突破大型徑向精鍛機，高端管材製造設備告別「卡脖子」

【文/ 科工力量專欄作者 高航】

2018年10月4日，由太原通澤重工有限公司（以下簡稱通澤重工）研製的TMH20/15MN大型徑向精鍛機在江蘇標新工業有限公司（以下簡稱標新工業）一次熱負荷試車成功，順利鍛造出了第一根合格棒材，這意味著長期被國外完全壟斷的大型徑向精鍛機技術壁壘被成功打破，我國高端管材核心製造設備從此告別被「卡脖子」的歷史。

TMH20/15MN徑向精鍛機工作過程實拍（轉載自通澤重工官方微信公眾號）

大型徑向精鍛機是高端管材製造的核心設備之一。以坦克炮管為例，一般先在電渣重熔爐中煉製出高純度鋼材並製成棒料，然後穿入芯棒送入大型徑向精鍛機中進行鍛壓，最後才是機加工和身管自緊。

鍛壓工序的目的是讓棒料的晶粒細化，並且在各層中產生給定的預應力，如果沒有鍛壓工序或者鍛壓工序不到位，後續的其他機加工，尤其是身管自緊工序的時候，由於切削力或者自緊力的作用，炮管就很容易出問題，輕則變形超差，重則直接爆裂，無論哪一種情況都足以使炮管徹底報廢。

我們的鄰國正是因為沒有完全掌握這一整套炮管製造技術而使得他們的坦克炮在和我國口徑相同的情況下，膛壓、壽命和射擊精度均不如我國；我們另一個隔海相望的鄰國也是因為沒有完全掌握這一套技術而使得他們的44倍口徑120mm坦克炮全重達3295kg，而我國的50倍口徑125mm坦克炮的全重僅為3028kg。無獨有偶，第三代核電系統所用的管材因為工作環境惡劣，對可靠性和壽命要求極高，同樣需要使用徑向精鍛機進行鍛造。

所謂徑向鍛造，是指棒料在鍛造的時候，分布在圓周方向的多個鎚頭（目前一般多為四個）對棒料進行快速而同步的鍛打，而且鍛打力度較大，一般為10MN以上；鍛打頻率也較高，一般為每分鐘200-2000次，只有這樣，才能同時滿足細化晶粒和在各層中產生給定預應力的要求。

要滿足大的鍛打力度，鎚頭的運動慣量必然很大；而要滿足高的鍛打頻率，則需要鎚頭快速運動；與此同時，還要滿足四個鎚頭鍛打的高度同步性以及保證棒料鍛造完成後的成品的精度，這就意味著要解決以下一些棘手的難題：

為了精準控制鎚頭和動作機構這些大慣量零部件的運動軌跡，需要基於液壓伺服系統的運動控制技術；

為了在高頻鍛打時鍛造力偏載衝擊下仍然保持整個系統的平穩運行，需要高剛度高穩定性傳動鏈技術；

為了協調鎚頭動作和操作機進給，需要具備多軸協調和實時運動軌跡控制功能的專用數控系統等。

正是因為這些難題的存在，鍛造力在10MN以上的大型徑向精鍛機技術一直被德國西馬克(SMS)等極少數國外廠商所壟斷，尤其是滿足炮管和核電管等高端管材製造要求的大型徑向精鍛機一直被壟斷在奧地利GFM這一家企業手裡（徑向精鍛技術正是由奧地利人首先提出並由GFM產業化的），而GFM一台設備的售價更是高達3.6億歐元，並且由於產能極其有限等原因不能完全做到及時供應。尤其是在電渣重熔爐、錐形穿孔機、高精度深孔鏜設備和身管自緊設備都早已實現國產化的背景之下，作為高端管材生產所需核心設備中唯一被「卡脖子」的環節，儘早突破大型徑向精鍛機就自然的被提上了日程。

通澤重工在聯合了山西多家民營企業自籌資金，並得到山西省科技廳的大力支持的條件下，經過十年艱苦的技術攻關，先後自主開發了高剛度高穩定性傳動鏈技術、液壓伺服運動控制技術和專用數控系統，並結合自身和兄弟企業積累下來的工藝數據自主開發了管棒徑向鍛造工藝數學模型以及數字樣機和控制系統優化技術，解決了鍛造過程中的複雜工藝控制以及機電液控制系統的數據實時交換和協同處理等難題，最終突破了大型徑向精鍛機這一被國外廠商壟斷數十年的技術壁壘。

TMH/15MN大型徑向精鍛機有自由鍛和徑向精鍛兩種工作模式，最大鍛造力均為15MN(1500t)，自由鍛模式下最大棒料直徑為800mm，徑向精鍛模式下最大棒料直徑為600mm，成品尺寸和形位誤差均不大於0.5mm，均與GFM同級產品相當；最大棒料長度為6000mm，高於GFM同級產品的5000mm。TMH/15MN可生產成品直徑為80-450mm的棒材或成品外徑為90-450mm的管材，並可生產方鋼、扁鋼和階梯軸等。適用的材料包括不鏽鋼、合金鋼以及高溫合金等，可滿足軍工和核電等不同應用場合的需求。

可以說，TMH/15MN大型徑向精鍛機的技術和性能水平已經躋身世界先進行列。事實上，其第一個用戶——標新工業正是一家以生產核電管為主業的企業，這充分說明了業內對首台套國產設備的信任和支持。

因此，儘管TMH/15MN的鍛造力仍然不及GFM最大的產品（後者最大可達25MN），但它的出現已經足以讓我國的高端管材製造核心設備告別「卡脖子」的歷史，其不超過1億元人民幣的售價，更能迫使國外廠商大幅降價，從而大幅降低進口設備的花銷。

而國產大型徑向精鍛機發展的下一步，當然是研發鍛造力更大的設備，以期儘快趕超GFM；並實現國產設備對不同鍛造力徑向精鍛機的全系列覆蓋，以期讓更多的行業、更多的企業能用上性價比更高的國產設備。

大型徑向精鍛機的突破是國家部門和民營企業共同努力的結果，是國家意志和民間力量「勁往一處使」的成功典範，它證明了大協同和大合作是我國產業發展最大的制度優勢，只要發揮好這一優勢，就能真正推動經濟轉型和產業升級，從而實現高質量發展。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！