矫直机

中国一重15000吨自由锻造水压机

• 由 jiaozhiji 在 2011-06-07 发表
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在1月9日举行的国家科学技术进步奖励大会上，中国一重自主研制的世界最大、最先进的15000吨水压机被授予“国家科学技术进步一等奖”。这是我国重型锻压设备获得的国家最高奖项。

　　15000吨级自由锻造水压机被业内人士形象地称为“巨无霸”，是锻造大型、超大型锻件产品的全能设备。本世纪初，随着我国国民经济的发展，电力、冶金、石化、造船等行业对大型铸锻件的需求剧增。为此，一重集团公司领导班子审时度势，于2002年决定自主设计制造一台当今世界最大、技术最先进的15000吨水压机，并得到了党中央、国务院的高度重视和全力支持。在总设计师、中国一重集团公司总经理吴生富的带领下，一重人经过4年的艰苦攻关，拥有完全自主知识产权的世界最大、加工能力最强、技术水平最先进的15000吨水压机终于在2006年12月30日一次热负荷试车成功。这是我国自1958年研制成功万吨水压机之后又一重大装备成果。

　　创新结构设计——打造强壮筋骨

　　吴生富带领创新团队瞄准重点，首先针对水压机重量大、工作载荷、震动和偏载大、立柱受力复杂及引发故障较多等难题，在结构上进行了创新，借鉴机械压力机的相关结构，提出了适于大型锻造液压机的平接式全预应力组合框架结构。

　　新结构就是将立柱和拉杆分开，将复杂的外力分解，拉应力由拉杆单独承担，弯曲力由立柱单独承担，就好像由两人分别承担原来由一人来承受的各种外力。从根本上解决了立柱受力恶劣的难题，使得水压机抗疲劳状态显著改善。可完全避免断柱事故的发生，由于还镶嵌了可更换的耐磨导板，在水压机寿期内立柱可永不更换。

　　这种新型结构应用在15000吨水压机上，在世界13000吨以上的锻造液压机中属于首创。有胆识的一重人在新水压机结构设计上实现了史无前例的重大突破。

　　圆柱变方柱—— 实现精确控制

　　针对老水压机的第二个毛病，一重人又首创了巨型水压机方立柱16面可调间隙的平面导向结构。立柱设计成方型结构，大幅度提高了活动横梁的导向精度，解决了间隙大、精度低的问题，避免了间隙小引起的立柱研伤或运行卡死现象的发生，提高了水压机运行平稳性和锻件尺寸精度。据专家介绍，锻造液压机活动横梁的导向方式一直是设计和使用中的难题。传统圆立柱的球面座套导向结构，是长期应用的典型结构，已有百余年历史。其主要缺点是间隙不可调。间隙过小将造成活动横梁运行不畅；磨损后间隙过大将使活动横梁空程运行时摇摆晃动，偏心锻造时偏斜过大，不仅恶化了立柱的接触状态，而且影响锻件精度，并增加了工作缸承受的水平力，使工作缸导套过早磨损。曾有许多公司包括国际知名公司在间隙调整方面做了许多尝试，但效果均不理想，未达到实用水平。

　　一重设计的方立柱结构是在活动横梁立柱孔上、下部各设置8块导向板，可用楔形板单独调整与立柱的间隙，调整在活动梁立柱孔外进行。平面导向为面接触，接触面压大幅度降低。从而消除了上述弊端。

　　就是这一创新成果，让庞然大物般的巨人具备了细微到二、三毫米的精度控制。

　　浇注整体结构横梁——为世界最大

　　针对老水压机的第三个毛病，一重人首次设计并制造了世界最大的特大型整体箱形铸钢上横梁和活动横梁，解决了原来老水压机不能整体锻造的难题。而这一创新绝不仅仅是技术上的极限挑战，同时在生产中还伴随着巨大的危险。

　　大型锻造水压机横梁因结构复杂、重量巨大，整体铸造、加工难度很大，通常不得不设计成分体预应力结构。其最大弊端是长期工作后，造成组合结构失效、组件断裂。一重人在15000吨水压机中设计并制造了整体铸钢上横梁和活动横梁，克服了组合结构的缺点。不但重量减轻、加工量减少，而且大大改善了横梁内部的应力分布状况。

　　上横梁有20个空腔，63个孔，净重354吨，铸件重量390吨，浇铸用钢液535吨，是世界迄今为止最大的薄壁箱形铸钢件。

　　浇注开始了，四个钢包内八个包眼齐开，近600吨、二千度高温的炽烈钢水一起倾注到型腔中。世界最大的特大型整体箱形铸钢横梁历尽艰辛，终于在一重浇注成功了。

　　为新一代钢铁巨人安装“中国芯”

　　针对老水压机的第四个毛病，一重人用全自动操控系统代替了人工操作传统方式，成功地为钢铁巨人安装了一颗“中国芯”，使新一代钢铁巨人反应灵敏、身手矫捷。

　　一重人首创了以油-水联合控制高压大流量水阀、运动部分位置自适应及瞬时失载控制、工作缸冲击偏载预控为核心的精稳控制技术。该技术消除了水压机长期以来未能解决的"水击现象"，活动梁位置控制精度达到±2毫米，锻件尺寸偏差为±3毫米，高于国际上大型压机生产锻件±5毫米的水平；平稳卸载，减小冲击，提高了可靠性和安全性，延长了寿命；提高了效率，减少了锻造火次，平均降低能耗30%。

　　一重人还首创了大型水压机集主、被动安全及故障补救于一体的安全保障系统。故障诊断报警、动作连锁、冲击偏载预控、瞬时失载控制等技术，保障了设备的主动安全性；被动安全回路在管道破裂、断电、先导油失压、压下失控等异常情况下，系统可自动实现安全保护；在突然停电的情况下，可利用蓄能器中高压水提升活动横梁，及时取出热钢锭，实现故障补救，减少损失，保护设备。

　　新水压机整机实现了高刚度、高强度和灵活响应。

　　最终，50多年的创新积淀，一重研制15000吨自由锻造水压机没有变成吨位上的简单放大，而是被一重人安装上了一颗“中国芯”，赋予了一颗创新的灵魂，灌注了创新的血液。

　　2007年11月，由五位院士和六位行业知名专家组成的鉴定专家组一致认为：“15000吨自由锻造水压机在主机结构、控制水平、装机水平、锻造产品规格等主要技术性能上均超过国外同类设备，是目前世界最大、性能最先进的自由锻造水压机，达到国际领先水平”。在研制的过程中，中国一重已经申请了多项发明专利，其中有４项已被国家专利局受理。

　　15000吨自由锻造水压机投产两年来没有辜负国人的期望，已经累计生产出135000吨锻件，产品全为优级品。截止目前，15000吨水压机成功地完成了多件281吨、320吨和360吨钢锭的锻造，完成了多件百万千瓦超超临界低压转子、12％Cr高中压转子的锻造任务，锻造了世界首支直径5. 75米的百万千瓦核电蒸发器锥形筒体、水室封头、上封头、管板，压力容器整体顶盖、接管段等超大型锻件。其中，为韩国斗山重工生产的世界首件第三代核电蒸发器锥形筒体一次锻造成功。一重人不断攻坚克难，坚持持续创新，在15000吨水压机上创造了多项世界“第一”。

　　作为中国一重自主创新优异成果的15000吨自由锻造水压机，不但是我国制造实力的体现和综合国力的象征，同时标志着我国重型锻造设备的设计制造水平已经跨入当今国际领先行列，更有效地解决了我国生产高端大型铸锻件的瓶颈问题，为我国国民经济发展做出了巨大的贡献。

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