大型进口冶金设备部件的国产化替代问题浅探

大型进口冶金设备部件的国产化替代问题浅探
【摘要】本文针对大型进口冶金设备部件的国产替代问题进行了深入的研究探索，这类大型设备在使用过程中存在结构复杂、部件繁多和维护成本过高的问题。

本着节能增效的目标，本文从设备部件结构的分析到零部件国产替代的可行性分析，并结合实例，归纳提出了进口设备部件实现国产化替代的具体做法，对降低设备维护保养成本、提高维修效率具有重要意义。

【关键词】冶金设备；备件；国产化替代；节能增效
Abstract：In this paper, the author is looking for an answer to the question about spare parts’domestic substitution for large-scale imports of metallurgical equipments.This kinds of equipment are so complicated and there are too many parts in the machine, so it takes us so much money to repair and maintain them. In order to reduce the maintenance cost, we tried our best to find a way. We studied the structure of the machine and combined with the examples, the paper shows us some achievable methods to produce spare parts by machine users but not buying them from machine suppliers. It is proved that has an important significance to reduce maintenance cost and to improve the repair efficiency.
Key words：metallurgical equipment；spare parts；domestic substitution；energy efficiency
为满足我国冶金工业快速发展的需要，冶金行业购置引进的国外先进大型生产设备不断增多。

这些设备在使用过程中，由于设备庞大，结构复杂，部件繁多，要保证设备的正常运转，使用单位必须准备相当数量的备件。

一般来说，从欧美进口的设备，其备件尤其是关键零部件的价格都比较昂贵。

设备使用单位在储备备件时，往往需要较多的周转资金。

为了有效降低设备的维护保养成本，许多单位开展了进口设备关键零部件的国产化替代工作。

本人长期从事进口大型设备的安装调试、管理与维护，在进口设备的备件国产化替代方面进行过尝试，现将这方面的一些心得体会梳理成文，希望能给同行者提供借鉴或参考。

一、大型冶金进口设备关键零部件国产化替代的必要性
目前，我国冶金行业面临“结构调整、节能减排和产品升级”三大任务。

在当前节能增效的大环境下，大型进口设备的维护保养工作的重点之一，应着眼于通
过技术创新改造来降低企业的生产运行成本。

进口设备备件的国产化替代就是技术创新改造的重要举措。

以带材生产设备为例，世界范围内目前比较先进的设备，主要有美国森吉米尔公司（即I2公司）的20辊不锈钢钢带冷轧机、奥地利EBNER公司的立式光亮退火炉生产线、德国B+S公司的拉弯轿直机和精密带材纵剪机、德国SCHAUDT公司的专用轧辊磨床等。

这些设备的备件，如果购置原装件，中间环节比较多，首先是联系接洽，其次是供货商备货，再次是运输途中及出入关，都需要一定的时间。

而这些设备的备件，如果能实现国产加工件替代，不仅减少了外协环节，工作效率也会显著提高。

据粗略估算，仅在时间上就可以节约半个月左右。

从备件成本方面看，欧美进口设备的原装备件价格都比较昂贵，如果能够采用国产件替代，在资金成本上也将能够显著节约。

二、大型冶金进口设备关键零部件国产化替代的一般做法
一般来说，大型冶金进口设备关键零部件的国产化替代可按以下步骤实施。

（一）确定国产化替代的零部件范围
不是所有的部件都可以加工替代，有些核心件如果盲目取代有可能会对设备造成损坏，从而得不偿失。

技术人员应根据设备运行过程中的实际情况，确定哪些零部件需要开展国产化替代，并且能够实现国产化替代。

（二）研究分析原件的材质
确定要开展国产替代的零部件后，要对原件进行透彻分析，关键是要进行材质的理化分析。

根据原件材质的元素组成，结合该零部件的运转情况及其负载情况，来确定替代件的材料。

替代件在材料上，必须能够同时满足该件的力学性能要求和设备的工作环境要求。

（三）开展技术设计
替代件的材质选定后，可参考原件结构开展替代件的技术设计。

设计时，首先要深入分析进口设备的随机技术资料，尤其是要利用好随机图纸。

应结合原件的实际使用情况，对于可能产生的损坏情况更应密切注意，研究确定哪些结构应该保留、改进或重新设计。

基本尺寸设计完毕后，还应根据各零部件间的配合与接触情况、工作环境等因素，确定部件的热处理方法、表面硬度、表面粗糙度以及各部件间的配合公差，最终形成替代件的加工图纸。

（四）加工制造
应严格按照加工图纸要求开展替代件样品试制。

在此环节中，设计人员与加工人员应及时沟通，严格落实好材料处理、加工精度控制等，确保替代件样品的品质和性能。

（五）试用并改进
国产化替代件的样品试制完成后，应比照原件认真核对材质、结构、尺寸等要素。

核对合格后，可开展试用。

试用中，应仔细观察并做好记录。

随着时间的推移，机修人员和设备操作人员要持续观察其使用状况，视情进行修改，保证设备运转自如。

样品试用周期一般不少于3个月，如果设备运转情况稳定，则说明该替代项目成功。

此时，可固化设计图纸，开展批量生产并储备。

三、国产化替代实例
现以从美国I2公司进口的20辊轧机为例，说明国产化替代的具体做法。

（一）确定国产化替代的零部件范围
该轧机设备的工作原理是通过工作辊（2根）、一中间辊（4根）、二中间辊（6根）和背衬辊（8根）等共20个辊的位置和尺寸调整，按照工艺要求对原材料钢带反复轧制，最终形成目标厚度的带材。

该设备使用率高，结构复杂，部件繁多。

经综合分析国产化替代的必要性和技术上实现的可行性，确定初步替代的零部件“一中间联轴器”。

（二）研究确定替代件材质
对原装件的元素成份含量进行理化分析。

其中，轴套主轴为关键件，在对其材质进行理化分析后，选定国产35CrMo作为替代件的产品原料。

轴套主轴的元素成份含量及与替代件成分对比情况见表1。

表1联轴器轴套主轴检验分析数据
35CrMo合金结构钢执行标准是GB/3077-1999，静力强度、冲击韧性及疲劳极限，满足联轴器的相关要求。

经综合分析，联轴器内部的其他部件，例如辊卡子，固定圈，固定销，连接块等小部件均采用40Cr。

轴承铜套采用代号为ZQSn10-1的铸造锡青铜。

（三）开展技术设计
根据“一中间联轴器”的使用条件和性能要求，参考原装件的结构和尺寸，进行样品设计。

经硬度测试机检测，原装件轴套和主轴的HB硬度分别为283和285，国产替代件的加工图纸上要求其HB硬度范围在280~304之间。

“一中间联轴器”主轴设计图样见图1。

图1I2轧机一中间联轴器替代件设计图样
Drawing 1 I2Mill1st Intermediate Thrust Coupling Assembly
（四）加工制造
按照技术设计图样加工制造的联轴器实物见图2。

图2I2轧机的一中间联轴器（上为替代件，下为原装件）
Picture 2Pictures of the 1st Intermediate Thrust Coupling (Upper is the Substitution Coupling and the Other is the One Comes with the Machine) 从外形上看，替代件和原装件有两处明显不同，第一，轴套放置连接块的地
方，原件设计有一个凹槽。

分析这个凹痕槽在设备运转中所起的作用，并考虑到加工工艺问题，替代件的相应部位设计为平面。

第二，替代件上的锁母加厚。

该锁母根据实际使用要求，灵活选用了标准件，能够保证内外径尺寸和中心轴配合良好。

（五）试用并改进
该联轴器样品第一批加工制造了一套4个，经3个多月试用后，使用状态良好，未发现异常情况。

该联轴器的国产化替代件成本约为原装件的十分之一。

要保证设备的正常运转同时能够满足不同工艺带材的生产要求，通常情况下20辊轧机这台设备需要配备5套（20个）这样的联轴器作为备品，这样算来与原装进口件相比，仅一中间联轴器这一种备件可节约资金70余万元，经济效益显著。

四、结语
大型进口冶金设备结构复杂，成本昂贵，做好关键零部件的国产化替代工作，确保其正常运行，对于促进企业节能增效具有重要的作用。

大型进口冶金设备的具体情况千差万别，零部件的国产化替代工作也不可能千篇一律，应针对企业和设备的实际情况，科学合理地确定替代方案，安全稳妥地逐步开展；切忌盲目蛮干，避免产生不必要的损失。

本文在撰写过程中得到了天津冶金集团天材科技发展有限公司韩平高级工程师的指导，在此谨表谢意。

【参考文献】
[1] 中外有色金属材料牌号对照表.
[2] 硬度知识（教科书—金属材料）.
[3]《机械制造工艺》同济大学出版，1986年版.
[4] 张先耀冶金传输原理冶金工业出版社
[5] 沈时英冶金概论冶金工业出版社1988
[6] 薛正良钢铁冶金概论冶金工业出版社2008
[7] 黄希钴钢铁冶金原理（第三版）冶金工业出版社2002
【作者简介】
[1] 刘朝霞，生于1972年，女，硕士，工程师
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。