钢管垂直挤压机,和1.5万吨级制坯液压机。近年来,中国经济实力的进一步提高,与军事斗争准备压力的增大,促使我国再次启动了巨型液压机的研制工作。

重启巨型模锻压机研制计划

2003年,中国工程院师昌绪院士,组织了由全国31个企事业单位,包括航空、机械、冶金、教育等部门的五位院士和17位专家,组成了《发展我国大型锻压装备研究——建设8万吨模锻液压机及其配套设备》咨询组,再次向国家建议:在“十一五”期间建造一台8万吨级模锻液压机,和一台1.5万吨难变形合金挤压机,以使我国尽快获得钛合金、高温合金、超高强度合金钢大型整体精化模锻件的制造能力。国家发改委、科技部、国防科工委随后将其列入中长期规划,并安排组织实施。

2006年11月29日,北京海淀区中工大厦,由中国机械工业联合会主持,中国二重集团召开8万吨级模锻液压机方案论证会。出席会议的学术界权威人士有:两院院士师昌绪,工程院院士钟掘、机械科学研究院副总工程师陈蕴博、北航材料研究院副总工程师赵振业等大批专家。二重集团副总工程师陈晓慈,通报了项目总体方案。会议确认:由于8万吨模锻压机是一项复杂的高技术系统工程,应以二重集团为主体,组建“产、学、研、用”相结合的研发团队,大力协同,联合攻关,以确保项目成功。

2007年10月1日,德阳二重集团建造的当时世界最大的16000吨级自由锻造水压机成功投产。喜讯接连不断,11月15日,国家发改委最终批复,同意中国二重集团,联合中南大学、燕山大学、西安重型机械研究院等单位,设计制造8万吨级模锻压机,项目总投资15.17亿元,其中企业自筹3.03亿元,申请国家拨款4亿元,申请银行贷款8亿元。规划年产航空、电力、石化等钛/铝合金模锻件1.5万件,重约1.34万吨。

2008年5月27-29日,中国第二重型机械集团在湖南中南大学,召开了8万吨级模锻压机方案设计审查会。中南大学校长黄伯云院士、钟掘院士、西安重型机械研究院关杰院士、二重集团副总工程师何万明、二重设计研究院副院长杨固川、燕山大学杜凤山教授、许世民教授等人出席了审查会。杨固川副院长作为8万吨压机的总设计师,向与会专家详细介绍了研究设计方案。2008年7月,由12位院士、专家组成的项目评审组,对8万吨模锻压机技术设计和工艺技术方案进行了评审,与会专家一致认为,8万吨模锻压机技术设计合理、可靠,达到了项目的技术设计要求和深度,并顺利通过评审。

8万吨重型模锻液压机的巨大压制能力,相当于把8000辆10吨载重卡车,压在一张书桌大小的面积上。因此工作过程中伴随着巨大的能量聚集、传递和释放,其部件制造、运输、安装的难度极大。传统的万吨级自由锻造水压机,采用三梁四柱结构,最重的运行部件重量超过300吨。而8万吨模锻压机,最大压制吨位是其4-5倍以上,如果依旧采用三梁四柱结构,必然会出现很多问题。如美国梅斯塔公司在1955年为美国铝业建造的4.5万吨压机,就是采用三梁四柱结构。其结构笨重、刚性较差,横梁的挠度达每米0.6mm。重型铸造横梁的巨大弹性压缩和偏转,导致模锻件厚度超差。锻焊结构机身疲劳寿命不高,美铝4.5万吨压机的上、下横梁运行500万次就要报废,立柱和液压缸最多运行200万次。苏联针对这些问题,采用了另辟蹊径的设计方案。在7.5万吨级压机中采用非预应力结构,将多层超厚钢板用螺栓紧固成整体框架,取代传统整体铸造横梁,使重型铸钢件占整机重量下降到7%。在计算机软件分析尚不发达的时代,这种设计是十分大胆的。我国要建造世界最大的8万吨级模锻压机,必然要采用新型结构和设计思想,以减低制造安装难度和成本,提高机体使用寿命。

二重研制团队经过长期攻关,决定采用C形机架板框结构,主要部件由机架、5个主工作液压缸(中间缸也作为垂直穿孔缸)、垂直穿孔系统、上板梁、组合式活动横梁、组合式固定下梁、移动工作台、4个回程液压缸、4个同步缸、两个底座装置等组成。采用的预紧大拉杆有60多根,直径从160-900mm不等。四个主工作缸,液压油工作压力0-63MPa,单缸最大工作压制力1.6万吨。另有一个垂直穿孔缸(不穿孔时做主缸用),单缸压制力也是1.6万吨,五缸合计8万吨。工作台面尺寸为4X8米,工作台单缸抬升力240吨,总抬升力1920吨。主机地面高度为27米,基础深入地下15米,总高度为42米,设备总重2.2万吨。为验证主机结构设计的计算结果与实际的吻合程度,二重曾按照1比11.1的比例,制造了8万吨模锻压机的金属模型(6.5MN模拟样机),以电测法为主,对各种载荷工况下的机架、横梁等结构部件和重要零件的强度、钢度进行全面测试,并与有限元分析结果进行比对,最终确定压机各部件的结构。

该压机的活动横梁部分重达2600多吨,主要由两片中梁、两片侧梁、四根导向杆、两块上垫板、中间垫板、拉杆、支柱、下板等组成。其中每片中梁重379吨,两片中梁由10根直径450mm的拉杆拉紧,每根施加2200吨的预紧力。每片侧梁重232吨,长12.3米,宽1.93米,高3.6米,两片侧梁由2根550mm的拉杆与中梁锁紧,每根拉杆施加2800吨的预紧力。该压机控制系统可对压力、速度、时间、压下位置等参加进行精确监控。具备三级调压设计,第一级压制力4万吨,运行速度每秒60mm;第二级压制力6万吨,运行速度每秒40mm;第三级压制力8万吨,运行速度每秒30mm;均可实现无级调压。活动横梁行程2米,最大装模空间高度4.5米。

如何建造世界最大的巨型液压机

8万吨模锻压机属于世界极限装备,很多达到了人类工业能力的极限水平。如压机的活动横梁中梁,重达450吨,需要用758吨钢水浇铸;最长的单个零件长达36米,最厚的筒形锻件壁厚达700毫米,最厚的焊接件厚度达550毫米。如何将图纸上的上万个零部件制造出来,对二重提出极高的技术挑战。

2008年9月28日,二重集团重型装备股份公司,与集团总公司签订8万吨模锻压机供货合同,负责锻机设备制造安装工程。2008年12月25日,二重集团研制的8万吨级模锻液压机,30多件铸钢件浇铸模型正式投产,标志着8万吨压机进入制造阶段。这台巨型压机光是三大铸钢件,就需要浇铸2000多吨钢水,加工后净重达1351吨。主要部件下梁、中梁、上十字键上部、活动横梁中梁的铸件模型制作难度大,工艺复杂,质量要求高。需要经过撞制砂型,修型、干燥、制作盖箱等多达几十道工序的造型环节。仅铸件的浇注系统冒口模型就创造了模型史上最大、最重的纪录。二重集团采用计算机反复模拟浇注凝固实验以确保浇注成功。

2009年4月30日凌晨3点,二重集团铸造厂铸钢车间造型现场大跨西30米地坑,8万吨液压机开始浇铸第一件铸钢件——下固定梁中梁。该部件长8070mm,宽度4070mm,高度2225mm,重达395吨。二重组织了693吨钢水,采用5包一次合浇成功。为确保成功,二重制作了1500吨静压48小时的加固硬砂床保证底床强度,多达3层的1000吨压铁科学分布在数百个背点,三次补浇后派专人看守132小时,以确保万无一失。相隔近4个月后,8月25日,二重又成功浇铸了第二片下固定梁中梁。

2009年11月16日,河南舞阳钢铁公司为德阳8万吨压机,研制的390mm电渣重熔特厚调质钢板如期交货。这批80块20MnNiMo特厚钢板,主要用于制造8万吨压机机架,总重量达到2348吨。该钢板内部结构致密度、纯洁度、机械性能及平直度等各项标准要求极高。由于钢板大单重、大厚度,其表面质量、性能合格率、探伤合格率极难保证,生产难度极大。

2010年2月24日,德阳二重锻造厂热处理车间,8万吨压机的固定拉杆一次性调质淬火成功。该拉杆长14200mm,直径550mm,是加工长度最长、直径最小的产品,其细长形状不仅造成淬火出炉上端部温度偏低,而且造成淬火中变形量不易控制,给产品质量的保证工作提出了挑战。

2010年3月24日22时45分,二重集团浇铸有史以来最大的铸钢件——8万吨压机活动横梁中梁(加工后重量450吨)。此次浇铸所需钢水重达758吨,仅第一次五包钢水合浇就达609吨,需要80吨电炉和60吨电炉连续冶炼提供钢水。整个活动横梁为“II”型箱形结构,分布有10个拉杆孔、4个铸造工艺孔及中间穿孔部分,对铸造砂箱造型、及钢水分布有极高要求。整个浇铸工作从当天凌晨3时30分电炉送电开始,一直持续了19个小时。

2010年4月16日,德阳二重大型模锻压机厂房钢结构主体工程进入收尾阶段。该厂房总面积1.013万平方米,有基坑、炉子间、高压泵站、变电所辅助用房等组成。厂房钢结构立柱高达46米,重达80余吨。配置两台300吨级厂房起重机,单片梁重120吨,离地高度36米。负责施工的中机一建公司,用两台履带式起重机完成了吊装任务。

2010年6月30日,8万吨压机的下十字键,在二重锻造厂水压机车间锻造成功。该部件形状不规则,截面超大(2200×2300mm),重达165吨,用290吨级钢锭锻制。为锻造分厂生产史上最大矩形截面锻件,生产难度很大。锻造分厂技术科与水压机相关人员及时提出解决措施,确保了锻件的顺利生产。随着两个下十字键的成功投料,8万吨压机的大型锻件制造工作进入尾声。2010年8月,世界最大的8万吨模锻水压机核心部件——5个主工作液压缸柱塞,在二重集团德阳万力重型机械公司的外圆磨床上,磨削加工外圆。

2011年2月19日,二重重装公司召开董事会,审议通过8万吨压机安装设备议案。2011年5月15日,二重8万吨模锻车间厂房,各施工单位举行总装誓师大会,标志着这台世界最大的模锻压机,正式进入主体安装阶段。该机设备总重达两万多吨,有众多百吨级超大超限部件,对于翻身、运输、吊装、装配工作提出了极高要求。经过长达一年的总装工作。2012年4月1日,二重8万吨级模锻水压机,首次投料试车。整个调试工作已经进入尾声,预计2013年4月投产。

该机建造成功,标志我国装备制造业整体水平进一步提升,实现了锻造产品从高端产品向世界顶级产品的跨越,关键大型锻件受制于外国的时代彻底结束,成为我国国民经济特别是装备制造业和维护国家安全不可缺少的重要战略装备。8万吨模锻压机与激光快速成型(3D打印)技术取得突破,将为中国航空工业发展,插上腾飞的翅膀。更多最新调查报告,市场调查报告,研究报告,华夏经纬市场调查公司

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