Trong các lĩnh vực công nghiệp hóa chất than và vận chuyển đường ống áp suất siêu cao, độ chính xác bề mặt kín của tấm cửa van Φ 200-500mm của van cửa áp suất cao bằng thép crôm molypden (A105N, F91) (yêu cầu độ phẳng ≤ 0,015mm/100mm, độ nhám bề mặt Ra ≤ 0,6 μm) và độ đồng tâm giữa buồng van và mặt bích (≤ 0,025mm) trực tiếp quyết định hiệu suất kín áp suất – loại van này cần chịu được áp suất cao 42MPa và nhiệt độ cao 350℃ trong thời gian dài. Nếu độ chính xác gia công không đạt tiêu chuẩn, sẽ làm tỷ lệ rò rỉ của môi chất (ví dụ như khí tổng hợp từ than thành olefin) vượt quá 0,001% quy định trong tiêu chuẩn API 602, dẫn đến nguy cơ ăn mòn thiết bị hoặc nguy hiểm về an toàn. Khi một nhà sản xuất van cao cấp trong nước gia công loại van cửa này, họ gặp phải nút thắt về quy trình truyền thống: phải trải qua ba công đoạn "tiện ngang phôi sơ bộ buồng van → mài chính xác bề mặt kín cửa van trên máy mài đứng → khoan lỗ bulông mặt bích trên máy khoan cánh tay đòn". Việc kẹp chi tiết nhiều lần khiến độ đồng tâm giữa buồng van và mặt bích vượt quá 0,05-0,07mm, sai số độ phẳng bề mặt kín cửa van ở mức 0,03-0,05mm, tỷ lệ sản phẩm đạt thử nghiệm áp suất chỉ ở mức 88%; Thép crôm molypden (F91) có hàm lượng crôm cao và độ bền chịu nhiệt cao. Tốc độ mài mòn dụng cụ khi cắt gọt cao gấp 2,5 lần so với thép carbon thông thường. Tuổi thọ của dụng cụ hợp kim cứng chỉ đạt 25-30 chi tiết/lưỡi, chi phí dụng cụ cho mỗi van vượt quá 320 nhân dân tệ; Chu kỳ gia công từng chi tiết kéo dài tới 50 phút, rất khó đáp ứng yêu cầu "giao hàng chu kỳ ngắn" của các dự án công nghiệp hóa chất than.
Để khắc phục những khó khăn, công ty đã giới thiệu máy tiện đứng CNC Shenyang Machine Tool CK525 và xây dựng hệ thống gia công chuyên dụng cho van cổng với tính năng "thích ứng vật liệu khó gia công + kiểm soát độ chính xác kín cao áp". Thiết bị sử dụng thân máy đúc gang cường độ cao nguyên khối (độ dày thành đúc 80mm), đã trải qua quá trình khử ứng suất kép gồm "lão hóa tự nhiên trong 12 tháng + lão hóa rung động trong 72 giờ". Kết hợp với thiết kế gối trượt kiểu hộp và dẫn hướng tĩnh áp bốn điểm đỡ, phân bố độ cứng vững được tối ưu hóa thông qua phân tích phần tử hữu hạn. Độ cứng cắt hướng kính đạt 38kN/mm, có thể chịu ổn định lực cắt hướng kính 22kN khi gia công thép crôm-molybdenum; Được trang bị hệ thống CNC Fanuc 31i-B5 và điều khiển vòng kín hoàn toàn bằng thước đo quang (độ phân giải 0,01 μm), thiết bị đạt được độ chính xác định vị ±0,008mm và độ lặp lại chính xác ±0,005mm, đáp ứng chính xác yêu cầu dung sai cấp H6 của bề mặt kín cửa van. Trước đặc tính chịu nhiệt độ cao và dễ biến cứng khi gia công của thép crôm-molybdenum, thiết bị được trang bị trục chính làm mát nội bộ áp suất cao (áp lực làm mát 1,8MPa, lưu lượng 45L/phút) và dụng cụ cắt CBN (cubic boron nitride) hạt siêu mịn (độ cứng HV3200, khả năng chống mài mòn ở nhiệt độ cao tăng 40%), kết hợp với công nghệ "làm mát hỗ trợ sương dầu nhiệt độ thấp" (nhiệt độ vùng cắt được kiểm soát dưới 60℃), hiệu quả ngăn ngừa hiện tượng vỡ mép dao và hình thành phoi.
Các kịch bản sử dụng của khách hàng
Về mặt đổi mới công nghệ, thiết bị đã đạt được bước đột phá trong "gia công chính xác van cửa áp lực cao trong một lần kẹp": tích hợp mâm cặp thủy lực 4 chấu Φ 750mm (lực kẹp lên đến 100kN, phù hợp với thân van từ Φ 200-500mm), turret servo 8 vị trí (thời gian đổi dao 1,4 giây) và cụm khoan tarô chạy theo hướng kính, có thể hoàn thành việc doa chính xác buồng van (độ trụ ≤ 0,006mm), tiện chính xác bề mặt gương kín của tấm cửa van (sử dụng quy trình "tốc độ cắt hằng số + tiến dao vi mô", tốc độ cắt 80-120m/phút, lượng dư tiến dao 0,03-0,05mm, độ phẳng ≤ 0,012mm/100mm), tiện chính xác mặt bích đầu (độ phẳng ≤ 0,018mm) và khoan tarô 8-16 lỗ bulông bích (độ chính xác vị trí ≤ 0,018mm) trong một lần gá. Độ sai lệch tâm 0,08mm, đáp ứng tiêu chuẩn API 602 về độ đối xứng lỗ bulông van. Để đáp ứng yêu cầu về "hiệu ứng gương độ chính xác cao" trên bề mặt kín của tấm cửa van, chúng tôi đã sáng tạo áp dụng quy trình "gia công tinh nhiều lần từng bước": lần đầu tiên loại bỏ 70% lượng dư, lần thứ hai điều chỉnh sai số hình dạng và vị trí với lượng dư tiến dao 0,08mm, lần cuối cùng thực hiện cắt bóng gương với lượng dư tiến dao 0,02mm. Kết hợp với đầu dò đo trực tiếp trên máy Renishaw (độ chính xác đo ± 0,0005mm), thiết bị tự động bù trừ biến dạng nhiệt của chi tiết trong thời gian thực, giúp độ nhám bề mặt kín ổn định ở mức Ra0,4 μm; Đối với việc thay đổi sản xuất các loại van cửa đa thông số (ví dụ như cấp áp suất PN25-PN42), thiết bị được trang bị 35 bộ mẫu thông số công nghệ, giảm thời gian chuyển đổi từ 2 giờ truyền thống xuống còn 18 phút.
Đồ gá đặc biệt ba mặt cho gia công ba phía
Kết quả triển khai hoàn toàn tuân thủ các tiêu chuẩn ngành đối với van áp lực cao: chu kỳ gia công một chi tiết đã được rút ngắn từ 50 phút xuống còn 26 phút, năng lực sản xuất hàng ngày tăng từ 160 đơn vị lên 280 đơn vị; độ ổn định đồng trục giữa buồng van và mặt bích ≤ 0,02 mm, độ phẳng của bề mặt làm kín cửa van ≤ 0,012 mm/100 mm, đáp ứng đầy đủ yêu cầu của API 602 "Van cửa thép nhỏ gọn" và GB/T 12234 "Van cửa thép có nắp van nối bằng bulông cho ngành công nghiệp dầu khí và khí đốt tự nhiên"; tỷ lệ sản phẩm đạt thử nghiệm áp lực tăng từ 88% lên 99,2%, tỷ lệ rò rỉ được kiểm soát dưới mức 0,0008%, đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật "không rò rỉ" của Shell Hóa chất Than; tuổi thọ dụng cụ gia công thép crôm-molybden (F91) được kéo dài thêm 80% (đạt 45-54 chi tiết/lưỡi), chi phí dụng cụ cắt cho mỗi van giảm xuống còn 180 nhân dân tệ; module vận hành và bảo trì thông minh được trang bị trên thiết bị có thể thu thập lực cắt (độ chính xác ±0,5%) và rung trục chính (tần số lấy mẫu 1 kHz) theo thời gian thực. Kết hợp với mô hình dự đoán mài mòn dụng cụ, tỷ lệ sử dụng tổng hợp của thiết bị tăng từ 76% lên 94%, thời gian ngừng hoạt động hàng năm giảm 400 giờ.
CK525 đã hoàn toàn giải quyết được điểm khó trong ngành là 'khó gia công + độ chính xác cao' đối với các van cửa thép crôm molypden áp suất cao. ”Giám đốc kỹ thuật của công ty cho biết, 'Các van cửa của chúng tôi đã được ứng dụng thành công trong các dự án hóa chất than quy mô lớn như Baofeng tại Ninh Hạ và Tianye tại Tân Cương. Không chỉ vượt qua được chứng nhận nhà cung cấp toàn cầu của Shell, mà còn đáp ứng yêu cầu khắt khe 'vận hành liên tục 8000 giờ không cần bảo trì', từ đó thiết lập rào cản kỹ thuật cho chúng tôi trên thị trường phân khúc van áp suất cao'. ”Trường hợp này khẳng định rằng máy tiện đứng CNC đã trở thành thiết bị cốt lõi để đột phá các nút thắt về chất lượng và hiệu quả trong lĩnh vực sản xuất van áp suất cao thông qua sự tích hợp sâu giữa 'gia công tùy chỉnh vật liệu khó gia công, kiểm soát vòng kín độ chính xác kín áp suất cao và tích hợp quy trình hiệu quả'.
EN
