中冶精锻大型多向模锻件及重型装备产业基地工程设计

３ 工程设计创新点及亮点
本工程设计在国际上无成熟经验可借鉴的情况下，遵循 先进适用、 解决当前 、 兼顾发展 、 经济可行的原则， 科学合理、 在总图布局、 厂房建筑功能组合 、 结构形式 、 生产工艺布局和 制造工艺选择、动力站房及辅助设施集成等方面进行创新设 计， 采用多项国际先进 、 国内首创的设计技术， 解决诸多关键 工程设计创新点及亮点有以 设计难点， 满足了项目建设目标。 下几个方面。
通过在加氢阀门和核电阀门行业的实际应用证明，高端 阀门阀体采用多向模锻毛坯与采用铸件和锻焊结构件毛坯相 比具有不可比拟的优点，能有效提高阀门的制造质量和使用 节材效果显著， 可替代进口高端锻件。 性能， 节能、 3.2.2 采用技术先进的三维设计软件 本工程采用 BIM 三维设计软件进行三维可视化设计， 多 向模锻液压机及附属设备三维设计模拟图如图 5 所示。各专 36
业通过建立三维设计模型， 实现了在设计过程中随时 、 精确地 电、 水、 暖通及动力等专 进行碰撞检测， 可以有效地检测出机、 业管道之间碰撞以及管道与结构构件和设备的碰撞问题， 从 而优化设计方案， 保证设计质量， 避免了后续现场施工过程中 的管线调整， 加快了施工进度， 降低了施工投资， 也方便后期 运行期间设备和各种管线的维护和保 养。
刘苏
(中国中元国际工程有限公司,北京 100089 ) LIU Su
(Ippr Internationat Engineering Co.Ltd.,Beijing100089,China) 从中冶精锻大型多向模锻件及重型装备产业基地工程设计简介入手， 论述了项目设计技术特点及难点， 并针对这些技术 【摘 要】 本项目的设计体现了对重大工程特别是大型多向 难点一一介绍了设计中采取的创新技术和手段， 以及取得的技术成果及应用效果。 模锻件及重型装备产业基地设计核心的掌控， 具有一定的参考价值和借鉴作用。 This paper start to introduce from the engineering design of MCC GROUP FORGING CO. Large multi-directional forging and 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】 heavy engineering equipment industry base， discussed on the project design characteristics and difficulties at first. For solve these technical difficulties introduced design techniques ,artifices， technological achievements and application results taken by IPPR Co. ,This project reflects the IPPR Co. on Large-scale projects especially for large-scale multi-directional forging and heavy equipment industry base core of the control design, has a certain reference value. 大型多向模锻件； 重型装备； 工程设计 【关键词】 large multi-directional forging; heavy equipment; engineering design 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】
大型模锻件和重型装备产品技术具有国际先进水平， 研 厂房 制生产所需占地面积大， 耗能设备多， 对生产工艺技术 、
34
建筑与结构设计
Architectural and Structural Design
起重等级和公用配套设施要求高。 一期工程涉及全厂性生产、 办公和公用辅助设施建设，生产设施包括重型装备和模具制 造、 热处理和模锻中试生产。 本项目建设厂址地处唐山市， 自然条件恶劣， 属地震多发 地带， 冬季寒冷， 夏季降水集中， 日最大降水量大 。 受厂区地 块、 自然和市政配套条件的限制， 厂区雨水工程只能与其东侧 的市政管线相接， 雨水排放管线较长， 一期工程设计既要满足 当期产品研制生产需要， 又要统筹兼顾发展， 需预留与后续工 程建设的接口。若按传统的设计方式， 会存在建设占地多， 厂 房吊车等级高、 能源和材料消耗大， 运行费用高， 厂区雨水排 放管线难与市政管线顺利相接等问题。本项目对工程设计技 难度大。 术要求高、 根据地块形状、 生产工艺流程， 为了达到物流短捷和节约 用地的目的， 本设计将全部生产功能集中于一座联合厂房内， 各种站房齐全， 工程设计复 所需燃料动力品种多达 10 余种， 杂， 难度极大。
艺模拟分析和比较，并通过 1∶2.7 缩比样机进行多向模锻成
可靠的大型多向模锻件生产工艺， 型实验研究， 制定出稳定 、 实现了多型腔、 复杂零件的锻造成型目标。 通过模拟和试验证明，采用多向模锻工艺制造的阀体锻
Á
75×2 167×2 124 3 569 300×2 327×2 265 5 230 /% 450 75.0 320 48.9 141 53.2 1 661 31.8 1 184 000 2 354 465 48.9 11.4 1 235 800 2 419 800 18 342 602 20 697 067
图 ５ 多向模锻液压机及附属设备三维设计模拟图 联合厂房功能组成如表 3 所示。 3.3.2 创新联合厂房建筑结构形式 将模锻压机基础与厂房钢柱基础联合布置和上部结构尽 量脱开的形式， 将结构变形沉降差控制在合理安全的范围内， 解决了两种不同结构形式的变形协调问题，也降低了厂房用 钢量。本厂房与同行业和二十二冶集团在曹妃甸建设的同类
生产线也是世界上技术最为先进的多向模锻生产线 （见图 2 ） 。
wk.baidu.com
图 ２ 多向模锻生产线 3.1.2 采用创新性的原位缠绕和安装工艺技术 采用原位安装工艺方法 （见图 3 ） ， 即利用国内首创的液压 顶升翻转装置，使本工程设计的联合厂房在最大起重能力只 有 75t 的情况下，实现了方便快速完成质量高达 300t 的多向 模锻液压机机架的制造和安装 （本工程中 制 造 和 使 用 的 40MN 和 120MN 多 向 模 锻 液 压 机 机 架 质 量 分 别 为 90t 和 300t ） 。 采用预应力钢丝预缠绕技术 （见图 4 ） ， 提高了重型装备 产品的工艺性能， 使机架结构简化， 瘦身减重， 节约占地， 厂房 起质等级从 300t 降至 75t， 厂房高度降低， 基础及梁柱截面变
【中图分类号】 TU273
【文献标志码】 A
【文章编号】 1007-9467 （2014 ） 12-0034-04
【DOI】 10.13616/j.cnki.gcjsysj.2014.12.004
１ 项目简介
中冶精锻大型多向模锻件及重型装备产业基地 （以下简 称产业基地， 鸟瞰图见图 1 ） 是中国第一个自主研制生产多向 模锻件和重型装备的产业基地，由中国二十二冶集团有限公 司 （以下简称二十二冶集团） 出资建设， 是河北省重点建设工 程， 也是二十二冶集团延伸自身产业链、 从冶金向机械制造业 转型的标志性工程。 产业基地占地 240 751 m2， 建筑面积 121 444 m2； 地块长 556m， 宽 339m。 规划分三期建设。 本设计为一期工程设计， 包 括联合厂房、 办公楼 、 技术研发中心 、 倒班宿舍及食堂及全厂
工程建设与设计
Construction & Design For Project
小， 使厂房用钢量降低， 同时使厂房体量变小， 减少了通风量
和供热量， 降低联合厂房造价， 减少运行费用。采用原位缠绕
安装工艺技术与常规工艺后，厂房造价及能耗对比如表 1 所 示。
表 １ 采用创新工艺技术后厂房造价和能耗对比
造毛坯与开式模锻工艺相比 (见表 2)， 性优质好, 尺寸精度高， 节能节材。 表 ２ 多向模锻阀体锻坯与开式模锻阀体锻坯技术性能比 较
@ABC EFGH JABC ;MNO STUV WOEN \]5^’ _‘;a 20% !"#$%&’()*+,-./ 012 34526789:;<=>? D 37.8% D 1I2 H 3in j_ D 50%KL eklc PQ 1I2 R D 40%KL ENXYZ[PQ 70%KLYC 20%KLbc’d8EN5^Yef_‘ghiY;a 30%KL
所、 液压站 、 高压除磷泵房 、 空压站 、 汇流排间等 10 多种动力
、 4 层辅助生产及办公用房， 厂房功能多样和复杂程度超 站房 ） 过一个传统的机械工厂， 在国内机械制造业中前所未有。采用
联合厂房， 不仅节省用地， 而且使多向模锻件和重型装备的生 产工序紧凑、 物流顺畅， 运距短， 利于安全生产； 各种公用配套 站房置于负荷中心， 管线短， 线损小， 节能节材， 运行费用低。
３．３ 创新建筑功能组合和结构形 式
4567 8 3 700h 9: 3.3.1 创新生产建筑功能组合 45678 根据产品生产工艺要求、 各生产车 3 700h ;)*<=% & >?@ABCD 间物流联系，将多种生产功能通过创新
性组合， 集中设置在一座联合厂房内， 包括： 重型装备制造 （下 料、 焊接和装配 ） 、 模具制造 （特种加工、 机械加工、 模具装配调 、 热处理 、 多向模锻件制造及各种公用配套站房 （变配电 试）
工程建设与设计
Construction & Design For Project
中冶精锻大型多向模锻件及重型装备产业基地工程设计
The Engineering Design of MCC GROUP FORGING Co. Large Multi-directional Forging and Heavy Engineering Equipment Industry Base

/t !" #$/kW %&’( $/ (kg/m ) %&)*+,-./ /m0 / !"12 /(kW3h) 7"12/(kW3 h)
３．２ 创新设计方法
3.2.1 计算机模拟与缩比样机试验相结合
在多向模锻工艺方案的制定过程中，利用计算机模拟软 件系统， 对 3～12in(1in=25.4mm)阀门阀体进行的多向模锻工
性公 用配套设施， 建 筑 面 积 67 713 m2 ， 年 产 大型模锻件 55 000t， 重型装备 6 300t。
图 １ 产业基地鸟瞰图
２ 项目特点及难点
（１９６４～ ） ， 女， 河北辛集人， 高级工程师， 从事工程 【作者简介】 刘苏 设计 、 工程咨询和行业规划与研究， （电子信箱） ｌｉｕｓｕ３２８２＠ｓｉｎａ． ｃｏｍ 。
建筑与结构设计
Architectural and Structural Design
厂房相比用钢量分别低 14.5%和 27.5%。 表 ３ 联合厂房功能组成
３．１ 创新工艺设计
3.1.1 在国内首创多向模锻成线生产工艺 联合厂房内配置自制的在国内甚至世界上首台套的 40MN 和 120MN 多向模锻液压机、 机器人、 加热装置、 高压水 除磷装置及锻后处理设备等，组成国内第一条以阀门多向模 锻件为主的中试生产线 。 该生产线具有精密 、 高效 、 节能 、 安 全、 环保、 适应性强的特点， 既能满足模锻件新产品中试需要， 为大型多向模锻件制造工艺提供试验数据和技术保障，又可 用于定型产品的批量生产。 线上配置高压水除磷系统， 自动去 除模锻件表面氧化皮， 保证了锻件质量； 除磷系统配置水处理 装置，实现了水的循环使用；在多向模锻液压前后配置机器 人， 既保证产品质量、 效率高， 又减轻了操作人员劳动强度。 该 图 ４ 机架现场缠绕图 35 图 ３ 机架原位安装图