CN102825187B - 第三代核电站蒸汽发生器椭圆形封头环锻件的锻造方法 - Google Patents

第三代核电站蒸汽发生器椭圆形封头环锻件的锻造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种第三代核电站蒸汽发生器椭圆形封头环锻件的锻造方法，所制造的锻件包括弯段和直段，使用万吨级自由锻造压机，先将双真空钢锭锻造成为整体直段，然后通过模具旋转模压锻造成形弯段，具体的锻造过程包括以下步骤：第一步，开坯；将双真空钢锭切除冒口和底部；第二步，镦粗；将工件的温度加热至1220±20℃，经过镦粗，使工件的高度降低、直径增大；第三步，扩孔；将工件的温度加热至1220±20℃，经过扩孔，使工件的壁厚减小、直径增大；第四步，旋转模压；将工件的温度加热至1200±20℃，经过旋转模压，直径减小、壁厚增大。采用本发明所制造的锻件，能够保证椭圆形封头环锻件的材料致密、金属流线分布合理、不易产生裂纹。

Description

第三代核电站蒸汽发生器椭圆形封头环锻件的锻造方法
技术领域
本发明涉及一种核电设备用大型锻件的制造方法，具体涉及一种第三代核电站蒸汽发生器椭圆形封头环锻件的锻造方法。
背景技术
近年来，电力紧缺已成为制约各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。而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。
目前，核电技术正朝着大型化方向发展，第三代核电站关键设备的制造均需要用到超大型锻件。第三代核电堆型AP1000项目中的反应堆蒸汽发生器(SG)椭圆形封头环锻件的结构如图1所示，由于其直径大(外径为5710mm，内径为5140mm)，形状复杂(包括弯段和直段)，因此采用现有的锻造方法，无法制造出如此接近形状的锻件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种第三代核电站蒸汽发生器椭圆形封头环锻件的锻造方法，它可以制造出符合要求的核电站蒸汽发生器椭圆形封头环锻件。
为解决上述技术问题，本发明第三代核电站蒸汽发生器椭圆形封头环锻件的锻造方法的技术解决方案为：
使用万吨级自由锻造压机，先将双真空钢锭锻造成为整体直段，然后通过模具旋转模压锻造成形弯段，具体的锻造过程包括以下步骤：
第一步，开坯；将双真空钢锭切除冒口和底部；其中冒口切除量≥18％，底部切除量≥7％，以保证双真空钢锭有足够切除量；
第二步，镦粗；将工件的温度加热至1220±20℃，经过镦粗，使工件的高度降低、直径增大，镦粗锻造比≥1.5；
镦粗过程中如锻件温度降至850℃以下，将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1240℃的范围内；
第三步，扩孔；将工件的温度加热至1220±20℃，经过扩孔，使工件的壁厚减小、直径增大，每一砧(即每压下一次)压下量≤100mm，扩孔锻造比≥2；
扩孔过程中如锻件温度降至850℃以下，将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1240℃的范围内；
第四步，旋转模压；将工件的温度加热至1200±20℃，经过旋转模压，使工件的直径减小、壁厚增大，每一砧压下量≤200mm，旋转角度≤30°；
旋转模压过程中如锻件温度降至850℃以下，将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1220℃的范围内。
按以上步骤进行锻造，总锻造比≥3。
本发明可以达到的技术效果是：
本发明在锻造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，并保证每一砧的压下量和每一步的锻造比，确保锻件形状尺寸接近零件廓接，使得锻件不易产生裂纹、折叠、起皱等，使得锻件材料致密，成分均匀，金属流线分布合理，性能稳定。
采用本发明所制造的锻件能够满足核电设置椭圆形封头环的尺寸要求，能够保证椭圆形封头环锻件的材料致密、金属流线分布合理、不易产生裂纹，并且还能够降低机加工的难度，金属切削量少，极大地降低加工难度和制作成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明第三代核电站蒸汽发生器椭圆形封头环锻件的锻造方法所制造的成品锻件的示意图；
图2是本发明的第一步双真空钢锭开坯的示意图；
图3是经过镦粗的工件的形状示意图；
图4是经过扩孔的工件的形状示意图；
图5是经过旋转模压的工件的形状示意图；
图6是本发明的流程图。
图中附图标记说明：
1为工件，                   2为模具。
具体实施方式
如图6所示，本发明第三代核电站蒸汽发生器椭圆形封头环锻件的锻造方法，所制造的锻件包括弯段和直段，外径为5710±20mm，内径为5140±20mm，本发明使用万吨级自由锻造压机，先将双真空钢锭锻造成为整体直段，然后通过模具旋转模压锻造成形弯段，具体的锻造过程包括以下步骤：
第一步，开坯；将如图2所示的双真空钢锭切除冒口和底部；其中冒口切除量≥18％(重量百分比)，底部切除量≥7％(重量百分比)，以保证双真空钢锭有足够切除量；
第二步，镦粗；将工件的温度加热至1220±20℃，经过镦粗，使工件的高度降低、直径增大，形成如图3所示的形状，镦粗锻造比≥1.5；
镦粗过程中如锻件温度降至850℃以下，将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1240℃的范围内；
第三步，扩孔；将工件的温度加热至1220±20℃，经过扩孔，使工件的壁厚减小、直径增大，形成如图4所示的形状，每一砧(即每压下一次)压下量≤100mm，扩孔锻造比≥2；
扩孔过程中如锻件温度降至850℃以下，将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1240℃的范围内；
第四步，旋转模压；将工件的温度加热至1200±20℃，经过旋转模压，使工件的直径减小、壁厚增大，每一砧压下量≤200mm，旋转角度≤30°，使锻件的形状如图5所示，形状尺寸满足加工尺寸要求；
旋转模压过程中如锻件温度降至850℃以下，将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1220℃的范围内。
按以上步骤进行锻造，总锻造比≥3。
本发明所采用的模具如图5所示，包括定模22、动模21，动模21的内表面为弧形，内表面与锻件的外表面相配合。
本发明严格控制第三步扩孔和第四步旋转模压的压下量最大值，压下量不易过大，这样才能保证锻件锻造过程中不易产生裂纹、折叠、起皱等，锻件材料致密，金属流线分布合理。

Claims (8)

1.一种第三代核电站蒸汽发生器椭圆形封头环锻件的锻造方法，所制造的锻件包括弯段和直段，外径为5710±20mm，内径为5140±20mm，其特征在于：使用万吨级自由锻造压机，先将双真空钢锭锻造成为整体直段，然后通过模具旋转模压锻造成形弯段，具体的锻造过程包括以下步骤：
第一步，开坯；将双真空钢锭切除冒口和底部；
第二步，镦粗；将工件的温度加热至1220±20℃，经过镦粗，使工件的高度降低、直径增大；
第三步，扩孔；将工件的温度加热至1220±20℃，经过扩孔，使工件的壁厚减小、直径增大；
所述第三步扩孔的每次压下量≤100mm；
第四步，旋转模压；将工件的温度加热至1200±20℃，经过旋转模压，使工件的直径减小、壁厚增大；
所述第四步旋转模压的每次压下量≤200mm。
2.根据权利要求1所述的第三代核电站蒸汽发生器椭圆形封头环锻件的锻造方法，其特征在于：所述第一步开坯过程中，冒口切除量≥18％，底部切除量≥7％。
3.根据权利要求1所述的第三代核电站蒸汽发生器椭圆形封头环锻件的锻造方法，其特征在于：所述第二步的镦粗锻造比≥1.5。
4.根据权利要求1所述的第三代核电站蒸汽发生器椭圆形封头环锻件的锻造方法，其特征在于：所述第二步镦粗过程中如工件温度降至850℃以下，将工件重新加热，使工件的温度始终保持在850～1240℃的范围内。
5.根据权利要求1所述的第三代核电站蒸汽发生器椭圆形封头环锻件的锻造方法，其特征在于：所述第三步的扩孔锻造比≥2。
6.根据权利要求1所述的第三代核电站蒸汽发生器椭圆形封头环锻件的锻造方法，其特征在于：所述第三步扩孔过程中如工件温度降至850℃以下，将工件重新加热，使工件的温度始终保持在850～1240℃的范围内。
7.根据权利要求1所述的第三代核电站蒸汽发生器椭圆形封头环锻件的锻造方法，其特征在于：所述第四步旋转模压的旋转角度≤30°。
8.根据权利要求1所述的第三代核电站蒸汽发生器椭圆形封头环锻件的锻造方法，其特征在于：所述第四步旋转模压过程中如工件温度降至850℃以下，将工件重新加热，使工件的温度始终保持在850～1220℃的范围内。
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