CN101767177B - 通过锻造制造支承支座锻件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锻造技术领域，尤其是涉及一种用于核电站反应堆压力容器的支承支座锻件的锻造方法，该方法具有如下步骤：选择合适的钢锭，在1200℃-800℃的温度范围内，所述钢锭反复镦粗-拔长使锻造比不小于4；之后依次进行锻后热处理、热处理前粗加工、性能热处理、及热处理后机加工，以获得所述的支承支座锻件，本发明的优点是：采用本发明制造的支承支座的实际晶粒度细于5级，各项性能指标均满足RCC-M和ASTM的标准要求，保证了核电站反应堆压力容器用支承支座的使用要求，使其安全性、可靠性大为提升，满足了该类产品的技术需求。
Description
技术领域
本发明涉及锻造技术领域，尤其是涉及一种用于核电站反应堆压力容器的支承支座锻件的锻造方法。
背景技术
近年来，电力紧缺已成为制约中国经济持续高速发展的瓶颈，作为节约能源和调整能源结构的重要举措，核电已纳入了国家电力发展规划。我国核电事业的发展已有三十余年的历史，一直以较小规模核电装备研究与试制为主，没有形成成熟的制造技术和生产装备能力。因此，我国的核电发展正朝向大功率方向发展。
目前，百万千瓦级核电建设项目所使用的大型铸锻件，如用于反应堆压力容器的支承支座锻件，由于其特殊的服役环境，对锻件的性能要求非常高，一般的热处理方法处理不能达到标准。而目前上述核电用支承支座锻件还不能实现国产化，多向国外定购。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种通过锻造制造支承支座锻件的方法，该方法通过准确设定锻造及热处理的时间、温度来制造满足核电站使用需求的支座锻件。
为了解决上述技术问题，本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种通过锻造制造支承支座锻件的方法，其特征在于具有如下步骤：
a)制备和铸造具有如下重量百分比的钢锭：痕量≤C≤0.22％，0.10％≤Si≤0.30％，1.15％≤Mn≤1.60％，痕量≤P≤0.015％，痕量≤S≤0.012％，0.50％≤Ni≤0.80％，痕量≤Cr≤0.20％，0.40％≤Mo≤0.60％，痕量≤V≤0.01％，痕量≤Cu≤0.10％，0.01％≤Al≤0.04％，痕量≤Co≤0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质；
b)在1200℃-800℃的温度范围内，将步骤a)中所述钢锭反复镦粗-拔长使锻造比不小于3，以锻造用于所述支承支座的坯体；
c)在步骤b)中生成的所述坯体表面温度降至350℃前，将所述坯体加热至650℃-660℃的温度范围并保温6h，之后炉冷至280℃-320℃的温度范围并保温4h，之后加热至650℃-660℃的温度范围并保温50h，以少于或等于50℃/h的冷却速度炉冷至400℃后再以少于或等于20℃/h速度炉冷至120℃出炉；
d)对步骤c)中生成的所述坯体进行粗加工；
e)对步骤d)中生成的所述坯体加热至890℃-910℃的温度范围并保温4-4.5h，空冷至不高于250℃后重新加热至890℃-910℃的温度范围并保温1-1.5h，之后水冷至不高于70℃后重新加热至630℃-650℃的温度范围并保温2-2.5h，之后空冷；
f)对步骤e)中所生成坯体进行机加工以制作所述支承支座锻件。
步骤b)的具体步骤是：
1)将所述钢锭加热至800℃，保温4h，之后以100℃/h加热至1200℃，保温2h并拔长出坯；
2)将步骤1)中所生成工件加热至1200℃，保温2h并进行拔长-镦粗，所述镦粗、拔长过程的锻造比为1.5；
3)将步骤2)中所生成工件加热至1180℃，保温2h并镦粗、拔长，所述拔长过程的锻造比为1.4，所述镦粗过程的锻造比为1.5；
4)将步骤3)中所生成工件加热至1180℃，保温2h并拔长，所述拔长过程的锻造比为1.8；
5)将步骤4)中所生成工件加热至1180℃，保温2h并拔长，所述拔长过程的锻造比为1.7。
步骤c)中第一次炉冷方式为打开烟道炉门任所述坯体在炉内自然冷却。
步骤e)中所述坯体出炉后，运送至冷却介质时间不超过55s。
步骤e)中水冷的具体方法是：所述坯体浸入水槽内，浸入深度不少于1.5M并做往复运动，所述水槽开启循环水，其内水温不高于50℃。
采用所述方法所制得锻件在室温下，其拉伸强度为609-619Mpa，其0.2的屈服强度不小于504Mpa，其延伸率δ不低于29％。
一种支承支座锻件，其特征在于其是根据以上方法中任何一项制作而成。
所述支承支座锻件用于核电站反应堆压力容器。
所述支承支座具有一长度为1850mm、宽度为550mm的长方形底座，所述底座上侧居中设有突出部，所述突起部至支承支座锻件的高度为260mm，所述突出部的中间位置处设有一长为820mm、深为130mm的凹槽。
本发明的有益效果是：采用本发明制造的支承支座的实际晶粒度细于5级，各项性能指标均满足RCC-M和ASTM的标准要求，保证了核电站反应堆压力容器用支承支座的使用要求，使其安全性、可靠性大为提升，满足了该类产品的技术需求。
附图说明
图1是本发明实施例1支承支座成品侧视图；
图2是本发明实施例1支承支座成品俯视图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-2所示，本发明所制造之支承支座具有一个长方形底座，该长方形底座的长度为1850mm、宽度为550mm、高度为80mm。底座上侧居中设有一个截面为等腰梯形的突出部，该突起部长度为1080mm，其两侧面与底座构成45°夹角，其顶端至支承支座锻件底面的高度为260mm，所述突出部的中间位置处设有一长为820mm、深为130mm的凹槽，该支承支座的重量为1155KG。
由于锻件的尺寸、重量及其选用的材料决定着锻造工艺各个参数的选择，所以针对上述的支承支座，以下实施例对于该支承支座的制造工艺进行详细描述。
实施例1：本实施例中制造工艺的要求为：
1.材料选择：
选择24″方锭，3670Kg/支，该24″方锭的化学成分应符合以下的规定：
痕量≤C≤0.22％，0.10％≤Si≤0.30％，1.15％≤Mn≤1.60％，痕量≤P≤0.015％，痕量≤S≤0.012％，0.50％≤Ni≤0.80％，痕量≤Cr≤0.20％，0.40％≤Mo≤0.60％，痕量≤V≤0.01％，痕量≤Cu≤0.10％，0.01％≤Al≤0.04％，痕量≤Co≤0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.锻造：
锭头、锭尾切除百分比：钢锭切头17％，切尾8％。
a)将钢锭加热至800℃，保温4h，之后以100℃/h加热至1200℃，保温2h并拔长出坯。
b)将工件加热至1200℃，保温2h并进行拔长-镦粗，所述镦粗、拔长过程的锻造比为1.5。
c)将步骤a)中所生成工件加热至1180℃，保温2h并镦粗、拔长，所述拔长过程的锻造比为1.4，所述镦粗过程的锻造比为1.5。
d)将步骤b)中所生成工件加热至1180℃，保温2h并拔长，所述拔长过程的锻造比为1.8。
e)将步骤c)中所生成工件加热至1180℃，保温2h并拔长，所述拔长过程的锻造比为1.7。
3.锻后热处理：在坯体表面温度降至350℃前，将所述坯体加热至650℃的温度范围并保温6h，之后炉冷至280℃的温度范围并保温4h，之后加热至650℃的温度范围并保温50h，以少于或等于50℃/h的冷却速度炉冷至400℃后再以少于或等于20℃/h速度炉冷至120℃出炉
操作要点：
a.锻件锻后在热态下送到热处理，并在锻件表面温度不低于350℃前装炉后加热。
b.在第一阶段加热保温结束后炉冷(1)，容许打开烟道炉门任工件在炉内自然冷却。
4.热处理前粗加工：锻后热处理结束后粗加工至热处理前粗加工尺寸。
5.性能热处理：将坯体加热至890℃的温度范围并保温4h，空冷至不高于250℃后重新加热至890℃的温度范围并保温1h，之后水冷至不高于70℃后重新加热至630℃的温度范围并保温2h，之后空冷。
操作要点：
1.工件出炉后，将工件吊运至冷却介质时间不超过55秒。
2.工件入水冷却时，开启循环水，水量尽可能开大；水温≤50℃。
3.将工件浸入水槽，浸入深度≥1.5M并来回运动。
6.热处理后机加工：坯体进行机加工以制作所述支承支座锻件，要求表面粗糙度≤6.3μm。对于缺陷区域的去除，只允许用磨削方法清除缺陷，缺陷清除后，锻件尺寸应保持在公差之内。不允许进行任何焊补。
实施例2：本实施例中制造工艺的要求为：
1.材料选择：
选择24″方锭，3670Kg/支，该24″方锭的化学成分应符合以下的规定：
痕量≤C≤0.22％，0.10％≤Si≤0.30％，1.15％≤Mn≤1.60％，痕量≤P≤0.015％，痕量≤S≤0.012％，0.50％≤Ni≤0.80％，痕量≤Cr≤0.20％，0.40％≤Mo≤0.60％，痕量≤V≤0.01％，痕量≤Cu≤0.10％，0.01％≤Al≤0.04％，痕量≤Co≤0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.锻造：
锭头、锭尾切除百分比：钢锭切头17％，切尾8％。
f)将钢锭加热至800℃，保温4h，之后以100℃/h加热至1200℃，保温2h并拔长出坯。
g)将工件加热至1200℃，保温2h并进行拔长-镦粗，所述镦粗、拔长过程的锻造比为1.5。
h)将步骤a)中所生成工件加热至1180℃，保温2h并镦粗、拔长，所述拔长过程的锻造比为1.4，所述镦粗过程的锻造比为1.5。
i)将步骤b)中所生成工件加热至1180℃，保温2h并拔长，所述拔长过程的锻造比为1.8。
j)将步骤c)中所生成工件加热至1180℃，保温2h并拔长，所述拔长过程的锻造比为1.7。
3.锻后热处理：在坯体表面温度降至350℃前，将所述坯体加热至660℃的温度范围并保温6h，之后炉冷至320℃的温度范围并保温4h，之后加热至660℃的温度范围并保温50h，以少于或等于50℃/h的冷却速度炉冷至400℃后再以少于或等于20℃/h速度炉冷至120℃出炉
操作要点：
a.锻件锻后在热态下送到热处理，并在锻件表面温度不低于350℃前装炉后加热。
b.在第一阶段加热保温结束后炉冷(1)，容许打开烟道炉门任工件在炉内自然冷却。
4.热处理前粗加工：锻后热处理结束后粗加工至热处理前粗加工尺寸。
5.性能热处理：将坯体加热至910℃的温度范围并保温4.5h，空冷至不高于250℃后重新加热至910℃的温度范围并保温1.5h，之后水冷至不高于70℃后重新加热至650℃的温度范围并保温2.5h，之后空冷。
操作要点：
1.工件出炉后，将工件吊运至冷却介质时间不超过55秒。
2.工件入水冷却时，开启循环水，水量尽可能开大；水温≤50℃。
3.将工件浸入水槽，浸入深度≥1.5M并来回运动。
6.热处理后机加工：坯体进行机加工以制作所述支承支座锻件，要求表面粗糙度≤6.3μm。对于缺陷区域的去除，只允许用磨削方法清除缺陷，缺陷清除后，锻件尺寸应保持在公差之内。不允许进行任何焊补。
实施例3：本实施例中制造工艺的要求为：
1.材料选择：
选择24″方锭，3670Kg/支，该24″方锭的化学成分应符合以下的规定：
痕量≤C≤0.22％，0.10％≤Si≤0.30％，1.15％≤Mn≤1.60％，痕量≤P≤0.015％，痕量≤S≤0.012％，0.50％≤Ni≤0.80％，痕量≤Cr≤0.20％，0.40％≤Mo≤0.60％，痕量≤V≤0.01％，痕量≤Cu≤0.10％，0.01％≤Al≤0.04％，痕量≤Co≤0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.锻造：
锭头、锭尾切除百分比：钢锭切头17％，切尾8％。
k)将钢锭加热至800℃，保温4h，之后以100℃/h加热至1200℃，保温2h并拔长出坯。
l)将工件加热至1200℃，保温2h并进行拔长-镦粗，所述镦粗、拔长过程的锻造比为1.5。
m)将步骤a)中所生成工件加热至1180℃，保温2h并镦粗、拔长，所述拔长过程的锻造比为1.4，所述镦粗过程的锻造比为1.5。
n)将步骤b)中所生成工件加热至1180℃，保温2h并拔长，所述拔长过程的锻造比为1.8。
o)将步骤c)中所生成工件加热至1180℃，保温2h并拔长，所述拔长过程的锻造比为1.7。
3.锻后热处理：在坯体表面温度降至350℃前，将所述坯体加热至655℃的温度范围并保温6h，之后炉冷至300℃的温度范围并保温4h，之后加热至655℃的温度范围并保温50h，以少于或等于50℃/h的冷却速度炉冷至400℃后再以少于或等于20℃/h速度炉冷至120℃出炉
操作要点：
a.锻件锻后在热态下送到热处理，并在锻件表面温度不低于350℃前装炉后加热。
b.在第一阶段加热保温结束后炉冷(1)，容许打开烟道炉门任工件在炉内自然冷却。
4.热处理前粗加工：锻后热处理结束后粗加工至热处理前粗加工尺寸。
5.性能热处理：将坯体加热至900℃的温度范围并保温4.25h，空冷至不高于250℃后重新加热至900℃的温度范围并保温1.25h，之后水冷至不高于70℃后重新加热至640℃的温度范围并保温2.25h，之后空冷。
操作要点：
1.工件出炉后，将工件吊运至冷却介质时间不超过55秒。
2.工件入水冷却时，开启循环水，水量尽可能开大；水温≤50℃。
3.将工件浸入水槽，浸入深度≥1.5M并来回运动。
6.热处理后机加工：坯体进行机加工以制作所述支承支座锻件，要求表面粗糙度≤6.3μm。对于缺陷区域的去除，只允许用磨削方法清除缺陷，缺陷清除后，锻件尺寸应保持在公差之内。不允许进行任何焊补。
采用上述3个实施例中的技术方案制作完成后，对于锻件进行测试得到下表中所示数据：
力学性能
金相检验
晶粒度
锻件材料晶粒度的评定根据ASTM E112的规定进行，锻件的实际晶粒度细于5级。
非金属夹杂物
按ASTM E45标准测定锻件的非金属夹杂物级别，评定结果满足如下规定：
A类(硫化物类)≤1.5级；
B类(氧化铝类)≤1.5级；
C类(硅酸盐类)≤1.5级；
D类(球状氧化物类)≤1.5级。
Claims (7)
1.一种通过锻造制造支承支座锻件的方法，其特征在于具有如下步骤：
a)选择具有如下重量百分比的钢锭∶痕量≤C≤0.22％，0.10％≤Si≤0.30％，1.15％≤Mn≤1.60％，痕量≤P≤0.015％，痕量≤S≤0.012％，0.50％≤Ni≤0.80％，痕量≤Cr≤0.20％，0.40％≤Mo≤0.60％，痕量≤V≤0.01％，痕量≤Cu≤0.10％，0.01％≤Al≤0.04％，痕量≤Co≤0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质；
b)在1200℃-800℃的温度范围内，将步骤a)中所述钢锭反复镦粗-拔长使锻造比不小于4，以锻造用于所述支承支座的坯体；
c)在步骤b)中生成的所述坯体表面温度降至350℃前，将所述坯体加热至650℃-660℃的温度范围并保温6h，之后炉冷至280℃-320℃的温度范围并保温4h，之后加热至650℃-660℃的温度范围并保温50h，以少于或等于50℃/h的冷却速度炉冷至400℃后再以少于或等于20℃/h速度炉冷至120℃出炉；
d)对步骤c)中生成的所述坯体进行粗加工；
e)对步骤d)中生成的所述坯体加热至890℃-910℃的温度范围并保温4-4.5h，空冷至不高于250℃后重新加热至890℃-910℃的温度范围并保温1-1.5h，之后水冷至不高于70℃后重新加热至630℃-650℃的温度范围并保温2-2.5h，之后空冷；
f)对步骤e)中所生成坯体进行机加工以制作所述支承支座锻件。
2.根据权利要求1所述的一种通过锻造制造支承支座锻件的方法，
其特征在于步骤b)的具体步骤是：
1)将所述钢锭加热至800℃，保温4h，之后以100℃/h加热至1200℃，保温2h并拔长出坯；
2)将步骤1)中所生成工件加热至1200℃，保温2h并进行拔长-镦粗，所述镦粗、拔长过程的锻造比为1.5；
3)将步骤2)中所生成工件加热至1180℃，保温2h并镦粗、拔长，所述拔长过程的锻造比为1.4，所述镦粗过程的锻造比为1.5；
4)将步骤3)中所生成工件加热至1180℃，保温2h并拔长，所述拔长过程的锻造比为1.8；
5)将步骤4)中所生成工件加热至1180℃，保温2h并拔长，所述拔长过程的锻造比为1.7。
3.根据权利要求1所述的一种通过锻造制造支承支座锻件的方法，其特征在于步骤c)中第一次炉冷方式为打开烟道炉门任所述坯体在炉内自然冷却。
4.根据权利要求1所述的一种通过锻造制造支承支座锻件的方法，其特征在于其特征在于步骤e)中水冷的具体方法是：所述坯体浸入水槽内，浸入深度不少于1.5m并做往复运动，所述水槽开启循环水，其内水温不高于50℃。
5.根据权利要求1所述的一种通过锻造制造支承支座锻件的方法，其特征在于采用所述方法所制得锻件在室温下，其拉伸强度为609-619Mpa，其0.2的屈服强度不小于504Mpa，其延伸率δ不低于29％。
6.一种支承支座锻件，其特征在于其是根据权利要求1至5中任何一项所述的方法制作而成。
7.根据权利要求6所述的一种支承支座锻件，其特征在于所述支承支座锻件用于核电站反应堆压力容器。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |