本文主要引見了大型環(huán)形鍛件、筒體鍛件消費(fèi)的新工藝——徑軸向軋制技術(shù)，并引見了當(dāng)今世界上最大的軋環(huán)機(jī)的設(shè)備才能，以及直徑15.45m 超大環(huán)件和直徑6m 的筒體軋制成形過程。

超大型環(huán)鍛件、筒體鍛件是大型配備必不可少的關(guān)鍵零部件，在海上風(fēng)電、核電、水電、石油煉化、航空航天等范疇具有普遍的應(yīng)用。隨著我國配備制造業(yè)的高速開展，受國內(nèi)制造工藝程度和才能的限制，大型環(huán)鍛件、筒體鍛件的供需矛盾日益顯現(xiàn)，有些配備制造廠家不得不將眼光轉(zhuǎn)向國外進(jìn)口。

當(dāng)前直徑超越10m 的大型環(huán)鍛件多采用分段拼焊工藝或鑄造工藝消費(fèi)，如大型混凝土回轉(zhuǎn)窯輪帶多采用鑄造工藝消費(fèi)，由于工件直徑大，不得不設(shè)置多個澆冒口，不只資料應(yīng)用率低，而且砂眼、縮孔、冷隔等鑄造缺陷很難防止。而大型環(huán)鍛件的分段拼焊工藝則存在焊縫與本體組織狀態(tài)不分歧的顯著缺陷。

當(dāng)前國內(nèi)直徑4m 以上的大型筒體鍛件多采用自在鍛方式消費(fèi)，主要消費(fèi)廠家有中國一重、二重、上重、中信重工等大型鍛造企業(yè)，2015年中信重工用185MN 油壓機(jī)鍛造出直徑6.72m，高3.95m，重202t 的超大型筒體，受油壓機(jī)凈空高度、開檔尺寸等限制，該尺寸的筒體鍛件根本已到達(dá)設(shè)備的極限。

此外，大型自在鍛件鍛造時間普通較長，始鍛部位與終鍛部位的鍛造溫度和變形量很難平均分歧，因而鍛件內(nèi)部組織和晶粒度會差別較大，特別像奧氏體不銹鋼這類不能經(jīng)過后續(xù)熱處置細(xì)化晶粒的鍛件，其差別性更為明顯。

大型環(huán)鍛件、筒體鍛件的消費(fèi)無論是拼焊工藝、鑄造工藝還是自在鍛工藝均存在消費(fèi)效率低、均質(zhì)性差、資料耗費(fèi)大的共性問題。

徑軸向軋制技術(shù)（輾環(huán)）是國際上公認(rèn)的近凈成形先進(jìn)制造工藝技術(shù)，適用于環(huán)類、盤類、筒體類鍛件的成形，與傳統(tǒng)自在鍛工藝相比，具有節(jié)能、高效、資料應(yīng)用率高的特性，而且軋制后的工件內(nèi)部組織致密、晶粒細(xì)小，流線完好，關(guān)于進(jìn)步工件的強(qiáng)度、耐磨性、疲倦壽命具有十分重要的意義

（a）大型鑄造環(huán)件

（b）自在鍛筒體

圖1 大型鑄造環(huán)件與自在鍛筒體

山東伊萊特裝備的RAW2500/1250 ～ 16000/3000 軋環(huán)機(jī)是當(dāng)今世界上最大的徑軸向軋環(huán)機(jī)，該設(shè)備徑向軋制力2500t；軸向軋制力1250t；最大軋制直徑16m，最大軋制高度3m，軋制坯料重量達(dá)200t，可以消費(fèi)直徑16m 的超大型無縫環(huán)件、高度3m 的筒體類鍛件，可以處理當(dāng)前大型環(huán)鍛件、筒體鍛件的消費(fèi)制造難題，為我國大型配備的研發(fā)制造提供有力保證。

該設(shè)備不只軋制力能大，而且裝備準(zhǔn)確的控制系統(tǒng)（圖2），具有多功用和準(zhǔn)確的執(zhí)行用戶希冀的才能，可自動設(shè)定軋制變量，自動控制軋制流程，自動監(jiān)控工件長大過程，并具備先進(jìn)的異形軋制功用。高精度控制不只進(jìn)步鍛件外觀質(zhì)量，更可以進(jìn)一步降低鍛件余量，降低資料耗費(fèi)。

圖2 自動操控面板

2018 年5 月，該軋環(huán)機(jī)及配套135MN 油壓機(jī)、熱處置設(shè)備、機(jī)加工設(shè)備完成全線投產(chǎn)，先后消費(fèi)出直徑15.45m 的大型環(huán)形鍛件以及直徑6m、高度3m的筒體鍛件，以下分別做引見。

超大型環(huán)形鍛件軋制

環(huán)件目的尺寸：外徑15.45m、壁厚285mm、高度645mm，材質(zhì)Q345E，鋼錠重量105t。采用油壓機(jī)開坯，開坯尺寸：外徑5300mm、內(nèi)徑3400mm、高度850mm。

工藝流程：鋼錠滾圓—拔長—下料—鐓粗—沖孔—擴(kuò)孔—第一火軋制—第二火軋制—鍛后冷卻（圖3）。

(a) 鐓粗、沖孔

(b) 擴(kuò)孔

(c) 第一火軋制

(d) 第二火軋制

(e) 毛坯尺寸丈量

(f) 軋制廢品

圖3 超大型環(huán)形鍛件軋制過程

直徑15.45m 環(huán)鍛件軋制第一火從外徑5.3m 軋制至7m，軋制僅需7 分鐘；第二火軋制從7m 至15.45m，用時10 分32 秒，終軋溫度不低于900℃。軋環(huán)后毛坯經(jīng)丈量，丈量結(jié)果列入表1。從表1 中數(shù)據(jù)可知，毛坯外徑橢圓58mm；內(nèi)徑橢圓54mm，平面平整度≤ 5mm，鍛件外觀平整，無凹槽、凹坑、折疊等缺陷。

表1 15.45米環(huán)鍛件毛坯尺寸丈量結(jié)果單位（mm）

	位置	外徑	內(nèi)徑	高度	橢圓度
目的尺寸		15450	14880	645
實(shí)測尺寸	0°	15415	14731	645	外徑：58 內(nèi)徑：54
	30°	15421	14739	646
	60°	15473	14785	645
	90°	15445	14781	645
	120°	15435	14750	646
	150°	15428	14741	645

大型筒體鍛件軋制

筒體目的尺寸：外徑6000mm；內(nèi)徑5500mm；高度3000mm；材質(zhì)：Q345E，鋼錠重量158t。鍛坯尺寸：外徑4290mm；內(nèi)徑3500mm; 高度3035mm。工藝流程：鋼錠滾圓—拔長—下料—鐓粗—沖孔—芯棒拔長—擴(kuò)孔—軋制—鍛后冷卻。( 圖4)

直徑6m，高度3m 的大型筒體軋制用時4 分52 秒，毛坯冷卻后的尺寸檢測結(jié)果列入表2，由表2 數(shù)據(jù)可見，筒體軋制成形良好，橢圓度≤ 20mm, 上下錐度≤ 12mm，外觀質(zhì)量優(yōu)秀。

表2 筒體毛坯尺寸丈量記載單位（mm）

	位置	外徑（上/中/下）	內(nèi)徑（上/中/下）	高度	橢圓度	錐度
目的尺寸		6000	5500	3000
實(shí)測尺寸	0°	5997/5995/5990	5460/5455/5450	2995	15	12
	45°	5994/5990/5983	5460/5462/5448	2997
	90°	5997/5590/5986	5459/5450/5450	2995
	135°	5982/5987/5970	5445/5448/5435	2996

圖4 大型筒體鍛件軋制過程

軋制環(huán)鍛件性能檢測

2018 年6 月我公司承接某項(xiàng)目整體螺栓拉伸機(jī)支承環(huán)的制造任務(wù)，該產(chǎn)品材質(zhì)30Cr2Ni2Mo，外徑5262mm； 內(nèi)徑4210mm； 高度371mm， 鋼錠重量41t，性能檢測請求從三個螺栓孔P1、P2、P3 內(nèi)取樣，三個螺栓孔位置相隔120°，廢品外形及取樣請求如圖5 所示。

(a) 廢品

(b) 取樣請求

圖5 螺栓拉伸機(jī)支承環(huán)

制造工藝流程：鋼錠滾圓—熱切水冒口—開坯鍛造—軋環(huán)—鍛后熱處置—粗加工—UT 檢測—調(diào)質(zhì)處置—取樣檢測—精加工( 圖6)。力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果列入表3：

(a) 鋼錠滾圓

(b) 擴(kuò)孔

(c) 軋環(huán)

(d) 毛坯

圖6 支承環(huán)工藝流程

表3 支承環(huán)鍛件力學(xué)性能檢測結(jié)果

材質(zhì)	狀態(tài)	實(shí)驗(yàn) 方向		Rm	Rp0.2	A	Z	實(shí)驗(yàn) 溫度	AKv
				MPa		%			J
技術(shù)請求				≥830	≥700	≥12	≥50	室溫	≥45
30Cr2Ni2Mo	調(diào)質(zhì)	P1橫向		977	777	19.5	63	室溫	69.8
		P1軸向		944	739	19.0	62		151.6；56.0
		P2橫向		967	770	18.5	65		125.8
		P2軸向		955	767	20.0	63		154.9；48.4
		P3橫向		971	745	19.5	63		156.0
		P3軸向		939	738	20.0	61		80.1；149.3
硬度檢測結(jié)果
技術(shù)請求			檢測位置		實(shí)測值
					P1		P2		P3
HB250-302			上		286；286；288		292；290；292		285；283；285
			中		280；280；278		283；282；280		278；277；278
			下		290；288；288		288；288；286		283；276；283

由表3 所列數(shù)據(jù)可見，軋制環(huán)鍛件熱處置后的力學(xué)性能檢測指標(biāo)均滿足技術(shù)請求，P1、P2、P3 三處檢測結(jié)果橫向拉伸性能相差10MPa，軸向拉伸性能相差16MPa，鍛件表層至中心的硬度差僅為16HB，鍛件各部性能平均，差別性很小。充沛考證大型軋環(huán)機(jī)鍛透才能，表現(xiàn)了軋制環(huán)鍛件的均質(zhì)化特性。

結(jié)語

徑軸向軋制工藝是環(huán)形鍛件特有的成形工藝，以成形精度高，余量小，消費(fèi)效率高而被認(rèn)可，歐美國度早已將筒體軋制技術(shù)普遍應(yīng)用于石化、核電等關(guān)鍵能源配備范疇，但是他們的軋制工藝技術(shù)對外封鎖。山東伊萊特努力于環(huán)鍛件行業(yè)40 余年，積聚了豐厚的軋制經(jīng)歷，軋制工藝技術(shù)是山東伊萊特的中心競爭力。RAW2500/1250 ～ 16000/3000 軋環(huán)機(jī)以其優(yōu)越的軋制功用給軋環(huán)工藝帶來更多可能性，將山東伊萊特的軋制才能提升至世界搶先位置。

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