世界最大模锻液压机.docx

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世界最大模锻液压机

世界最大模锻液压机

——中国二重集团8万吨级模锻油压机

2012年12月11日，由我国自主设计研制的世界最大模锻液压机，在四川德阳中国第二重型机械集团进入调试阶段，预计2013年1月投产。

这台8万吨级模

锻液压机，地上高27米、地下15米，总高42米，设备总重20500吨。

巨型模锻液压机，是象征重工业实力的国宝级战略装备，世界上能研制的国家屈指可数。

目前世界上拥有4万吨级以上模锻压机的国家，只有中国、美国、俄国和法国。

其中美国在1955年前后建造了两台当时世界最大的4.5万吨模锻水压机，一直用到现在。

2001年，美国加州舒尔茨（Shultz）钢厂，又建造了一台4万吨级模锻压机。

苏联在1961年前后建造了两台7.5万吨级的巨型模锻水压机。

法国在1976年向苏联购买了一台6.5万吨级模锻水压机，又在2005年与德国合作研制了一台4万吨级模锻压机。

中国在1973年建成第一台3万吨级模锻压机后，停滞了将近40年。

直至近两年爆发式地研制了多台巨型压机。

仅在2012年建成的就有3万吨（昆仑重工）、4万吨（三角航空）、8万吨（德阳二重）模锻压机各一台。

其中8万吨级压机，一举打破了前苏联保持了51年的世界纪录。

    模锻压机主要用于制造航空、航天、核电、石化等领域的高强度钛/铝合金锻件。

如美国F15、F16、F22、F35战斗机的钛/铝合金机身框架、起落架、发动机涡轮盘；美国波音747-787客机的钛合金起落架构件；俄国苏27、苏33、T50战斗机的钛合金结构件；欧洲空客A320-380客机的钛合金结构件；乌克兰GT25000舰用燃气轮机直径1.2米涡轮盘等，都需要用上述巨型压机模锻成型。

其中美国波音747客机的主起落架传动横梁，采用TI-6Al-4V钛合金，锻件长6.20米，宽0.95米，投影面积4.06平方米，重达1545公斤。

美国F-22战斗机的后机身发动机舱，采用Ti-6Al-4V整体隔框闭式模锻件，长3.8米，宽1.7米，投影面积5.16平方米，重达1590公斤，由威曼高登公司采用4.5万吨级模锻压机制造。

F-22战斗机的中机身整体隔框闭式模锻件，投影面积达到5.67平方米，是迄今为止世界上最大的航空用钛合金整体隔框锻件，也由威曼高登公司提供。

    从世界范围来看，凡是拥有巨型模锻压机的国家，无一不是航空工业强国。

美、苏、欧在半个世纪前建造的巨型压机，奠定了世界航空工业三足鼎立的局面。

而中国在1978年改革开放后，重工业发展严重停滞，大批航空军工项目下马，其中就包括一台当时计划研制的6.5万吨级压机。

这一停就是二十多年时间，严重制约了中国航空工业发展。

“8亿件衬衫换一架飞机”，成为改革开放后，中国工业体系堕落的真实写照。

中国JH7、J10、J11等飞机上的部分钛铝合金框、梁、轴、臂、杆等模锻件，甚至需要从国外进口。

航空发动机、舰用燃气轮机由于缺少巨型模锻压机的支持，在性能产量上长期无法突破。

如此关键性的核心装备，肯定是无法用“以市场换技术”的买办政策从国外获得。

要想突破关键技术瓶颈，仍然要靠中国人自己的努力。

此时毛泽东时期给中国留下的重工业基础，再一次发挥了作用。

2009年5月18日，中国二重集团，用世界最大的1.6万吨级自由锻造水压机，成功锻造出CPR1000核电机组1150MW半转速汽轮发电机转子。

该转子直径2050毫米，总长16400毫米，毛坯重310吨，采用国内第一支实重560吨特大型钢锭锻制。

110万千瓦以上级核电机组特大型半速整锻转子，是当前世界大型锻件和极限制造领域高难产品，以前全世界只有日本制钢所（JSW）一家能够生产。

关系国家命脉的国有企业

    中国第二重型机械集团，位于四川成都东北57公里的德阳市，始建于1958年10月13日，原名西南重型机器厂，1960年更名为第二重型机器厂，是1950-1963年间，我国筹建的八大重型机器厂之一。

二重建设分为两期工程，动员了数万名建设者，由170多个单项工程组成，分属生产车间、辅助车间、动力设施、仓库设施、运输设施、焦化厂、耐火材料厂等十大部分。

其中仅生产车间就有43.6万平方米，采用大跨度钢筋混凝土结构建造。

1954年从捷克进口一台1.2万吨级自由锻造水压机，1960年运至二重安装，仅机坑就深达10米。

120吨平炉厂房行车横梁跨度达36米，重达150吨。

1971年德阳二重全面建成投产，厂区占地面积2.69平方公里，下设铸造、锻造、模锻、金属结构、重机、齿轮、军工等7个分厂，及锻冶、工艺等23个处，另有大型铸锻件研究所、重型机械设计研究所、工艺研究室等科研机构。

以大型轧钢、锻压设备、电站设备铸锻件和大型火炮、航空锻件为生产方向。

    建厂54年来，德阳二重为我国重工业发展，提供了近200台套关键装备，完成机器产品产量113万吨，为火电、水电、核电建设提供了20多万兆瓦的大型铸锻件。

1974年为葛洲坝制造世界最大的17万千瓦转桨式水电机组转轮叶片（转轮直径11.3米），1978年为舞钢研制的4200mm特厚板热连轧机，被誉为“共和国功勋轧机”。

1982年为重庆西南铝加工厂研制1万吨级多向模锻水压机。

1987年为宝钢二期制造2050mm热连轧机。

1988年研制成功国内第一条全自动模锻生产线——长春一汽12500吨曲轴前梁锻造自动生产线。

2005年为宝钢研制的5000mm宽厚板轧机，是我国第一台5米级轧机。

2006年向波兰出口2250mm热连轧机组。

2008年建成世界最大的1.6万吨级自由锻造水压机。

2010年参与制造三峡70万千瓦水轮机转轮。

至今已形成一次冶炼900吨钢水、浇铸600吨级真空钢锭、铸造500吨级铸钢件、锻造400吨级锻件的能力。

    德阳二重还是我国航空模锻件的重要生产基地之一，有30多年的材料研究和生产经验，先后为我国航空工业提供了40余万件航空模锻件，产品覆盖了所有国产机型。

但是由于缺乏巨型模锻压机，二重在生产航空钛/铝合金模锻件方面，只有小型对击锤、模锻锤，难以加工大尺寸模锻件。

1973年中国第一台3万吨级模锻压机在西南铝加工厂投产后，德阳二重曾在1976年计划研制一台6.5万吨级模锻压机，并与清华大学展开了样机研制工作。

但是到改革开放后，该计划最终流产。

这一停就是二十多年。

1795年，47岁的英国工程师布拉默（J.Bramah），利用帕斯卡原理，制成了第一台实用的水压机，用于压纸打包。

照片为英国谢菲尔德凯勒姆岛博物馆（KelhamIslandMuseo），展示的布拉默水压机模型。

这是三梁四柱式自由锻造水压机发展的起点。

世界锻造工业萌芽期

    锻造是一种非常古老的金属加工工艺，从远古时代起，人类就开始通过锻造工艺来制造金属刀剑。

铁匠通过上百次反复折叠锤打坯料，使疏松的金属内部柱状晶粒结构，结成细小均匀的等轴再结晶组织，钢胚内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等缺陷得到了压实锻合，让刀剑获得更高的硬度和韧性。

刀剑属于小型金属件，铁匠还能用铁锤锻打加工。

但是当人类进入工业时代后，重型机械上重达几吨、几十吨、甚至几百吨的巨型钢铁零部件，便不是铁匠用铁锤能锻造的了。

强度超过钢铁的钛合金材料，也非人力所能加工，由此便促进了金属锻造机械的发展。

    1653年（清顺治10年）。

30岁的法国物理学家帕斯卡，在《论液体的平衡和空气的重力》一书中，提出了液体静压传动原理（帕斯卡原理）。

利用液体的不可压缩性，在密闭容器的一端，用活塞向液体施加作用力，液体会将相等的力传递到容器壁和另一端活塞，两端压强相等。

假如第二个活塞的面积是第一个活塞面积的10倍，那么作用在第二个活塞上的力，将增大为原来的10倍。

这一原理如同“力量倍增器”，让人们找到了突破人类力量极限的方法。

    1795年（清乾隆60年），也就是乾隆退位的那一年。

47岁的英国工程师布拉默（J.Bramah），利用帕斯卡原理，制成了第一台实用的水压机，可用于压纸打包。

布拉默是个多才多艺的发明家，他改进的U型管防臭抽水马桶和防盗锁具，都获得了专利。

他还与“英国机床之父”莫兹利合作，研究了制锁车床。

为了提高水压机的压制力，布拉默与莫兹利合作，研究如何提高液压缸内壁车床加工精度，并用采用皮制杯状密封垫圈，解决了柱塞和液压缸体之间的漏泄问题。

同年他获得了第2045号水压机专利。

1830年代后，随着铁路蒸汽机、机械制造等领域的需求，一些小型水压机开始应用于金属锻造领域。

同一时期，以蒸汽为动力的落重蒸汽锤也获得了发展。

    1836年（清道光16年），法国施耐德兄弟成立克鲁索铸造厂，开始用单臂蒸汽锤，制造蒸汽火车部件。

1842年，英国工程师J·内史密斯，在考察过克鲁索工厂后，设计出“人”字形双臂结构的蒸汽锤。

1843年，克鲁索铸造厂开始批量生产改良后的蒸汽锤。

随后德国军火巨头克虏伯公司，与其展开了激烈竞争。

火炮及装甲武器的生产，又进一步刺激了蒸汽锤吨位不断提升。

1861年，克虏伯公司制造出一台名叫“Fritz”的50吨级蒸汽锤，安装在埃森工厂，并保持了16年的世界纪录。

    直至1877年，不甘落后的法国克鲁索铸造厂，推出世界最大的100吨超级蒸汽锤，并做成模型，在1878年的巴黎万国博览会上好生炫耀了一番。

这是当时世界上最先进的锻机，包括机架、锻砧、锻锤、汽缸、阀门等部件。

总重量达到1300吨，总高21米，基础深入地下11米，砧座重达750吨，蒸汽汽缸内径1.9米，活塞行程5米，最大锻造力500吨米，能锻造120吨巨型钢锭。

由此克鲁索成为当时世界上锻造能力最强的企业。

1889年落成的埃菲尔铁塔，所有的钢铁制件，均由克鲁索工厂制造。

1891年，美国伯利恒钢铁公司在购买了克鲁索专利后，制造出一台125吨蒸汽锤。

喜欢热闹的美国人也造了一个木制模型，在1893年的芝加哥哥伦比亚世界博览会上展出。

同一年，美国伯利恒钢铁公司，历时4年建设的美国第一个重型锻造厂建成投产，装备了世界第一台万吨级自由锻造水压机。

    20世纪初，随着大型蒸汽机、发电机、重型火车、装甲巡洋舰、大口径火炮等重型机械设备的发展，水压机吨位迅速提高。

1905年，出现以油代替水作为工作介质的油压机，性能得到进一步改善。

1934年12月，苏联在新克拉马托尔斯克重型机器厂（NKMZ）建成第一台万吨水压机（100MN）。

此后，德国、日本、捷克等国相继建成一批万吨水压机。

到二战结束前，苏联已经拥有4台万吨级水压机，美国拥有8台，大型锻造设备便成为一个国家工业实力的象征。

1957年至1961年，乌克兰新克拉马托重型机器厂（HKM3），为苏联建造了两台世界最大的7.5万吨级模锻液压机，分别安装在古比雪夫铝厂和上萨尔达钛厂。

这两台当时世界最大的巨型机器，总高34.7米，长13.6米，宽13.3米，基础深入地下21.9米，总重20500吨。

工作台尺寸16米X3.5米，采用12缸8柱上传动，模具空间净高4.5米，滑块行程2000mm。

它们是苏联航空工业体系的国宝级装备，1991年苏联解体后，被俄罗斯继承。

该厂现在是俄国最大的钛合金产品制造商——上萨尔达冶金生产联合公司（VSMPO-AVISMA）。

世界模锻压机发展概况

    巨型模锻液压机是随着航空工业的需要而逐步发展起来的，早在第二次世界大战以前，德国为了发展航空工业，制造战斗机需要的航空铝合金锻件，于1934年研制了7000吨模锻液压机。

1938-1944年期间又先后制造了3万吨模锻水压机1台（安装在斯列曼Schloemann公司，现在是SMS集团的一部分）、1.5万吨模锻水压机3台。

英国于1937年制造了1.2万吨模锻水压机1台，其他国家都没有万吨模锻水压机。

    1942年第二次世界大战进入白热化后，美国为加速生产战斗机，曾建造百余台中小型模锻水压机，但最大公称压力仅5000吨。

由于战时大型航空模锻件供应不足，B-17、B-25、B-29轰炸机在生产中出现很多问题。

1945年二战结束以后，美、苏两国意识到大型模锻压机的重要性，于是以战败赔偿为由，从德国拆走了一批万吨级模锻液压