突破進口模具高端技術 產學研協同創新再上臺階

突破進口模具高端技術 產學研協同創新再上臺階

◎ 中國鋼管和冷彎型鋼工模具技術創新戰略聯盟 牟大力

由山東省四方技術開發有限公司和上海寶鋼聯合開發的國產新型UOE焊管用預彎邊模具，是我國第一套自主設計制造的UOE焊管預彎邊模具。經寶鋼進口直縫埋弧焊鋼管生產線巨型彎邊機2000多軋次測試表明，模具表面磨損均勻，整體表面未出現影響焊管產品質量、模具壽命的缺陷，無損探傷結果良好。這是“中國鋼管和冷彎型鋼工模具技術創新戰略聯盟”成立以來產學研用合作創新的又一個奪目成果。

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

多年來，寶鋼重型預彎邊機一直采用德國進口的鍛造合金工具鋼模具，在服役中已磨損嚴重，迫切需要更新。若繼續進口，不但采購流程繁瑣、供貨周期長、影響生產作業，而且價格昂貴、企業負擔沉重；而遍尋國內尚無一家用類似材質制造大口徑管預彎邊模具的廠家。2013年“中國鋼管和冷彎型鋼工模具產業技術創新戰略聯盟”的成立為解決這一難題帶來機遇，聯盟理事長單位山東四方公司接手攻關任務，承諾100天內用新材料和新工藝研制出與進口相媲美的模具。

經過分析，進口模具為德國X155CrVMo121類冷作模具鋼鍛造而成，其冶煉純凈度要求高。同時，由于國外供應商對自身知識產權的保護，很難得到有價值的制造細節，甚至連結構圖紙都沒有。因此，若采用原有鍛造模具鋼仿制，工藝復雜、制造難度大、成本高，成功概率極低。

對此，山東四方經過精心分析研究，根據原模具的化學成分及其理化性能指標，結合自己多年來在鋼管工模具制造領域取得的豐富經驗，制定了自主研發的制造方案。

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，達到最佳的綜合性能，山東四方為預彎邊機模具精心設計了高鉻合金化學成分材料。鑄造成型工藝是保證模具制造質量的關鍵環節，他們特別為長大件設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，以保證鑄件產生細小、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，從而獲得了高質量的模具鑄坯。經后續精密加工及熱處理，這套新型UOE焊管用預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，鋼板彎邊后各項質量指標、表面質量、彎邊壓延等均符合要求，其耐磨性、強韌性和使用壽命達到或超過進口模具，而采購價格和生產周期均只有進口模具的1/4，性價比十分優越。該新型模具在報廢后還可回收熔煉重生，節能節材效果更加顯著。

UOE直縫埋弧焊管預彎邊模具國產化的實現，是聯盟成員間聯合創新的一次成功案例，為掌握預彎邊模具的核心制造技術、實現模具的中國制造進行了大量有益的探索。聯盟成員們表示，后續將對預彎邊模具的工作面曲線設計、材質進一步改進，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。