用于 SSAB 钢铁生产的新一代燃烧头

德尔瓦和 EOS 用铜为调幅技术铺平道路

2025 年 9 月 1 日 | 阅读时间：5 分钟

完美是好的敌人：这或许正是芬兰钢铁生产商SSAB为其燃气刨床开发全新燃烧器头时的座右铭。为实现这一目标，SSAB联系了增材制造专家、Delva Oy公司首席技术官Markku Lindqvist。技术服务公司Etteplan也参与其中，协助完成燃烧器头的模拟与设计工作。任务目标：突破旧式燃烧器头设计局限，提升产量并改善质量。如今，通过紧密协作与增材制造铜部件的独特特性，项目成果远超预期。

钢铁生产面临的挑战：产出率、质量和可持续性

SSAB是一家专注于高强度钢及相关服务的全球钢铁企业。在该公司位于芬兰拉赫的生产基地，某工厂采用气动刨床对钢坯进行表面平整处理，以消除表面缺陷，为后续板材制造做准备。传统工艺下，钢坯表面粗糙且存在大量深沟槽。为提升产品质量并减少废料，SSAB致力于优化生产流程。

"在我们的第一次讨论中，SSAB 告诉我们他们希望开发一种新型燃烧器头。它应该具有优化的气体流量，从而在质量和生产率方面取得更好的效果。"
Markku Lindqvist，芬兰 Delva Oy 公司首席技术官

在项目开始时，还不清楚如何才能满足这些要求。这时，Delva 联系了埃特博朗公司，请其帮助设计和模拟新的燃烧器。德尔瓦、埃特普朗和 SSAB 开始了令人兴奋的调幅之旅。当时，没有人预见到可持续发展将在许多方面成为游戏的一部分。

联合铜上午： 放弃不是办法

从金属增材制造角度来看，激光粉末床层熔融技术适用于多种材料，可以生产出复杂几何形状的精密部件，且无接缝。"这也是我们在 SSAB 公司应用的目标，"Lindqvist 解释说。"然而，使用镍基合金制造的第一批燃烧器头原型无法承受 SSAB 应用中极其恶劣的环境。我们认为铬镍铁合金 718 是一种高温合金，将是一种很好的材料选择"。第一次测试后了解到，耐高温并不是问题所在，主要的材料特性是导电性。这时，问题出现了，使用铜合金 CuCrZr 能否解决这个问题。

铜具有许多优点，例如高柔软性、可塑性和导热性。然而，长期以来，人们一直没有找到合适的 AM 工艺来处理这种材料，并获得可靠、可重复的结果。2024 年，EOS 推出了一种新型纯铜材料，并利用EOS M 290 1kW 系统解决了热管理和零件分辨率等核心问题。"第一次测试时，我们还没有 EOS 杀手级设备"，Markku 说。"因此，我们与 EOS 密切合作，很快就意识到铜 AM 可以解决我们的所有问题"。

在第一次铜测试中，燃烧器头的顶部用 CuCrZr 制作，较小的通道用 316L 制作。铜 "唇 "是直接在增材制造 316L 的顶部制造的。"我们希望确保最小的 0.7 毫米通道保持畅通，而且当时我们在铜材料方面没有太多经验"。经过一些设计改进和现场测试后，整个部件都可以用铜制造，包括层厚为 80 µm 的 0.7 mm 沟道。"SSAB 公司一直保持着非常开放的态度，我很高兴我们取得了成功"。

"在最初的测试中，我们还没有 EOS killer 机器。因此，我们与 EOS 密切合作，很快就意识到铜 AM 可以解决我们所有的问题。SSAB 自始至终都非常开放，我很高兴我们取得了成功。"
Markku Lindqvist，芬兰 Delva Oy 公司首席技术官

在各个层面都有益处：不仅仅是一个新的燃烧头

与此同时，Delva 投资购买了一台 AMCM M 290-21kW 千瓦设备，配备两台 1 千瓦激光器，并开始投入生产。此外，Delva 还设计并优化了通向燃烧器头的管道。增材制造和混合打印发挥了关键作用。如今，14 台打印铜燃烧器在 SSAB 的燃气刨床中并肩工作。其中一个最明显的优点是采用新设备生产的钢坯表面光滑，从而提高了产量。这两点都与复杂几何形状的通道改善了气体流动有关。"此外，我们的燃烧器重 6.7 千克，与旧型号的 12.9 千克相比重量更轻"，Markku 说。"整个系统工作时的振动更小--我们说的是重达数吨的重型组件。因此，振动小意味着机器的疲劳度低，从而提高了耐用性"。此外，燃烧器的使用寿命更长，无需任何维护。

通过提高生产效率，还将减少二氧化碳排放量。估计每年可减少 14,000 至 30,000 吨，并将在未来几个月内得到验证。每年减少多达 30,000 吨的二氧化碳排放量，相当于消除了整个小镇（大约相当于瑞士圣莫里茨的面积）每年的碳足迹。Markku 补充说："换个角度计算，每年可节省 500 万欧元，这才是真正的可持续发展"。由于新的打印头是一体式的，因此也消除了因泄漏而造成的停机维护工作。"使用寿命更长是一个很好的改进。我们不需要对机器进行维护，生产就可以继续进行"，SSAB 公司的维护人员评论道。Markku Lindqvist 提到的最后一个优点是交货时间短，仅需两周，而传统的燃烧器头则需要两个月，而且组件价格与传统制造的燃烧器头相当。

回顾过去，展望未来：为下一个项目做好准备

"这是一段相当漫长的旅程"，Markku Lindqvist 回忆道。"但成功的秘诀在于，我们能够在每一步都发现问题并解决问题，从而迈出下一步--这要归功于与 SSAB 和埃特博朗公司非常良好和密切的合作。最终产品仍在进行最后的微小调整，以达到最佳效果。Delva 驯服了铜 AM 野兽，这为其他项目打开了大门。"铜的行为如此不同--让我们看看未来我们能利用我们获得的所有技术诀窍做些什么"。最有趣的应用之一将是热交换器的开发，这将受益于完全自由的几何形状以及最大传导性和生产率之间的完美平衡。

进一步了解 Delva 和我们的制造合作伙伴：