突破進(jìn)口模具高端技術(shù) 產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新再上臺階

◎ 中國鋼管和冷彎型鋼工模具技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟 牟大力

由山東省四方技術(shù)開發(fā)有限公司和上海寶鋼聯(lián)合開發(fā)的國產(chǎn)新型UOE焊管用預(yù)彎邊模具，是我國第一套自主設(shè)計制造的UOE焊管預(yù)彎邊模具。經(jīng)寶鋼進(jìn)口直縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)線巨型彎邊機(jī)2000多軋次測試表明，模具表面磨損均勻，整體表面未出現(xiàn)影響焊管產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命的缺陷，無損探傷結(jié)果良好。這是“中國鋼管和冷彎型鋼工模具技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”成立以來產(chǎn)學(xué)研用合作創(chuàng)新的又一個奪目成果。

UOE直縫埋弧焊管機(jī)組主要用于生產(chǎn)油氣輸送用大口徑、高強(qiáng)度、高韌性鋼管，是當(dāng)今鋼管業(yè)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)之一；直縫埋弧焊鋼管主要用于穿越工業(yè)交通密集地區(qū)、河流地段、大落差地段或經(jīng)過地震區(qū)用管以及海底管線等重要管道設(shè)施。隨著西部油田和海洋油氣田的開發(fā)、水煤漿管線輸送技術(shù)的突破以及石油、天然氣跨國經(jīng)營模式的運行，直縫埋弧焊接鋼管國內(nèi)外市場極其廣闊。而預(yù)彎邊是UOE直縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)線的主要工序之一，可以保證鋼管焊縫區(qū)域的幾何形狀和尺寸精度。

多年來，寶鋼重型預(yù)彎邊機(jī)一直采用德國進(jìn)口的鍛造合金工具鋼模具，在服役中已磨損嚴(yán)重，迫切需要更新。若繼續(xù)進(jìn)口，不但采購流程繁瑣、供貨周期長、影響生產(chǎn)作業(yè)，而且價格昂貴、企業(yè)負(fù)擔(dān)沉重；而遍尋國內(nèi)尚無一家用類似材質(zhì)制造大口徑管預(yù)彎邊模具的廠家。2013年“中國鋼管和冷彎型鋼工模具產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”的成立為解決這一難題帶來機(jī)遇，聯(lián)盟理事長單位山東四方公司接手攻關(guān)任務(wù)，承諾100天內(nèi)用新材料和新工藝研制出與進(jìn)口相媲美的模具。

經(jīng)過分析，進(jìn)口模具為德國X155CrVMo121類冷作模具鋼鍛造而成，其冶煉純凈度要求高。同時，由于國外供應(yīng)商對自身知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，很難得到有價值的制造細(xì)節(jié)，甚至連結(jié)構(gòu)圖紙都沒有。因此，若采用原有鍛造模具鋼仿制，工藝復(fù)雜、制造難度大、成本高，成功概率極低。

對此，山東四方經(jīng)過精心分析研究，根據(jù)原模具的化學(xué)成分及其理化性能指標(biāo)，結(jié)合自己多年來在鋼管工模具制造領(lǐng)域取得的豐富經(jīng)驗，制定了自主研發(fā)的制造方案。

為了力求在適合其服役條件下，有效提高硬度、韌性、耐磨性和淬透性以及鑄造性能，達(dá)到最佳的綜合性能，山東四方為預(yù)彎邊機(jī)模具精心設(shè)計了高鉻合金化學(xué)成分材料。鑄造成型工藝是保證模具制造質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，他們特別為長大件設(shè)計了鑄造成型工藝和裝備。為保證純凈鋼水均勻快速充型、順序凝固、近終成型，他們有效控制了枝晶的破碎并均勻分布于合金中形成形核核心，以保證鑄件產(chǎn)生細(xì)小、均勻和等軸的晶粒，并有效減少和避免了偏析、縮松等鑄造缺陷，從而獲得了高質(zhì)量的模具鑄坯。經(jīng)后續(xù)精密加工及熱處理，這套新型UOE焊管用預(yù)彎邊模具從測繪到交付僅用3個月時間就如期完成。

新型模具經(jīng)過無損探傷，表面及近表面無裂紋性缺陷，制造精度、理化性能均符合要求。新型模具交付后，在小批量試用過程中，鋼板彎邊后各項質(zhì)量指標(biāo)、表面質(zhì)量、彎邊壓延等均符合要求，其耐磨性、強(qiáng)韌性和使用壽命達(dá)到或超過進(jìn)口模具，而采購價格和生產(chǎn)周期均只有進(jìn)口模具的1/4，性價比十分優(yōu)越。該新型模具在報廢后還可回收熔煉重生，節(jié)能節(jié)材效果更加顯著。

UOE直縫埋弧焊管預(yù)彎邊模具國產(chǎn)化的實現(xiàn)，是聯(lián)盟成員間聯(lián)合創(chuàng)新的一次成功案例，為掌握預(yù)彎邊模具的核心制造技術(shù)、實現(xiàn)模具的中國制造進(jìn)行了大量有益的探索。聯(lián)盟成員們表示，后續(xù)將對預(yù)彎邊模具的工作面曲線設(shè)計、材質(zhì)進(jìn)一步改進(jìn)，以提高模具的使用壽命，提高管形的可控制水平和軋制效率。