首鋼金屬3D打印技術(shù)成功應(yīng)用精軋機(jī)牌坊窗口面修復(fù)
時間：2020-03-21 14:16 來源：中國鋼鐵新聞網(wǎng) 作者：中國3D打印網(wǎng) 閱讀：次
近日，首鋼技術(shù)研究院金屬3D打印研發(fā)團(tuán)隊和北京首鋼機(jī)電有限公司工程制造團(tuán)隊聯(lián)合攻關(guān)，成功將金屬3D打印再制造技術(shù)應(yīng)用于股份公司、京唐公司熱軋產(chǎn)線軋機(jī)牌坊窗口面修復(fù)工作，使設(shè)備使用壽命提高數(shù)倍，實現(xiàn)了該項技術(shù)在集團(tuán)內(nèi)部從實驗室研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的新突破。
作為工業(yè)4.0最受矚目的技術(shù)之一，金屬3D打印技術(shù)不僅可以直接打印制造復(fù)雜零部件，而且可以對零部件進(jìn)行修復(fù)、改性，讓廢舊部件“重獲新生”，對制造業(yè)創(chuàng)新提升和綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，《中國制造2025》已將3D打印技術(shù)列入重點發(fā)展領(lǐng)域。目前，金屬3D打印技術(shù)在航空航天、軍工、醫(yī)療等高端制造領(lǐng)域已經(jīng)有成功應(yīng)用，在品質(zhì)、效率、成本上體現(xiàn)出獨特優(yōu)勢，但在鋼鐵領(lǐng)域的應(yīng)用尚不多見，鋼鐵工業(yè)對成本、效率的苛刻要求和惡劣的服役環(huán)境是金屬3D打印技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)。
此時，首鋼京唐公司提出了2250mm精軋機(jī)F3牌坊修復(fù)的需求，由技術(shù)研究院和機(jī)電公司組成的項目團(tuán)隊立刻開始著手進(jìn)行調(diào)研與準(zhǔn)備工作。
傳統(tǒng)的軋機(jī)牌坊修復(fù)方法一般有兩種：一種是機(jī)械加工法，此法只是權(quán)宜之計，修復(fù)完成一段時間后牌坊表面又會受到腐蝕磨損而失效，而且多次機(jī)械加工去除將會對牌坊的強度和剛度產(chǎn)生不利影響；另一種是電弧堆焊法，此法一般極少采用，因為在剛性結(jié)構(gòu)上進(jìn)行大面積電弧堆焊，焊接殘余應(yīng)力和開裂傾向可能會造成牌坊結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，帶來較大風(fēng)險。而此時則充分顯現(xiàn)出金屬3D打印的優(yōu)勢，采用這項新技術(shù)完全可以避免傳統(tǒng)修復(fù)方法的缺陷，而且整個修復(fù)過程可以對設(shè)備外形尺寸做到精準(zhǔn)控制，更厲害的在于采用的專用粉末材料可以大大提高牌坊的耐腐性和耐磨性，年腐蝕磨損量在0.1mm以內(nèi)，牌坊在線周期長達(dá)8—10年，使用壽命實現(xiàn)大幅倍增。
金屬3D打印再制造技術(shù)在牌坊修復(fù)上優(yōu)勢明顯，但順利落地實施困難重重。這是該項技術(shù)第一次與產(chǎn)線關(guān)鍵裝備在線結(jié)合，而且由于基地現(xiàn)場生產(chǎn)任務(wù)繁重，修復(fù)的時間窗口只有96小時，在這96小時內(nèi)要完成現(xiàn)場工程面加工、現(xiàn)場激光再制造、現(xiàn)場精加工、現(xiàn)場檢驗復(fù)核等一系列步驟。為確保一次成功，項目團(tuán)隊用了6個月的時間將準(zhǔn)備工作做到極致：在使用性能評估之上的材料選擇，在微觀分析基礎(chǔ)上的粉末供應(yīng)商選擇，開展基于牌坊材質(zhì)的再制造工藝窗口界定，反復(fù)多次的離線比例模型修復(fù)演練，預(yù)察可能出現(xiàn)的潛在問題并制定解決方案……反復(fù)琢磨、事無巨細(xì)的大量準(zhǔn)備工作換來了精軋機(jī)F3牌坊窗口面在線修復(fù)的一次成功，而且比預(yù)定工期整整提前了16個小時完成竣工驗收，修復(fù)結(jié)果讓現(xiàn)場人員贊不絕口。
項目團(tuán)隊總結(jié)經(jīng)驗，協(xié)同配合，不斷提升修復(fù)效率，降低修復(fù)成本，后續(xù)在對股份公司2160mm和京唐公司1580mm等多架軋機(jī)牌坊窗口面的修復(fù)工作中屢次取得成功，該技術(shù)的應(yīng)用為集團(tuán)降本增效、提質(zhì)升級提供了有力的創(chuàng)新支撐。
作為工業(yè)4.0最受矚目的技術(shù)之一，金屬3D打印技術(shù)不僅可以直接打印制造復(fù)雜零部件，而且可以對零部件進(jìn)行修復(fù)、改性，讓廢舊部件“重獲新生”，對制造業(yè)創(chuàng)新提升和綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，《中國制造2025》已將3D打印技術(shù)列入重點發(fā)展領(lǐng)域。目前，金屬3D打印技術(shù)在航空航天、軍工、醫(yī)療等高端制造領(lǐng)域已經(jīng)有成功應(yīng)用，在品質(zhì)、效率、成本上體現(xiàn)出獨特優(yōu)勢，但在鋼鐵領(lǐng)域的應(yīng)用尚不多見，鋼鐵工業(yè)對成本、效率的苛刻要求和惡劣的服役環(huán)境是金屬3D打印技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)。
圖片來源網(wǎng)絡(luò)
針對鋼鐵工業(yè)關(guān)鍵設(shè)備再制造的潛在需求，首鋼技術(shù)研究院科研團(tuán)隊對金屬3D打印再制造技術(shù)中的關(guān)鍵問題，如粉末粒度分布、顆粒形狀、材料性能，再制造過程的能量輸入、組織相變、應(yīng)力分布，再制造過程的前處理和后處理技術(shù)等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。實驗室研發(fā)進(jìn)展順利，但實際應(yīng)用起來效果如何尚待實踐檢驗。此時，首鋼京唐公司提出了2250mm精軋機(jī)F3牌坊修復(fù)的需求，由技術(shù)研究院和機(jī)電公司組成的項目團(tuán)隊立刻開始著手進(jìn)行調(diào)研與準(zhǔn)備工作。
傳統(tǒng)的軋機(jī)牌坊修復(fù)方法一般有兩種：一種是機(jī)械加工法，此法只是權(quán)宜之計，修復(fù)完成一段時間后牌坊表面又會受到腐蝕磨損而失效，而且多次機(jī)械加工去除將會對牌坊的強度和剛度產(chǎn)生不利影響；另一種是電弧堆焊法，此法一般極少采用，因為在剛性結(jié)構(gòu)上進(jìn)行大面積電弧堆焊，焊接殘余應(yīng)力和開裂傾向可能會造成牌坊結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，帶來較大風(fēng)險。而此時則充分顯現(xiàn)出金屬3D打印的優(yōu)勢，采用這項新技術(shù)完全可以避免傳統(tǒng)修復(fù)方法的缺陷，而且整個修復(fù)過程可以對設(shè)備外形尺寸做到精準(zhǔn)控制，更厲害的在于采用的專用粉末材料可以大大提高牌坊的耐腐性和耐磨性，年腐蝕磨損量在0.1mm以內(nèi)，牌坊在線周期長達(dá)8—10年，使用壽命實現(xiàn)大幅倍增。
金屬3D打印再制造技術(shù)在牌坊修復(fù)上優(yōu)勢明顯，但順利落地實施困難重重。這是該項技術(shù)第一次與產(chǎn)線關(guān)鍵裝備在線結(jié)合，而且由于基地現(xiàn)場生產(chǎn)任務(wù)繁重，修復(fù)的時間窗口只有96小時，在這96小時內(nèi)要完成現(xiàn)場工程面加工、現(xiàn)場激光再制造、現(xiàn)場精加工、現(xiàn)場檢驗復(fù)核等一系列步驟。為確保一次成功，項目團(tuán)隊用了6個月的時間將準(zhǔn)備工作做到極致：在使用性能評估之上的材料選擇，在微觀分析基礎(chǔ)上的粉末供應(yīng)商選擇，開展基于牌坊材質(zhì)的再制造工藝窗口界定，反復(fù)多次的離線比例模型修復(fù)演練，預(yù)察可能出現(xiàn)的潛在問題并制定解決方案……反復(fù)琢磨、事無巨細(xì)的大量準(zhǔn)備工作換來了精軋機(jī)F3牌坊窗口面在線修復(fù)的一次成功，而且比預(yù)定工期整整提前了16個小時完成竣工驗收，修復(fù)結(jié)果讓現(xiàn)場人員贊不絕口。
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