首钢金属3D打印技术成功应用精轧机牌坊窗口面修复

来源：中国钢铁新闻网

近日，首钢技术研究院金属3D打印研发团队和北京首钢机电有限公司工程制造团队联合攻关，成功将金属3D打印再制造技术应用于股份公司、京唐公司热轧产线轧机牌坊窗口面修复工作，使设备使用寿命提高数倍，实现了该项技术在集团内部从实验室研发到产业化应用的新突破。

作为工业4.0最受瞩目的技术之一，金属3D打印技术不仅可以直接打印制造复杂零部件，而且可以对零部件进行修复、改性，让废旧部件“重获新生”，对制造业创新提升和绿色可持续发展具有重要意义，《中国制造2025》已将3D打印技术列入重点发展领域。目前，金属3D打印技术在航空航天、军工、医疗等高端制造领域已经有成功应用，在品质、效率、成本上体现出独特优势，但在钢铁领域的应用尚不多见，钢铁工业对成本、效率的苛刻要求和恶劣的服役环境是金属3D打印技术面临的主要挑战。

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针对钢铁工业关键设备再制造的潜在需求，首钢技术研究院科研团队对金属3D打印再制造技术中的关键问题，如粉末粒度分布、颗粒形状、材料性能，再制造过程的能量输入、组织相变、应力分布，再制造过程的前处理和后处理技术等进行了系统的研究。实验室研发进展顺利，但实际应用起来效果如何尚待实践检验。

此时，首钢京唐公司提出了2250mm精轧机F3牌坊修复的需求，由技术研究院和机电公司组成的项目团队立刻开始着手进行调研与准备工作。

传统的轧机牌坊修复方法一般有两种：一种是机械加工法，此法只是权宜之计，修复完成一段时间后牌坊表面又会受到腐蚀磨损而失效，而且多次机械加工去除将会对牌坊的强度和刚度产生不利影响；另一种是电弧堆焊法，此法一般极少采用，因为在刚性结构上进行大面积电弧堆焊，焊接残余应力和开裂倾向可能会造成牌坊结构发生变形，带来较大风险。而此时则充分显现出金属3D打印的优势，采用这项新技术完全可以避免传统修复方法的缺陷，而且整个修复过程可以对设备外形尺寸做到精准控制，更厉害的在于采用的专用粉末材料可以大大提高牌坊的耐腐性和耐磨性，年腐蚀磨损量在0.1mm以内，牌坊在线周期长达8—10年，使用寿命实现大幅倍增。

金属3D打印再制造技术在牌坊修复上优势明显，但顺利落地实施困难重重。这是该项技术第一次与产线关键装备在线结合，而且由于基地现场生产任务繁重，修复的时间窗口只有96小时，在这96小时内要完成现场工程面加工、现场激光再制造、现场精加工、现场检验复核等一系列步骤。为确保一次成功，项目团队用了6个月的时间将准备工作做到极致：在使用性能评估之上的材料选择，在微观分析基础上的粉末供应商选择，开展基于牌坊材质的再制造工艺窗口界定，反复多次的离线比例模型修复演练，预察可能出现的潜在问题并制定解决方案……反复琢磨、事无巨细的大量准备工作换来了精轧机F3牌坊窗口面在线修复的一次成功，而且比预定工期整整提前了16个小时完成竣工验收，修复结果让现场人员赞不绝口。

项目团队总结经验，协同配合，不断提升修复效率，降低修复成本，后续在对股份公司2160mm和京唐公司1580mm等多架轧机牌坊窗口面的修复工作中屡次取得成功，该技术的应用为集团降本增效、提质升级提供了有力的创新支撑。