大型自由锻造液压机车间工艺设计

大型自由锻造液压机车间工艺设计分析摘要：介绍了自由锻造液压机车间工艺流程及工艺布置，提出了双跨和三跨两种布置方案，并分析了相应优缺点。另外，详细探讨了设备-设备、设备-厂房、设备-公用之间的相互影响关系。对自由锻造液压机车间的工艺设计具有较高的参考价值。关键词：自由锻造，液压机车间，工艺设计目前，我国已投入运行的8～160MN自由锻造液压机150多台，但是大多数自由锻造液压机为早期的水压机，数控化程度低，生产率低下，需要完成CNC改造[1]并配备锻造操作机，尤其要强化锻造和热处理工业炉的现代化改造。我国大锻件生产处于“过剩”和“短缺”的双重压力，即一般大锻件供大于求，技术含量和质量要求高的大锻件，如百万千瓦级火电和核电用汽轮机转子（超临界、超超临界）、特大支承辊、大型高温高压厚壁筒体、船用大马力低速柴油机组合曲轴等锻件，我们尚处于生产能力低或不能生产的状态。基于此，通过对现有锻造设备及工业炉设备进行升级改造或新建锻造车间，国内企业掀起了投资高品质大型自由锻件制造的热潮。本文通过对大型快速锻造液压机车间的工艺设计及相关配套设施的介绍，希望能对相关企业领导人及技术人员带来帮助。1.工艺设计1.1工艺流程大型自由锻造液压机车间（以下简称“液压机车间”）的工艺流程相对简单，主要为：钢锭→加热→锻造（镦粗、拔长）→热处理→取样→（粗车）。液压机车间接收的钢锭分两种：热钢锭、冷钢锭，装炉方式也分为热装炉、冷装炉两种方式。据统计在热装炉的情况下，1吨钢锭可节约天然气（8500kcal/m3）约60m3，采用该种装炉方式已成为锻造行业的发展趋势。锻造的主要工序为镦粗和拔长，为了反映锻件的变形程度，引入了锻造比（K）的概念，它是工程上常用的变形参数。典型锻件的锻造比见下表1：典型锻件的锻比[2]大锻件形体尺寸大，缺陷多，内应力大，温度分布不均匀，结晶、相变复杂，内部热扩散及氢气扩散困难。所以，冷却和热处理方式多，周期长、工艺过程复杂[2]。其热处理方式主要包括锻后冷却、退火（低温退火、中间退火、完全退火、等温退火等）正火、回火、调质，还有等温冷却及起伏等温退火等，具体热处理工艺根据不同锻件的要求而定，本文不再详述。热处理后的锻件一般取样检测物理性能，如果需要还可以完成粗车的工序，为下一道半精加工、精加工做好准备。2.2工艺布置设备选型液压机车间主要设备为自由锻造液压机和工业炉。液压机的最大压力及其辅助设备由钢锭的重量、材质决定；而锻造液压机的数量配置情况由大型锻件的生产纲领决定。同样，工业炉的载重量、工作温度（升温速度）、工作尺寸等由锻件的重量、材质、尺寸、排料方式等决定。另外，需要特别注意的是压机的配置能力必须与工业炉的配置的能力配套，否则配置低的设备将制约整个液压机车间的锻件生产能力。另外，作为车间的运输（操作）设备同样起着关键的作用，如果这些配套设备的能力不足以满足车间大型锻件运输或锻造操作的要求的话，他们也会成为车间产能提升的瓶颈。液压机车间设备的配置在锻压行业已形成了一个经验性的总结，详见液压机锻造能力及配套设备[2]。工艺布置液压机车间的典型布置有两种方式，如下图1、2所示。图1液压机车间由主跨（锻造工段）和炉子披屋跨（炉子工段）双跨组成。这种布置方式的优点如下：刑⑴籍烟扶道较滩短，位烟囱卸抽力余损失雪较少妻，可喷降低波烟囱昆高度芳，减丢少土前建投忆资，疫同时乖又能妙保证基排烟于顺畅猪。根狱据经蝇验，京大型披自由回锻造幼液压业机车倒间的衣最长劲烟道敬不超夺过继40货m，脾否则并将会跟导致聋烟囱胳高于困正常翻高度裤（3煌0m队左右拖）或蝇额外民增设民机械锯式抽蒸烟设猴施。丸而这豆种布景置方侧式使日炉尾四靠近毕厂房兴外侧煎的烟增囱，或缩短疾烟道纳长度宝，避退免了旧设超病高烟行囱的炒情况劳。乱⑵据公厨用设枯施管滥线较牺短。急由于银液压牲泵站末在厂宾房的魂一侧的，这狂给循念环水粮池、届冷却嫌塔的养就近缎设置堤带来朗方便胖；压京机配赛电的男管线伴也是苹同样蹄道理读。较翻短的搁管线翻带来止较小皂的路描损和度较少杏的投包资。贩当然位，图狐1向的拳布置距方式已也有岭缺点狂，当帐液压驳机配蚕置的叛数量赚较多宇时，愿将会柱造成凑厂房屑的长劣度加武大，婆从而泡可能艇导致钱整个峡厂区轰的物消流不焦顺。伶在这负种情貌况下出就出师现了浸图蹦2识的布臭置方鹅式。讽这种轿布置屿方式政一般还由两密个锻用造主拦跨和茫一个由炉子砍跨共玻三跨萝组成更，其金优点活如下井：钢⑴窜工它业炉线机群粉式布色置，亮便于努集中肝控制备。需⑵倾可以语有效笋缩短减厂房赌的长货度，仿便于旧液压姿机厂草房在渴整个械厂区普的布膏置。柴⑶掘为悉不同欺压机逢共享柿同一弓个泵士站提捞供了江便利艳，减炮少了壶设备届投资质和占且地面授积。焦如图隆2卵所闲示，走锻造图工段愚与后蜻处理爸工段虫的两艰台水赴压机愉就是效共用座一个故泵站赢。从这种工布置残方式掌的缺农点如污下：同⑴悼烟接道较学长，挎烟囱肠抽力茫损失左多，赚排烟波不利顺；烟坚道过牵锻造敲跨时蔽容易父与设闪备基罩础打想架，竹给设挨计及截施工纹带来掀不便侵。偏⑵谷公斯用设冬施管挖线较何长，谢并且做地下怕管线境也同考样可眼能存比在与瞧其他倚设备役基础着打架暗的情瓦况，排管线虎设计艘及施电工都句比较倾麻烦绢。因贵2.参2.替3络设嚼备布生置应峰当注馅意的亡事项槽⑴述工助业炉策布置者疯工业苏炉的躲布置际影响比到厂犹房的鬼跨度担、柱珠距甚建至主叫跨的努轨顶吓标高隆，见图图终3听设备绝-厂甲房位乡置关椒系图呆。写工业字炉伸运到炉浓子披准屋跨帝的长杆度及劫其预渡热器鸽、风王机、俭烟道态闸门盾等的摇布置拳方式旱将直治接影慧响到挺炉子蜡披屋汉的跨秆度；绑炉体怨的高示度以役及维三修空货间将榆决定急炉子界披屋克维修尚起重博机的祖轨顶犯高度虾。另窑外，浩炉头棕伸到默主跨妖的长允度欲a礼不得食大于兴起重抵机吊俊钩死艇点到初轨道敲距离段b培，否跳则运鹿行中劲的吊己钩很鱼可能多与炉卫门或羽炉头此冲撞棚，造液成生钳产事摸故。萄炉门交起升吗后的幻高度略h跪1演不得缺大于糖吊钩宁最高碑点标炼高故h2挠，否卫则炉耻门起与升时君起重扭机不愤能顺寿利运歪行。悉在炉足门的宣正上研方不炮应设悉起重格机的沙操作似室，原否则席不但稿工业胸炉装画出料叮不方馋便，顾而且迁出炉茄时的触高温构气流要对司姨机的盈身心摸健康睁造成剪强厨烈危姑害。附⑵室液傲压机净布置外瘦自由公锻造干液压枪机的塔的布择置（神针对杯泵站乓的布近置）稿比较杨复杂珠，主恨要分均为全辛地下交布置兔和半晃地上布布置鸽两种帝方式导。全从地下焰布置报时，缩液压稠机泵足站全陶部在于地下浑，地励下基店础大蛇且复抢杂；伟这种雨情况猾下采垄用下格拉式顿液压船机，崭地上细部分亲压机午的高汪度毁h3炊就降膨低了宪，对贤厂房准轨顶香标高部的要返求也乒降低理。当破采用娱半地西上式馒布置错时，镜液压饱泵站谜不在哨压机然基础它内部授而在乓半地膏上，霉泵站唯应当扮本着血各种研公用欢管线狱的走牌线最俱短、己最方亦便的姥原则篮设计膀；这警种情嚼况下洽一般势采用窜的是俗上传随动式尾液压初机，筑地上像部分负液压浆机的瓦高度鼓h福3滨就较晋高，浊对厂疮房轨间顶标脏高的矩要求庆也较唇高。籍无论交哪种软情况赠，厂妹房主渠跨的堤跨度帆、轨犬顶标雁高必栋须满猛足设乞备布役置的勒要求茶。各医种吨卧位的略液压卖机厂文房配她套表菌见表行3轿：自挺由锻嗽造液抵压机芒厂房蝶配套植表故[4彻]范。基3稀公刺用配工套设伟施介大型重自由柳锻造笑液压杰机车摧间的奖公用鹿配套捡设施寸主要羡有燃企气、霸循环歇水、仿压缩绍空气淘或氮狡气、督高低妈压电将源等肢。享3妥.1替现月在的耳锻造各车间范已经框摒弃中了以面煤作影为燃惭料的逝生产扁方式窑，天阴然气赤作为地清洁歇能源缎已广棍泛应娘用于拿工业速生产吃。挖3.骄2霜压缩于空气柏或氮东气在劈锻造植车间悼是不沈可或桃缺的稼动力滋气体里。压秧机的牧充液刺罐间寻断性肾用气欲，保朗证压呆机能确正常销工作步。嫂3疗.3乱大盐型自久由锻抄液压哄机管善道中亮的工诊作液水体长食期在掉高压纪、快欢速工剖况下杯温度孩升高奴，当稍温度界超过各6葵0论℃由时，蒜液压壳系统阿就不码能正后常工尤作。湖因此宫要对贯工作征液体治不停宁的冷芽却，扮冷却罢液体塔一般让要求娘为清贷洁软劳水，雾条件观不具宪备时衬可使架用干筹净的雄江河含水。居愚3.芽4菜大型鸣压机喊泵站苍往往街配备连的有歉高压农（1晴0k返V）依电机签和低婆压（俯38阴0V抗）电雨机两金种，李并且齿总的闹安装哄功率险很大罩。因另此锻仍造车客间需冷要专典设（禽高）冬低压酷变电拖间、耳配电止间。阿续4.春结错语挂蠢大型售自由构锻液毁压机丘车间参的设笋计是雅一项预复杂鲜的工升程，拌本文鬼通过熄分析狱液压隙机车千间工尊艺设蚀计领烦域应凑当注晶意的中问题寇并简旨要介运绍相厘关公腥用配袜套设适施，影使读胸者对信液压笼机车牛间的惑工艺奋设计坦有了皮清晰扰的认偿识。如参考子文献晋：逢[1回]喊陈环柏金怪，黄汽树槐吉，瓦熊晓迎红.暗筋五旧唇式水多压机扯CN饥C岛改造顺.纸锻闲压技票术，本20友08疲，3强3培娱（世1）辉：1捧06奔-1盘08亮点[2叠]选王仲铅仁，窗皇甫知