突破进口模具高端技术 产学研协同创新再上台阶

突破进口模具高端技术 产学研协同创新再上台阶

◎ 中国钢管和冷弯型钢工模具技术创新战略联盟 牟大力

由山东省四方技术开发有限公司和上海宝钢联合开发的国产新型UOE焊管用预弯边模具，是我国第一套自主设计制造的UOE焊管预弯边模具。经宝钢进口直缝埋弧焊钢管生产线巨型弯边机2000多轧次测试表明，模具表面磨损均匀，整体表面未出现影响焊管产品质量、模具寿命的缺陷，无损探伤结果良好。这是“中国钢管和冷弯型钢工模具技术创新战略联盟”成立以来产学研用合作创新的又一个夺目成果。

UOE直缝埋弧焊管机组主要用于生产油气输送用大口径、高强度、高韧性钢管，是当今钢管业先进的生产技术之一；直缝埋弧焊钢管主要用于穿越工业交通密集地区、河流地段、大落差地段或经过地震区用管以及海底管线等重要管道设施。随着西部油田和海洋油气田的开发、水煤浆管线输送技术的突破以及石油、天然气跨国经营模式的运行，直缝埋弧焊接钢管国内外市场极其广阔。而预弯边是UOE直缝埋弧焊钢管生产线的主要工序之一，可以保证钢管焊缝区域的几何形状和尺寸精度。

多年来，宝钢重型预弯边机一直采用德国进口的锻造合金工具钢模具，在服役中已磨损严重，迫切需要更新。若继续进口，不但采购流程繁琐、供货周期长、影响生产作业，而且价格昂贵、企业负担沉重；而遍寻国内尚无一家用类似材质制造大口径管预弯边模具的厂家。2013年“中国钢管和冷弯型钢工模具产业技术创新战略联盟”的成立为解决这一难题带来机遇，联盟理事长单位山东四方公司接手攻关任务，承诺100天内用新材料和新工艺研制出与进口相媲美的模具。

经过分析，进口模具为德国X155CrVMo121类冷作模具钢锻造而成，其冶炼纯净度要求高。同时，由于国外供应商对自身知识产权的保护，很难得到有价值的制造细节，甚至连结构图纸都没有。因此，若采用原有锻造模具钢仿制，工艺复杂、制造难度大、成本高，成功概率极低。

对此，山东四方经过精心分析研究，根据原模具的化学成分及其理化性能指标，结合自己多年来在钢管工模具制造领域取得的丰富经验，制定了自主研发的制造方案。

为了力求在适合其服役条件下，有效提高硬度、韧性、耐磨性和淬透性以及铸造性能，达到最佳的综合性能，山东四方为预弯边机模具精心设计了高铬合金化学成分材料。铸造成型工艺是保证模具制造质量的关键环节，他们特别为长大件设计了铸造成型工艺和装备。为保证纯净钢水均匀快速充型、顺序凝固、近终成型，他们有效控制了枝晶的破碎并均匀分布于合金中形成形核核心，以保证铸件产生细小、均匀和等轴的晶粒，并有效减少和避免了偏析、缩松等铸造缺陷，从而获得了高质量的模具铸坯。经后续精密加工及热处理，这套新型UOE焊管用预弯边模具从测绘到交付仅用3个月时间就如期完成。

新型模具经过无损探伤，表面及近表面无裂纹性缺陷，制造精度、理化性能均符合要求。新型模具交付后，在小批量试用过程中，钢板弯边后各项质量指标、表面质量、弯边压延等均符合要求，其耐磨性、强韧性和使用寿命达到或超过进口模具，而采购价格和生产周期均只有进口模具的1/4，性价比十分优越。该新型模具在报废后还可回收熔炼重生，节能节材效果更加显著。

UOE直缝埋弧焊管预弯边模具国产化的实现，是联盟成员间联合创新的一次成功案例，为掌握预弯边模具的核心制造技术、实现模具的中国制造进行了大量有益的探索。联盟成员们表示，后续将对预弯边模具的工作面曲线设计、材质进一步改进，以提高模具的使用寿命，提高管形的可控制水平和轧制效率。