以下文字来自兰石集团,原标题为《300MN多缸薄板成型液压机组诞生记》。

千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金!
历时22个月,300MN多缸薄板液压机组终于诞生了。这比国外同类产品节省了8个月,节约资金3000余万元,关键零部件选用国际知名品牌,设备性能指标达到世界先进水平。
作为甘肃省科技重大专项计划项目,甘肃省工信委研发创新团队项目,迄今为止世界上最大吨位、最大压印投影面积达5.4m2的多缸薄板成型液压机组,它的成功研制填补了国内薄板成型领域大型薄板成型装备研制的空白。11月中旬,在深圳举办的第十七届中国国际高新技术成果交易会上,兰石集团研制的具有自主知识产权、国内首台300MN多缸薄板液压机组首次亮相,荣获优秀产品奖。
300MN多缸薄板液压机组的诞生是一条不平凡的路程。
这是一条依靠技术支撑的创新路,兰石创新驱动的创造者们用多年积累的技术实力奠定了这条路的基石;这是一个凝聚智慧力量的过程,集团数以百计的技术精英们用坚持不懈的执着进取精神,铸就了我国板式换热器行业的发展强有力的装备支撑;这是一份拥有自主知识产权的证明书,提升自主研发产品能力,打破国外技术封锁与垄断,提高了企业核心竞争力和国际竞争力。
一条依靠技术支撑的创新路
创新是驱动兰石装备制造业发展的核心动力。依靠核心技术支撑是老国企焕发新活力的必由之路。
近年来,我国装备制造业发展迅速,大型金属薄板成型装备的需求量不断增大,尤其在军工、核电、海水淡化等行业对板式换热器的应用需求越来越广泛,从事金属薄板成型行业企业也在逐渐增多,制造金属薄板成型的生产设备成为行业内的佼佼者和受宠儿。
2011年初,兰石换热公司开始着手集团出城入园项目“300MN板片成型液压机”的技术准备工作,该项目研制需要一台最大吨位在300MN的多缸薄板液压机作为制造设备。
目前,国际市场上压印力在300MN、多缸式、自动化程度高的薄板成型液压机尚属空白,国际上压印力在200MN以上的也是屈指可数。只有德国舒勒公司具备设计制造能力,最大公称吨位只有250MN。整机价格不含关税和运费达7892万元,生产周期24个月,运输、安装、调试周期6个月,整个交货周期需要两年半。
面对高昂的价格和漫长的生产周期,一个难题摆在了项目组面前。如果高价购买设备,等待两年半的交货周期,那将会给项目的研制造成时间和成本上的巨大损失,对项目本身也带来大的困难。
如何解决这个难题,兰石能源工程研究院与换热公司的技术专家在与德国舒勒公司技术人员就该项目进行技术沟通后认为,凭借兰石曾经多次成功研制快锻机组、四辊卷板机、径向锻造机组等大型机电液一体化装备的经验和技术实力,兰石集团可以自主研发制造这台设备。
于是,兰石能源装备工程研究院总经理高俊峰立即组织召开专题会,研讨自主研发具备的条件和存在的困难,会议充分讨论自主研发的可行性,最终下定决心自主研发。
在与设备用户单位换热公司沟通达成一致后,研究院向集团出城入园项目组提出自主研制申请。由集团出城入园项目组组织召开专题会,向集团领导、相关板块领导和技术专家就该项目研制做专题汇报,对项目的研制风险、攻克的技术难点及技术路线图做了详细汇报。
经过反复的论证、数据测算、专题调研后,集团领导班子集体做出决定,由兰石集团自主研发设计、制造国内首台300MN多缸薄板成型液压机组。设计、研发任务由刚刚成立不久的兰石能源装备工程研究院承担。
一个凝聚智慧力量的过程
夙兴夜寐,勇挑重担。2013年12月,兰石能源装备工程研究院专门成立“300MN的多缸薄板液压机”研制领导小组和工作小组,集团总经理张金明亲自挂帅任项目领导组组长,集团总工程师陈建玉、研究院总经理高俊峰、换热公司副总经理陈迎健任副组长,研究院副总经理何琪功任项目工作组组长,刘崇民、周亚宁任技术专家,项目的五大部分机械设计、液压设计、电气设计、优化设计、工艺设计分别从重装公司、重工公司抽调相关技术专家20余人组成,其中还包括兰州交通大学的教授。
2014年12月10日,项目组着手开始制定设计方案。多缸薄板成型液压机是通过方式方法的革新带来结构的变革,解决设备成型精度的问题。设计人员在参照国外样机照片和技术参数的基础上,根据过去设计制造同类型产品的经验,在设计上先后攻克了主机工作台整体变形控制精度设计难题;工作台液压随动自调平系统应用难题;多钢板设计保证与液压同步;24片叠加式组合框架板加工组装精度的控制等多项技术难题。在制造上先后解决了超大框架板加工制造;多缸板与超高压保证液压同步;超高压油缸系统加工制造等多个难题。
在项目设计研制过程中,针对不同的技术难点,项目组先后邀请兰州理工大学专家及重装焊接研究所专家,参与方案的研讨和评审。共计组织召开技术讨论会16次,工艺讨论会8次,技术评审会8次,攻克了一个又一个技术难题。
超高压多缸板设计及制造技术的加工难题,即在58组油缸阵列式布置方式、整列油缸分区、油缸直径选择以及在工作情况下如何保证液压同步,这是整个项目设计的关键技术点。
据悉,超高压液态应用技术是21世纪国际十大尖端课题之一。对超高压的密封一定要注意它的安全性。超高压一旦泄漏而形成的射流会像利箭一样伤人,因此它的安全性就显得举足轻重。既要考虑多缸体产生的超高压印力,又要对58组油缸进行合理的布局,使压印力满足不同规格板型压印,还要考虑采用标准的密封产品和整个液压系统相匹配。所以在设计过程中,项目组是反反复复,一遍遍的出方案,一遍遍的建模计算改变多缸体小油缸直径和布置方式,直到满足各方条件,并且液压系统压力也要调整到一个合适的区间值。
超大框架板方案选择。该设备制造需要一块尺寸达到9000mmx4550mm的超大板材,目前国内外市场上没有如此超大尺寸的板材成品可用,如果框架板的加工制造采用国内生产板材,只能采用拼焊的方法。框架板在拼焊的过程中,会遇到主机框架板焊缝选择的合理性、焊接变形的控制问题及框架板拼焊后的应力消除等方面的难题。
如何解决这个难题,项目组邀请专家多次召开框架板拼焊的方案评审会,讨论采用窄间隙对称同时施焊,以及拼焊位置变化变形趋向问题和焊后热处理变形问题。针对框架板在拼焊的过程中产生的三个难题反复分析研究,最终考虑拼焊方式存在试验周期长、投入大等不可控因素较多,选择采用整张板加工方案。对解决这一难题而言,虽然采用了框架板板材整体进口的方案,但通过专家组多次的讨论和研究,为今后采取拼焊方法制造加工超大框架板做了充分的技术储备。
采访中记者了解到,整个项目的技术亮点和创新点集中体现在三个方面,一是矩阵式多组油缸成型技术,结构特点是多组油缸压印力分布均匀,满足产品成型要求,这在国内属首创技术。二是梳型结构移动锁块技术,减少超高压油缸工作行程,缩短了薄板的压印周期。三是24片叠加式组合框架板加工组装精度的控制技术,减轻了单次吊装重量,使得安装难度大大降低,同时提高了安装效率。
在项目研发过程中,设计方案的确定就经历了五次大的变动和调整,每做一次变动,就得重新建立三维模型进行优化计算,以便得到的计算参数的准确性。当时公司的做优化计算的工作站内存配置小,计算速度太慢,为此公司专门重新配置了大型的工作站,同时为了计算结果的准确性,项目组邀请兰州交通大学在建模方面积累成功经验的专家教授一同参与建模优化计算分析和研究。对项目整体方案及重要部件的加工工艺进行了详细的论证和评审。
在产品试制过程中,兰石研究院与兰石重工公司合作,联合试制该设备,这也是该项目的一个关键环节。为此,兰石重工也成立了试制小组,由副总经理靳龙任组长,由30余名技术人员和钳工班工人30余人组成。经过日复一日的、不厌其烦的反复调试,以达到设备设计参数要求。
为了不耽误制造工期,项目组设计人员与兰石重工外协人员以及质量检查人员很多长驻在外协单位,和外协单位加班工人一起加班加点的工作,常常是工作到深夜一两点,有的甚至是几个月都回不了一次家。
目前,研究院正在着手叠板系列产品的参数化设计研究,今后将可实现根据用户需要的参数快速提供设计方案。
一份拥有自主知识产权的证明书
300MN多缸式薄板成型液压机项目研制瞄准当代国际最高水平,充分掌握其核心技术,真正体现出机、电、液一体化的完美结合,做到系统可靠、运行平稳,能够适应多品种、多规格的薄板成型工艺要求。打破国外技术的封锁与垄断,拥有了一份自主知识产权的证明书。
申报该项目的知识产权是对集团自主研发产品的品牌保护,也是对我国金属薄板加工行业,尤其是板式换热器行业未来发展提供的有力保障。
目前该项目已申报专利三项,分别是“多缸式薄板成型液压机”,申报发明创造专利,目前正在受理公示期;“多工作缸集成装置”和“梳齿锁紧结构”,申报实用新型专利,目前已经获得专利资格。此外,项目组撰写的论文《300MN多缸式薄板成型液压机框架有限元分析及结构优化》发表在《甘肃科学学报》上,《柱塞式液压缸内流场数值研究》发表于《液压气动与密封》杂志上。
集团能源装备工程研究院副总经理、项目工作组组长何琪功向记者介绍,300MN多缸式薄板成型液压机项目是消化吸收德国舒勒公司先进技术基础上,兰石自主创新设计完成的。在设计方面有借鉴也有提升,有两个方面技术超越德国舒勒公司,一是在设备能力方面,目前舒勒公司最大规格是250MN,兰石研究院规格是300MN。二是在低碳节能方面有大的突破,兰石研究院产品在薄板成型装备领域成功引入和应用目前世界先进的液压系统压力、流量智能闭环控制技术,使整机能耗较舒勒降低40%。
300MN多缸薄板成型液压机组的成功研制完成了一场技术革命。机组载荷作用均匀,性能可靠,压制的薄板成型产品质量稳定,废品率低,生产效率高,减轻了个人的劳动强度。此外,由于该产品的价格仅为国外同类产品的一半,可为国家节约大量外汇,因此,它在经济效益方面的优势正在被越来越多的金属薄板成型工业界人士关注和认可,相信随着国民经济的发展将会有更好的推广前景。
今后,兰石集团将建立面向全国的技术示范基地,形成生产100MN~300MN多缸式薄板成型液压机组系列产品能力,并向全国进行产业化推广应用,彻底结束我国无多缸式薄板成型液压机组的历史,使我国成为可以独立设计开发该类大型装备的国家,提高我国装备制造业在国际上的地位。
300MN多缸薄板成型液压机组的成功研制,为兰石自主创新又增添了浓墨重彩的一笔。创新驱动是义不容辞的责任,更是掷地有声的誓言!如今,这个誓言已经实现,它凝聚了兰石人的责任和担当,智慧和力量,未来的兰石,将向着打造中国品牌,实现中国制造向中国创造的宏伟目标,前赴后继,探索创新,不断续写属于兰石的创新驱动新篇章!