单位:东方电气集团东方汽轮机有限公司
项目是由东方电气集团东方汽轮机有限公司自主创新研发,主要应用于机械制造领域。
东汽作为国内三大发电装备制造商之一,一直以来与日本三菱合作生产燃气轮机,通过“市场换技术”的方式,东汽燃气轮机技术得到了飞速的发展,但是作为核心部件的透平叶片制造技术仍然牢牢在三菱手中,叶片维修、更换均由三菱负责,采购成本居高不下。同样的情况也存在于国内其他燃气轮机制造企业,透平叶片制造技术已成为国内燃机制造企业的重大短板。为实现高温透平叶片国产化,彻底解决“卡脖子”问题,为国争“气”,本项目进行了重点攻关,取得重大突破,原型机高温高压满负荷成功运行,在国内引起了热烈反响。
项目的主要创新点包括:1)控制尺寸变形方面:优化型芯定位方式,降低蜡模压制时,型芯产生错位、断裂等风险;优化蜡模压制工艺,通过放置冷蜡芯、反变形、矫形等方式,确保每一只压制出的蜡模符合工艺要求,并在规定时间内完成组装,流转下一工序制壳,保证尺寸变化量非常小;优化型壳制备工艺,通过放置冷铁、局部减薄或增厚等方式,保证钢液凝固收缩方向不偏离;优化熔炼浇注方式,通过调节型壳预热温度与浇注温度,确保钢液凝固过程中不发生偏离;加强铸件处理工序,通过修磨等多种方式来提高叶片尺寸的合格率。2)控制夹杂方面:前期通过更加准确的数值模拟,优化浇注系统,降低浇注时紊流的产生和有充足的时间浮渣;优化型壳制备工艺,提高模组与浆料贴合紧密度;优化型壳的干燥时间,保证面层浆料不在薄弱处、R角处脱落;优化型壳焙烧工艺,通过吹氧、控制焙烧温度等方式,降低残蜡烧蚀后型壳里的灰分;用内窥镜加强型壳内表面检查;采用超声波清洗型壳,保证每一个型壳都清洗干净;通过选用合适的预制坩埚、清理干净坩埚及炉膛、保证熔炼炉真空度、清理干净母合金等方式,严格控制熔炼浇注过程中形成的夹杂。
项目自2019年1月投产上线以来成效显著,高温叶片制备合格率基本达到75%,生产制造已基本成熟。高温透平叶片自主研发制造的成功,首先突破了国外“卡脖子”技术,使我国进入100%自主制造燃机时代,创造了较大的社会效益。目前,已有2台商业G50燃机订单。在当前提倡“绿色动力,造福世界”的进程中,燃机作为能源高效转换与洁净利用系统的核心动力装备之一,它的市场前景广阔,将成为公司另一个利润增加点。