●大型高質量鑄件材料冶煉與成型控制技術

專項素描

大型高質量鑄件的材料冶煉與成型控制技術是高檔數控機床與基礎制造裝備國家科技重大專項中的一項重點課題主要研究大型鑄件的成型控制材料冶煉、成分優化以及鍛件所需鋼錠的冶煉技術，研究工藝優化、計算機模擬仿真分析及質量控制等共性技術。

重大突破

課題在新型呋喃樹脂和慢速固化劑及呋喃樹脂砂生產大型鑄鋼件質量控制技術，轉子用鋼超純化冶煉技術，大型鑄件數字化無模組裝制造技術，數字化加工技術和無模組裝工藝，不銹鋼鑄件快捷制造技術，利用計算機流場、溫度場、應力場模擬等技術研發方面實現了重大突破。

應用前景

技術成果已在國家重大水電工程項目向家壩800兆瓦水輪機組、 cpr1000堆型的方家山核電項目， ap1000堆型的咸寧核電項目、海洋核電等項目中得到成功應用，實現了百萬千瓦核電、 800兆瓦水電機組等重大裝備關鍵件批量制造，滿足了我國能源、機床等行業對大型鑄鍛件的配套需求。

大型高質量鑄件的成型控制技術是大型裝備乃至高檔數控機床制造的關鍵技術與基礎。在數控機床專項的支持下，由中國第一重型機械集團公司（以下簡稱中國一重）牽頭承擔的大型高質量鑄件的材料冶煉與成型控制技術課題取得了重大突破。

課題研究成果日前在600噸級超大型鋼錠、50噸級不銹鋼鑄件、100噸以上軋鋼機架等5種以上典型產品上完成示范應用，解決了我國機床、能源行業生產裝備中迫切需要配套的大型鑄鍛件相關瓶頸技術，為高檔數控機床重大專項主機提供了關鍵共性技術支持。

多項技術取得重大突破

在課題支持下，中國一重在新型呋喃樹脂和慢速固化劑及呋喃樹脂砂生產大型鑄鋼件質量控制技術等多個領域實現了技術突破。

其中，中國一重開發出的特大鋼錠多包合澆差異成分控制技術，通過5包合澆，每爐鋼的化學成分差異控制，解決了大鋼錠成分偏析難題，c偏析控制在0.01%以內，超過國外指標；

鋼水超純凈冶煉及控制技術，使鋼水超純凈度達到或超過國外指標；

100噸橢圓形中間包及控流技術，將傳統中間包的圓形或槽形結構變為橢圓形中間包，其內設置擋墻、擋壩，使夾雜物上浮率達96％，可用于600噸級鋼錠，該技術為世界首創；

保溫冒口及其計算軟件，提高了材料利用率和冒口的補縮效率；

大型鑄鋼件用呋喃樹脂及慢速固化劑，解決了鑄件表面滲硫、裂紋問題，提高了型砂可使用時間，解決了大型鑄鋼件造型（芯）時操作時間不夠的問題，避免大型砂型（芯）分層、影響內外部質量，通過模擬鑄件變形，在制造木模時加以反變形量實現近終形鑄造；

大型鑄件數字化無模組裝制造技術，利用數字化加工技術和無模組裝工藝，對大型、復雜、精密鑄件進行快速試制和生產，滿足大型高質量鑄件的成型控制要求，解決了火電、核電轉子用鋼的超純化關鍵技術，保證了高溫高壓下使用的轉子材料不產生回火脆性；

整體芯桿技術解決了常規芯桿及耐火材料無法在高溫下長時間工作難題。

課題成果得到廣泛應用

大型高質量鑄件的材料冶煉與成型控制技術課題技術成果目前已得到廣泛應用及推廣，并實現規模化生產。

其中，中國一重采用呋喃樹脂砂生產大型鑄鋼件技術已實現產業化，500噸以下鑄件全部采用呋喃樹脂砂實現規模生產，使鑄件的表面質量和尺寸精度大幅提高。已應用生產軋制設備機架等全套鑄件，水輪機轉輪上冠、下環、葉片不銹鋼鑄件，船用鑄件，壓力機橫梁類鑄件，核電不銹鋼泵殼鑄件，火電及核電用汽輪機缸體類鑄件等。優質耐火材料已在一重核電鍛件鋼錠的冶煉和澆注過程中得到產業化應用，在核電水室封頭、整體項蓋、錐形筒形等產品中使用效果良好。

核電大型鍛件所用大型及超大型鋼錠已得到普遍應用，新型優質耐火材料研究成果和超超臨界用超純轉子實現產業化，縮短了制造周期。超純凈轉子鋼冶煉工藝在冶煉超超臨界超純轉子及百萬千瓦核電轉子中得到應用，生產出國內首件百萬千瓦核電常規島低壓整鍛轉子，填補了國內空白。

水輪機轉輪用葉片、大直徑上冠、超大直徑下環及軋制設備用大型機架、鍛壓設備用重型橫梁等高端鑄鋼件在生產中成功應用。不銹鋼鑄件快速打箱技術已在鑄造中實現產業化應用，水輪機葉片鑄造變形控制技術已實現產業化應用。超大型鋼錠澆注用中間包及差異化學成分的多包合澆技術已形成批量化生產。

此外，課題研究成果還實現了大型鑄件及鋼錠凝固過程的數值模擬及質量控制，為1.5萬~1.8萬噸自由鍛造壓力機等重要裝備的大型橫梁、工作缸、大型模鍛模具提供了超大型優質鑄件及鍛件產品。

來源：互聯網

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