圖1、圖2、圖3為工作中的大型鍛造操作機(jī)。
金秋時(shí)節(jié)，走進(jìn)國(guó)機(jī)集團(tuán)國(guó)機(jī)重裝二重（德陽(yáng)）重型裝備制造有限公司（以下簡(jiǎn)稱二重裝備）鑄鍛公司鍛造廠生產(chǎn)車間，一臺(tái)巨大的自動(dòng)化鍛造操作機(jī)首先映入眼簾，隨著這臺(tái)像小山丘一樣移動(dòng)的設(shè)備開(kāi)啟，它用強(qiáng)壯有力的鉗口夾持裝置穩(wěn)穩(wěn)地抓著幾百噸重的高溫鍛坯，靈活自如地進(jìn)行著提升、送進(jìn)、翻轉(zhuǎn)動(dòng)作。伴隨著萬(wàn)噸壓機(jī)錘頭有節(jié)奏地上下起落，截面形狀在滋滋聲中不斷發(fā)生著改變……“這就是3000kN/7500kNm鍛造操作機(jī)，正在配合160MN水壓機(jī)進(jìn)行大型復(fù)雜鍛件生產(chǎn)的場(chǎng)景。”二重裝備鑄鍛公司黨委書記、副總經(jīng)理陳新倬通過(guò)視頻連線向參觀者邊展示、邊介紹。
這臺(tái)大型鍛造操作機(jī)是由國(guó)機(jī)集團(tuán)國(guó)機(jī)重裝中國(guó)重型機(jī)械研究院股份公司（以下簡(jiǎn)稱中國(guó)重型院）于2013年成功研制的。它遠(yuǎn)超國(guó)外最大鍛造操作機(jī)250噸的夾持能力，能夠輕松夾持起300噸重的鍛件，強(qiáng)大的“手勁”為新時(shí)代國(guó)產(chǎn)大型鍛件制造業(yè)描繪精密化、綠色化、智能化發(fā)展畫卷提供了可靠保障，極大地提高了我國(guó)大型鍛件的生產(chǎn)能力。
緣起于精密訴求
翻開(kāi)一段塵封的歷史，了解不可忘卻的奮斗歷程。“十一五”期間，我國(guó)萬(wàn)噸級(jí)自由鍛造壓機(jī)自主研發(fā)裝機(jī)能力已達(dá)到世界先進(jìn)水平，而國(guó)內(nèi)大型鍛造操作機(jī)的核心技術(shù)卻長(zhǎng)期被外國(guó)公司所壟斷。
由于進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴、供貨周期長(zhǎng)，無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)大型鍛件行業(yè)的發(fā)展需求，國(guó)內(nèi)大型鍛件制造企業(yè)不得不使用傳統(tǒng)的翻鋼機(jī)戴套筒操作。據(jù)陳新倬介紹，翻鋼機(jī)操作方式原始笨拙、節(jié)奏緩慢、生產(chǎn)效率低下，鍛造火次增加會(huì)造成能源浪費(fèi)，而且容易造成坯料定位精度低、毛坯表面質(zhì)量差、鍛件余量大、材料浪費(fèi)嚴(yán)重等問(wèn)題，存在內(nèi)部質(zhì)量隱患，更無(wú)法保證難變形合金復(fù)雜鍛件的鍛造生產(chǎn)。沒(méi)有大型鍛造操作機(jī)，先進(jìn)的鍛造工藝無(wú)法落實(shí)，制約了大型高品質(zhì)鍛件的生產(chǎn)能力，也嚴(yán)重影響了當(dāng)時(shí)我國(guó)大型裝備制造業(yè)及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。
為了充分發(fā)揮萬(wàn)噸級(jí)壓機(jī)的鍛造生產(chǎn)能力，盡快消除配套操作機(jī)能力脫節(jié)現(xiàn)象，讓“大塊頭”干出“繡花活”，2010年“國(guó)家高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備科技重大專項(xiàng)”立項(xiàng)支持“3000kN/7500kNm大型鍛造操作機(jī)”項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)研究，吹響了自主研發(fā)大型鍛造操作機(jī)的集結(jié)號(hào)。
中國(guó)重型院依托金屬擠壓與鍛造裝備技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在國(guó)家科技重大專項(xiàng)、“863”計(jì)劃及基金項(xiàng)目的支持下，積極發(fā)揮集中力量辦大事的優(yōu)勢(shì)，聯(lián)合5家單位組成“產(chǎn)學(xué)研用”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，合力進(jìn)行大型鍛造操作機(jī)的科研攻關(guān)，奮力破解掣肘行業(yè)發(fā)展的“卡脖子”難題。
攻堅(jiān)于成功渴求
彼時(shí)，作為重型鍛壓裝備領(lǐng)域的知名企業(yè)，中國(guó)重型院從20世紀(jì)60年代開(kāi)始進(jìn)行鍛造操作機(jī)的研發(fā)，幾十年來(lái)積累了豐富的鍛造操作機(jī)研發(fā)設(shè)計(jì)及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，是一家名副其實(shí)的擁有“金剛鉆”的科研院所。然而，在研發(fā)這種長(zhǎng)25米、寬10.9米、高8.6米、自重1160噸的大型操作機(jī)裝備時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)仍然遇到許多難以解決的瓶頸問(wèn)題。
國(guó)機(jī)重裝首席專家、中國(guó)重型院鍛造操作機(jī)和鍛造壓機(jī)學(xué)術(shù)帶頭人張營(yíng)杰，回想起那段研制過(guò)程仍然十分感慨。他說(shuō)：“研發(fā)3000kN/7500kNm超大型鍛造操作機(jī)，需要從理論分析著手，深入探索設(shè)備工作機(jī)理，進(jìn)行輕量化、緊湊型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還要針對(duì)這種滿負(fù)荷時(shí)近1500噸龐大運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的移動(dòng)機(jī)械，解決其短步距、高頻次進(jìn)料的快速響應(yīng)與精確定位難題，同時(shí)，還必然要面對(duì)諸多極限制造和安裝空間受限的問(wèn)題。對(duì)于項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)而言，整個(gè)過(guò)程極其艱難。”
在中國(guó)重型院研究員衛(wèi)凌云負(fù)責(zé)的操作機(jī)核心控制部件“鉗桿動(dòng)作控制閥站”的研制過(guò)程中，就遇到了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置空間匹配嚴(yán)重沖突的“卡脖子”難題。該閥站需要對(duì)操作機(jī)鉗口夾緊和松開(kāi)、鉗桿旋轉(zhuǎn)、側(cè)移側(cè)擺、水平緩沖等4組動(dòng)作進(jìn)行控制，在額定工作壓力24MPa、4000L/min高壓大流量情況下，需要將70余種液壓元件、60多個(gè)不同規(guī)格的油路接口按照邏輯關(guān)系整合在一起，這本身就是一件非常棘手的事情。關(guān)鍵是，為了保證控制的靈敏性，這個(gè)閥站還必須就近安裝在懸吊的鉗桿體上，可安裝空間條件限制重重。
張營(yíng)杰介紹：“那段時(shí)間，衛(wèi)凌云不僅承擔(dān)著項(xiàng)目研發(fā)的重任，還默默承受著生活上的巨大壓力。當(dāng)時(shí)，她的孩子正面臨小升初，同齡孩子都在父母陪同下加強(qiáng)補(bǔ)習(xí)，而她卻為了能專心工作，把孩子送進(jìn)了全托學(xué)校。有時(shí)孩子周末放學(xué)，她就把孩子直接帶到辦公室一起加班，直到很晚。”
衛(wèi)凌云說(shuō)：“我們先后設(shè)計(jì)了5種方案，但是都無(wú)法滿足要求，當(dāng)時(shí)的感覺(jué)真是太難了。”在經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次計(jì)算、優(yōu)化、仿真、迭代后，團(tuán)隊(duì)終于攻克了難關(guān)，研制出的模塊集成式控制閥站，大幅度減小了整體結(jié)構(gòu)尺寸，降低了加工難度，實(shí)現(xiàn)了超大型控制閥站的輕量化設(shè)計(jì)，解決了空間布置的難題，滿足了設(shè)備性能要求。
正是因?yàn)橛泻芏嘞裥l(wèi)凌云這樣的科技人員的辛勤付出，首臺(tái)3000kN/7500kNm大型鍛造操作機(jī)才能迎來(lái)眾所期待的結(jié)果：2013年底，首臺(tái)3000kN/7500kNm大型鍛造操作機(jī)如期研制成功并投入生產(chǎn)應(yīng)用；2016年，順利通過(guò)國(guó)家科技重大專項(xiàng)的任務(wù)驗(yàn)收，先后獲得國(guó)機(jī)集團(tuán)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)、中國(guó)機(jī)械工業(yè)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、中國(guó)質(zhì)量技術(shù)獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)。
成就于至善追求
中國(guó)重型院成功開(kāi)發(fā)的全球首臺(tái)3000kN/7500kNm大型鍛造操作機(jī)，不僅打破了國(guó)外壟斷，而且引領(lǐng)了我國(guó)鍛造操作機(jī)和大型自由鍛件制造領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，產(chǎn)生了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
中國(guó)重型院結(jié)合二重裝備要求，在協(xié)同融合深化上下功夫，對(duì)大型鍛造操作機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制原理進(jìn)一步優(yōu)化，使設(shè)備結(jié)構(gòu)更緊湊、運(yùn)動(dòng)更靈活、性能更穩(wěn)定、使用更可靠，外形更加整齊美觀。
2018年底，3000kN/7500kNm大型鍛造操作機(jī)按期交付。在二重裝備車間，操作機(jī)穩(wěn)定夾持?jǐn)?shù)百噸1000℃以上高溫鍛坯進(jìn)行六維精準(zhǔn)送進(jìn)，顯著提高了鍛造生產(chǎn)效率與材料利用率、減少了鍛造火次、降低了能耗，鍛件質(zhì)量也得以大幅提高。二重裝備有了3000kN/7500kNm大型鍛造操作機(jī)的助力，極限鍛造能力大大提升，開(kāi)創(chuàng)了高品質(zhì)鍛件綠色化、數(shù)字化、優(yōu)質(zhì)高效鍛造生產(chǎn)的新局面，形成了大型鍛件高端化、規(guī)模化、極限化制造的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。2021年，二重裝備鍛造量突破8萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)了核電主管道、超超臨界新產(chǎn)品項(xiàng)目鍛件、燃機(jī)項(xiàng)目轉(zhuǎn)子鍛件的“精品鍛造”，形成了以“華龍一號(hào)”為代表的第三代核電機(jī)型全套鑄鍛件、百萬(wàn)千瓦級(jí)超超臨界機(jī)組關(guān)鍵成套大鍛件等為代表的極限制造體系，譜寫了新時(shí)代大型鍛件生產(chǎn)新篇章。
截至目前，中國(guó)重型院研制供貨的300噸級(jí)的鍛造操作機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，其夾持鍛件質(zhì)量、外形尺寸、提升行程等關(guān)鍵參數(shù)均處于國(guó)際領(lǐng)先水平，大車行走定位精度±5mm、旋轉(zhuǎn)定位精度±1°的核心控制技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，所生產(chǎn)的各種大型高端精密復(fù)雜鍛件為我國(guó)電力、大型船舶、冶金、石化、航空航天等國(guó)家戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供了有力保障。
（中重宣）
