CN102019337A - 一体化顶盖成形的碾压方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化顶盖成形的碾压方法，第一步，镦粗；第二步，拔长、气割下料；第三步，镦粗；第四步，碾压成型；第五步，平整；在锻压过程中严格控制温度，使锻件温度始终保持在850～1240℃的范围内，并保证每一锻造步骤的锻造比。本发明能使锻压后的锻件不易产生裂纹，壁厚均匀，锻件材料致密，成分均匀，金属流线分布合理，性能稳定。适用于核电大锻件封头的成形。

Description

一体化顶盖成形的碾压方法

技术领域

本发明涉及加工核电大锻件封头的锻造工艺方法，特别是涉及一种用于AP1000(第三代先进压水堆)核电一体化顶盖成形碾压方法。

背景技术

目前，全球核电已进入了一个高速发展时期，为了改善能源结构，各工业发达国家和发展中国家都在积极致力于核电的发展。美国把扩大核能作为国家能源政策的重要组成部分，在役的100多座核电站有相当部分需要进行更新换代。俄罗斯制定了较大规模的核电计划，已有5座机组在建设中。日本政府提出核电立国，计划在2010年前新建13座核电站，2011年后，再建7座核电站。亚洲除中国、日本、韩国外还有11个国家分别提出要发展核电。2020年前，全球每年至少需要二十多套核电锻件，市场前景非常广阔。

中国虽已从法、美等发达国家引进了先进的核电设计、制造技术、但却因为种种原因无法引进核电锻件的制造技术，甚至无法及时从国外采购锻件。所以只有通过原始创新，研制出超大型锻件才能真正实现大型先进压水堆核电的国产化。

因此，中国正在积极研究核电大锻件封头的成形技术，突破高品质大锻件成形工艺自主创新开发的科技攻关。其中，封头类锻件的冲压成形一直是难点之一。

由于整体封头制造难度很大，而这种封头的结构设计代表当今压力容器封头的发展方向，目前国内各制造厂家还没有成功开发出一体化顶盖的制造技术，国际上也只有日本、韩国等少数发达国家拥有这种锻件的成形技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种类似于封头成形的一体化顶盖成型的碾压方法，使碾压成型后的锻件材料致密，成分均匀，金属流线分布合理，性能稳定。

为解决上述技术问题，本发明的一体化顶盖成形的碾压方法包括如下步骤：

第一步，镦粗；将双真空钢锭加热至1220℃，经过镦粗使其锭身高度由4330mm变为2700±50mm，锻造比达到1.5以上；镦粗过程中使双真空钢锭的温度始终保持在850～1220℃范围内；

第二步，拔长、气割下料；将双真空钢锭的温度加热至1220℃，拔长锭身至5960±50mm，锻造比达到2以上；然后将双真空钢锭底端去除一段，使锭身高度变为5350±50mm；

第三步，镦粗；将双真空钢锭的温度加热至1240℃镦粗，使其高度由5350mm变为2350±50mm，锻造比达到2以上；镦粗过程中使双真空钢锭的温度始终保持在850～1240℃的范围内；

第四步，碾压成型；将双真空钢锭加热至1200℃，再放置到模具上碾压成型；

第五步，平整；将双真空钢锭加热至1200℃，再放置到模具上进行平整。

一体化顶盖的形状为一个具有高830mm法兰的封头。由于采用本发明的方法在锻压过程中严格控制温度，使锻件温度始终保持在850～1240℃范围内，并保证每一锻造步骤的锻造比，因此锻压后的工件不易产生裂纹，壁厚均匀，锻件材料致密，成分均匀，金属流线分布合理，性能稳定。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是一体化顶盖碾压上模具示意图，其中图1b是图1a的侧视图；

图2一体化顶盖碾压下模具示意图；

图3是双真空钢锭示意图；

图4是经过镦粗的锻件示意图；

图5是经过拔长的锻件示意图；

图6是经过镦粗的锻件示意图；

图7是一体化顶盖碾压成型示意图；

图8是锻件经过平整后的示意图；

图9是经过碾压成型平整后的锻件示意图。

具体实施方式

AP1000(第三代先进压水堆)一体化顶盖采用《ASME规范》SA-508中Grade3.Class1材料，内部的球半径为1950m壁厚为230mm，法兰高度为830mm，整个一体化顶盖需要成型的最大难点是它的法兰高，整体直径大。因此，对一体化顶盖坯料碾压时需要采用专用的碾压模具，以达到规定的尺寸要求且保证球壁与法兰接合处不产生裂纹。

下面结合具体实施例对《ASME规范》SA-508中Grade3.Class1材料的一体化顶盖的双真空钢锭(以下简称为“锻件”)锻造方法进行详细的说明。

参见图3所示，使用16500吨水压机，对锭身上口直径为3564mm，锭身下口直径为3045mm，锭身高度为4330mm，重量365吨的双真空钢锭进行锻压。锻压过程分为以下步骤：

第一步，镦粗；将锻件加热至1220℃，经过镦粗将锭身高度由4330mm变为2700±50mm，使锻造比达到1.5以上；在镦粗过程中如果锻件温度降至850℃以下，则将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1220℃的范围内。经过镦粗后的锻件形状如图4所示，锭身的高度为2700±50mm，锭身的直径(Φ)约为4050mm。

第二步，拔长、气割下料；将锻件温度加热至1220℃，拔长锭身至5960±50mm，使锻造比达到2以上；然后气割下料，将锻件底端去除一段，保证双真空钢锭底部充分切除，使锻件的锭身由5960mm变为5350±50mm。经过拔长、气割下料后锻件的形状尺寸如图5所示，锭身的直径为2700mm，冒口端留800mm长钳把，其作用是在以后的锻造工序中定锻件的中心位置。

第三步，镦粗；将锻件温度加热至1240℃，镦粗锻件，使其锭身由5350mm的高度变为2350±50mm，锻造比达到2以上；镦粗过程中如果锻件温度降至850℃以下，则将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1240℃的范围内。经过本次镦粗后锻件的形状尺寸如图6所示，锭身的高度为2350mm，锭身的直径为4030mm。

第四步，碾压成型；将锻件加热至1200℃，再将锻件放置到如图2所示的碾压下模具上，然后用如图1所示的碾压上模具将锻件碾压成型(同时结合图7所示)。在碾压过程中，每次旋转角度为10度，每次压下量不超过200mm。

第五步，平整；将锻件加热至1200℃，再将锻件放置到如图2所示的碾压下模具上，然后用如图1所示的碾压上模具对锻件进行平整(同时结合图8所示)。在平整工序中，主要是平整法兰部位高度，保证法兰部位尺寸符合工艺要求。

经过碾压成型平整后的锻件如图9所示。

按以上步骤进行锻压，依据ASME(美国机械工程师学会)规范(ASME颁布的《锅炉及压力容器规范》简称《ASME规范》)计算，总锻比达≥5.5。

图1是碾压上模具的实施例。参见图1a所示，所述碾压上模具为一上宽下窄的梯形，其顶部具有一燕尾形的凸出部；再参见图1b所示，该碾压上模具的前后两侧面，其上部前后两侧面平行，从中部至底端前后两侧面之间的宽度逐渐减少，形成锥面。

图2是碾压下模具的实施例。所述碾压下模具为一矩形立方体，其中上部具有一圆弧形的凹陷部，该凹陷部的底部至碾压下模具的底端具有一通孔。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种一体化顶盖成形的碾压方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，镦粗；将双真空钢锭加热至1220℃，经过镦粗使其锭身高度由4330mm变为2700±50mm，锻造比达到1.5以上；镦粗过程中使双真空钢锭的温度始终保持在850～1220℃范围内；

第二步，拔长、气割下料；将双真空钢锭的温度加热至1220℃，拔长锭身至5960±50mm，锻造比达到2以上；然后将双真空钢锭底端去除一段，使锭身高度变为5350±50mm；

第三步，镦粗；将双真空钢锭的温度加热至1240℃镦粗，使其高度由5350mm变为2350±50mm，锻造比达到2以上；镦粗过程中使双真空钢锭的温度始终保持在850～1240℃的范围内；

第四步，碾压成型；将双真空钢锭加热至1200℃，再放置到模具上碾压成型；

第五步，平整；将双真空钢锭加热至1200℃，再放置到模具上进行平整。

2.根据权利要求1所述的碾压方法，其特征在于：经过以上方法进行锻压后，依据ASME规范计算，总锻比≥5.5。

3.根据权利要求1或2所述的碾压方法，其特征在于：在步骤四所述的碾压过程中，每次旋转角度为10度，每次压下量不超过200mm。

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