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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）研制的TMH20/15MN大型徑向精鍛機(jī)在江蘇標(biāo)新工業(yè)有限公司（以下簡稱標(biāo)新工業(yè)）一次熱負(fù)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(jī)技術(shù)壁壘被成功打破，我國高端管材核心制造設(shè)備從此告別被“卡脖子”的歷史。
TMH20/15MN徑向精鍛機(jī)工作過程實拍
大型徑向精鍛機(jī)是高端管材制造的核心設(shè)備之一。以坦克炮管為例，一般先在電渣重熔爐中煉制出高純度鋼材并制成棒料，然后穿入芯棒送入大型徑向精鍛機(jī)中進(jìn)行鍛壓，最后才是機(jī)加工和身管自緊。
鍛壓工序的目的是讓棒料的晶粒細(xì)化，并且在各層中產(chǎn)生給定的預(yù)應(yīng)力，如果沒有鍛壓工序或者鍛壓工序不到位，后續(xù)的其他機(jī)加工，尤其是身管自緊工序的時候，由于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制造技術(shù)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(shù)而使得他們的44倍口徑120mm坦克炮全重達(dá)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(tǒng)所用的管材因為工作環(huán)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(jī)進(jìn)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錘頭（目前一般多為四個）對棒料進(jìn)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(xì)化晶粒和在各層中產(chǎn)生給定預(yù)應(yīng)力的要求。
要滿足大的鍛打力度，錘頭的運動慣量必然很大；而要滿足高的鍛打頻率，則需要錘頭快速運動；與此同時，還要滿足四個錘頭鍛打的高度同步性以及保證棒料鍛造完成后的成品的精度，這就意味著要解決以下一些棘手的難題：
為了精準(zhǔn)控制錘頭和動作機(jī)構(gòu)這些大慣量零部件的運動軌跡，需要基于液壓伺服系統(tǒng)的運動控制技術(shù)；
為了在高頻鍛打時鍛造力偏載沖擊下仍然保持整個系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，需要高剛度高穩(wěn)定性傳動鏈技術(shù)；
為了協(xié)調(diào)錘頭動作和操作機(jī)進(jìn)給，需要具備多軸協(xié)調(diào)和實時運動軌跡控制功能的專用數(shù)控系統(tǒng)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(jī)技術(shù)一直被德國西馬克(SMS)等極少數(shù)國外廠商所壟斷，尤其是滿足炮管和核電管等高端管材制造要求的大型徑向精鍛機(jī)一直被壟斷在奧地利GFM這一家企業(yè)手里（徑向精鍛技術(shù)正是由奧地利人首先提出并由GFM產(chǎn)業(yè)化的），而GFM一臺設(shè)備的售價更是高達(dá)3.6億歐元，并且由于產(chǎn)能極其有限等原因不能完全做到及時供應(yīng)。尤其是在電渣重熔爐、錐形穿孔機(jī)、高精度深孔鏜設(shè)備和身管自緊設(shè)備都早已實現(xiàn)國產(chǎn)化的背景之下，作為高端管材生產(chǎn)所需核心設(shè)備中唯一被“卡脖子”的環(huán)節(jié)，盡早突破大型徑向精鍛機(jī)就自然的被提上了日程。
通澤重工在聯(lián)合了山西多家民營企業(yè)自籌資金，并得到山西省科技廳的大力支持的條件下，經(jīng)過十年艱苦的技術(shù)攻關(guān)，先后自主開發(fā)了高剛度高穩(wěn)定性傳動鏈技術(shù)、液壓伺服運動控制技術(shù)和專用數(shù)控系統(tǒng)，并結(jié)合自身和兄弟企業(yè)積累下來的工藝數(shù)據(jù)自主開發(fā)了管棒徑向鍛造工藝數(shù)學(xué)模型以及數(shù)字樣機(jī)和控制系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)，解決了鍛造過程中的復(fù)雜工藝控制以及機(jī)電液控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實時交換和協(xié)同處理等難題，最終突破了大型徑向精鍛機(jī)這一被國外廠商壟斷數(shù)十年的技術(shù)壁壘。
TMH/15MN大型徑向精鍛機(jī)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于0.5mm，均與GFM同級產(chǎn)品相當(dāng)；最大棒料長度為6000mm，高于GFM同級產(chǎn)品的5000mm。TMH/15MN可生產(chǎn)成品直徑為80-450mm的棒材或成品外徑為90-450mm的管材，并可生產(chǎn)方鋼、扁鋼和階梯軸等。適用的材料包括不銹鋼、合金鋼以及高溫合金等，可滿足軍工和核電等不同應(yīng)用場合的需求。
可以說，TMH/15MN大型徑向精鍛機(jī)的技術(shù)和性能水平已經(jīng)躋身世界先進(jìn)行列。事實上，其第一個用戶——標(biāo)新工業(yè)正是一家以生產(chǎn)核電管為主業(yè)的企業(yè)，這充分說明了業(yè)內(nèi)對首臺套國產(chǎn)設(shè)備的信任和支持。
因此，盡管TMH/15MN的鍛造力仍然不及GFM最大的產(chǎn)品（后者最大可達(dá)25MN），但它的出現(xiàn)已經(jīng)足以讓我國的高端管材制造核心設(shè)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(jìn)口設(shè)備的花銷。
而國產(chǎn)大型徑向精鍛機(jī)發(fā)展的下一步，當(dāng)然是研發(fā)鍛造力更大的設(shè)備，以期盡快趕超GFM；并實現(xiàn)國產(chǎn)設(shè)備對不同鍛造力徑向精鍛機(jī)的全系列覆蓋，以期讓更多的行業(yè)、更多的企業(yè)能用上性價比更高的國產(chǎn)設(shè)備。
大型徑向精鍛機(jī)的突破是國家部門和民營企業(yè)共同努力的結(jié)果，是國家意志和民間力量“勁往一處使”的成功典范，它證明了大協(xié)同和大合作是我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展最大的制度優(yōu)勢，只要發(fā)揮好這一優(yōu)勢，就能真正推動經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)升級，從而實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。
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