CN102019338A - 一体化顶盖成形的冲压方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化顶盖成形的冲压方法，第一步，拔长；第二步，气割下料；第三步，将温度加热至1240℃，经过多次镦粗拔长，再镦粗将双真空钢锭锭身的高度由5120mm变为1200mm，使锻造比达3以上；第四步，将双真空钢锭的温度加热至1200℃，将高度为1200mm的圆板形的双真空钢锭中心部位压成凹形；第五步，粗加工；第六步，冲压成形；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。适用于核电大锻件封头的成形。

Description

一体化顶盖成形的冲压方法

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的冲压方法。

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形的冲压方法，使冲压成形后的锻件材料致密，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冲压方法包括如下步骤：

第一步，拔长；将双真空钢锭加热至1220℃，其锭身由4437mm拔长至5730±50mm，锻造比达到1.2以上；拔长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，气割下料；将双真空钢锭底端去除一段，使其锭身的高度由5730mm变为5120±50mm；

第三步，将双真空钢锭温度加热至1240℃进行多次镦粗拔长后，再镦粗，使其锭身的高度由5120mm变为1200±50mm，锻造比达到3以上；镦粗过程中使双真空钢锭的温度始终保持在850～1240℃范围内；

第四步，将双真空钢锭的温度加热至1200℃，将高度为1200mm的圆板形的双真空钢锭中心部位压成凹形；在压凹形过程中使双真空钢锭的温度始终保持在850～1200℃范围内；

第五步，粗加工；将双真空钢锭粗加工至要求形状尺寸；

第六步，冲压成形；将双真空钢锭加热至1000℃后放置到模具上冲压成形。

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是一体化顶盖冲压上模具示意图；

图2是一体化顶盖冲压下模具示意图；

图3是双真空钢锭的示意图；

图4是经过拔长的锻件示意图；

图5是经过镦粗的锻件示意图；

图6是经过碾压后的锻件示意图；

图7是锻件经粗加工后的示意图

图8是一体化顶盖冲压成形的示意图；

图9是经过冲压成形后的锻件示意图。

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1950mm，冲压板坯最小壁厚为300mm，法兰高度为830mm，冲压板坯直径为5200mm，整个一体化顶盖需要成形的最大难点是它的法兰高，整体直径大，冲压时容易拉薄拉裂。因此，对一体化顶盖板坯冲压时需采用专用的冲压模具进行冲压，以达到规定的尺寸要求且保证球壁与法兰接合处不拉裂。

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3435mm，对锭身下口直径为2903mm，锭身高度为4437mm，重量340吨的双真空钢锭进行锻压。锻压过程分为以下步骤：

第一步，拔长；将如图3所示的双真空钢锭加热至1220℃，然后拔长，将锻件的锭身由4437mm拔长至5730±50mm，使锻造比达到1.2以上；拔长过程中如果锻件温度降至850℃以下，将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1220℃范围内。经过拔长后的锻件形状如图4所示，锭身的高度约为5730mm，锭身的直径(Φ)为2700±50mm。

第二步，气割下料；将锻件底端去除一段，使锻件的高度由5730mm变为5120±50mm(结合图4所示)，保证双真空钢锭底部充分切除。

第三步，结合图4、5所示，将锻件的温度加热至1240℃，对锻件进行多次镦粗拔长后再镦粗，使其锭身的高度由5120mm变为1200±50mm，锻造比达到3以上；镦粗过程中如果锻件温度降至850℃以下，将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1240℃范围内。经多次镦粗拔长，再镦粗后锻件的形状尺寸如图5所示，锭身高度为1200±50mm，直径为约5000mm。

第四步，结合图6所示，将锻件温度加热至1200℃，将高度为1200mm的圆板形锻件中心部位压成凹形(凹坑)；压成凹形过程中如果锻件温度降至850℃以下，将锻件重新加热，使锻件温度始终保持在850～1200℃范围内。

第五步，粗加工；按照图7所表示的尺寸，将锻件粗加工至要求的形状尺寸。

第六步，冲压成形；将锻件加热至1000℃，冲压，将锻件放置到如图2所示的下模具上，然后再用如图1所示的上模具并结合图8将锻件冲压成形(结合图8所示)。冲压成形后的锻件形状及尺寸如图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。

图1是冲压上模具的实施例。所述冲压上模具的顶部为一平面，上部是一直径为3400mm的圆形，并从顶部至中部直径逐渐减小；所述冲压上模具的中下部为一半球面。

图2是冲压下模具的实施例。所述冲压下模具为一圆墩形，其中间具有直径为3600mm的空心。

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 (2)

1.一体化顶盖成形的冲压方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步，拔长；将双真空钢锭加热至1220℃，其锭身由4437mm拔长至5730±50mm，锻造比达到1.2以上；拔长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，气割下料；将双真空钢锭底端去除一段，使其锭身的高度由5730mm变为5120±50mm；

第三步，将双真空钢锭温度加热至1240℃进行多次镦粗拔长后，再镦粗，使其锭身的高度由5120mm变为1200±50mm，锻造比达到3以上；镦粗过程中使双真空钢锭的温度始终保持在850～1240℃范围内；

第四步，将双真空钢锭的温度加热至1200℃，将高度为1200mm的圆板形的双真空钢锭中心部位压成凹形；在压凹形过程中使双真空钢锭的温度始终保持在850～1200℃范围内；

第五步，粗加工；将双真空钢锭粗加工至要求形状尺寸；

第六步，冲压成形；将双真空钢锭加热至1000℃后放置到模具上冲压成形。

2.如权利要求1所述的冲压方法，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。

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