近日，首鋼技術(shù)研究院金屬3D打印研發(fā)團(tuán)隊(duì)和北京首鋼機(jī)電有限公司工程制造團(tuán)隊(duì)聯(lián)合攻關(guān)，成功將金屬3D打印再制造技術(shù)應(yīng)用于股份公司、京唐公司熱軋產(chǎn)線軋機(jī)牌坊窗口面修復(fù)工作，使設(shè)備使用壽命提高數(shù)倍，實(shí)現(xiàn)了該項(xiàng)技術(shù)在集團(tuán)內(nèi)部從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的新突破。

　　作為工業(yè)4.0最受矚目的技術(shù)之一，金屬3D打印技術(shù)不僅可以直接打印制造復(fù)雜零部件，而且可以對(duì)零部件進(jìn)行修復(fù)、改性，讓廢舊部件“重獲新生”，對(duì)制造業(yè)創(chuàng)新提升和綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，《中國(guó)制造2025》已將3D打印技術(shù)列入重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。目前，金屬3D打印技術(shù)在航空航天、軍工、醫(yī)療等高端制造領(lǐng)域已經(jīng)有成功應(yīng)用，在品質(zhì)、效率、成本上體現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但在鋼鐵領(lǐng)域的應(yīng)用尚不多見(jiàn)，鋼鐵工業(yè)對(duì)成本、效率的苛刻要求和惡劣的服役環(huán)境是金屬3D打印技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)。

　　針對(duì)鋼鐵工業(yè)關(guān)鍵設(shè)備再制造的潛在需求，首鋼技術(shù)研究院科研團(tuán)隊(duì)對(duì)金屬3D打印再制造技術(shù)中的關(guān)鍵問(wèn)題，如粉末粒度分布、顆粒形狀、材料性能，再制造過(guò)程的能量輸入、組織相變、應(yīng)力分布，再制造過(guò)程的前處理和后處理技術(shù)等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。實(shí)驗(yàn)室研發(fā)進(jìn)展順利，但實(shí)際應(yīng)用起來(lái)效果如何尚待實(shí)踐檢驗(yàn)。

　　此時(shí)，首鋼京唐公司提出了2250mm精軋機(jī)F3牌坊修復(fù)的需求，由技術(shù)研究院和機(jī)電公司組成的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)立刻開(kāi)始著手進(jìn)行調(diào)研與準(zhǔn)備工作。

　　傳統(tǒng)的軋機(jī)牌坊修復(fù)方法一般有兩種：一種是機(jī)械加工法，此法只是權(quán)宜之計(jì)，修復(fù)完成一段時(shí)間后牌坊表面又會(huì)受到腐蝕磨損而失效，而且多次機(jī)械加工去除將會(huì)對(duì)牌坊的強(qiáng)度和剛度產(chǎn)生不利影響；另一種是電弧堆焊法，此法一般極少采用，因?yàn)樵趧傂越Y(jié)構(gòu)上進(jìn)行大面積電弧堆焊，焊接殘余應(yīng)力和開(kāi)裂傾向可能會(huì)造成牌坊結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，帶來(lái)較大風(fēng)險(xiǎn)。而此時(shí)則充分顯現(xiàn)出金屬3D打印的優(yōu)勢(shì)，采用這項(xiàng)新技術(shù)完全可以避免傳統(tǒng)修復(fù)方法的缺陷，而且整個(gè)修復(fù)過(guò)程可以對(duì)設(shè)備外形尺寸做到精準(zhǔn)控制，更厲害的在于采用的專(zhuān)用粉末材料可以大大提高牌坊的耐腐性和耐磨性，年腐蝕磨損量在0.1mm以?xún)?nèi)，牌坊在線周期長(zhǎng)達(dá)8—10年，使用壽命實(shí)現(xiàn)大幅倍增。

　　金屬3D打印再制造技術(shù)在牌坊修復(fù)上優(yōu)勢(shì)明顯，但順利落地實(shí)施困難重重。這是該項(xiàng)技術(shù)第一次與產(chǎn)線關(guān)鍵裝備在線結(jié)合，而且由于基地現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)任務(wù)繁重，修復(fù)的時(shí)間窗口只有96小時(shí)，在這96小時(shí)內(nèi)要完成現(xiàn)場(chǎng)工程面加工、現(xiàn)場(chǎng)激光再制造、現(xiàn)場(chǎng)精加工、現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)復(fù)核等一系列步驟。為確保一次成功，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)用了6個(gè)月的時(shí)間將準(zhǔn)備工作做到極致：在使用性能評(píng)估之上的材料選擇，在微觀分析基礎(chǔ)上的粉末供應(yīng)商選擇，開(kāi)展基于牌坊材質(zhì)的再制造工藝窗口界定，反復(fù)多次的離線比例模型修復(fù)演練，預(yù)察可能出現(xiàn)的潛在問(wèn)題并制定解決方案……反復(fù)琢磨、事無(wú)巨細(xì)的大量準(zhǔn)備工作換來(lái)了精軋機(jī)F3牌坊窗口面在線修復(fù)的一次成功，而且比預(yù)定工期整整提前了16個(gè)小時(shí)完成竣工驗(yàn)收，修復(fù)結(jié)果讓現(xiàn)場(chǎng)人員贊不絕口。

　　項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，協(xié)同配合，不斷提升修復(fù)效率，降低修復(fù)成本，后續(xù)在對(duì)股份公司2160mm和京唐公司1580mm等多架軋機(jī)牌坊窗口面的修復(fù)工作中屢次取得成功，該技術(shù)的應(yīng)用為集團(tuán)降本增效、提質(zhì)升級(jí)提供了有力的創(chuàng)新支撐。