CN103286153A - 一种超大口径管道挤压管嘴的制造方法 - Google Patents

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仇云龙
朱卫飞
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Zhongxing Energy Equipment Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种超大口径管道挤压管嘴的制造方法,包括如下步骤:将不锈钢管坯进行矫直和精整,使不锈钢管坯的直线度和尺寸达到均匀;将经过处理的不锈钢管坯利用感应线圈快速加热,使不锈钢管坯的温度达到1150℃~1200℃;对模具进行预热,预热温度保持在100℃~200℃;将加热后的不锈钢管坯运至模具中,确保此时不锈钢管坯的温度在1100℃以上;向不锈钢管坯中插入芯棒;从芯棒的挤压段侧向芯棒的导向段侧施加压力,进行单向挤压,使钢料充满模具的模孔,从而挤出管嘴形状。采用这种方法不仅可以实现在超大口径不锈钢管道上生产出管嘴,且整体具备良好的物理性能,同时节约材料,可操作性强。

Description

一种超大口径管道挤压管嘴的制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种挤压管嘴的制造方法,尤其涉及一种针对超大口径不锈钢管道进行挤压管嘴的制造方法。
背景技术
[0002] 国内自主CAP1000核电技术中,需要采用直径接近IOOOmm的超大口径不锈钢无缝管道,且在管道上还必须有相应的导通管嘴,且管道和管嘴不能是焊接链接,一定要是整体式结构。管道设计的使用寿命必须满足至少60年不更换,要同时满足这些要求对管道的性能提出了很高的要求,尤其是在这么大规格的管道上设置相应的非焊焊导通管嘴,又要满足相应的物理性能。如果仅仅是获得带管嘴的整体式大规格管道,采用铸造的方法是最适宜的方法。然而,热锻主管道的工作温度321°C,工作压力达到15.4MPa,为了保证主管道的使用寿命,就必须提高主管道性能要求。普通的铸造管就无法满足高性能要求。因此设计要求必须采用锻造坯。由于主管道尺寸大,而且带弯段和非对称管嘴,形状很复杂,难以直接模锻,因此加工难度很大。现有技术针对这些要求,主要采用主管道整体锻造,再进行机加工掏空的方法,先根据管道的规格以及通孔的位置,先锻造空心管坯,然后采用内镗外车的方式加工出管嘴部位,热弯管后,再精加工到成品规格。最终达到管道要求的规格,有点类似于雕刻。这种方法缺点如下:1.空心管壁厚很厚,中心部位难以直接锻透,晶粒较粗,加工成成品后晶粒度检测往往不合格。2.机加工量极大,金属利用率不到30%,加工成本极高。报废率高,有任何一个环节出错都会导致整体报废,损失基本上千万,工业化效果差。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的技术问题是,提供一种超大口径管道挤压管嘴的制造方法,以解决在超大口径无缝钢管上生成导通管嘴,且整体又能拥有优秀的物理性能。
[0004] 本发明的设计思路是将加热后的管道放置于模具中,再对管道进行挤压,在压力的作用及模具的束缚下,在管道上形成相应的管嘴。
[0005] 本发明的具体实施步骤如下:
①将不锈钢荒管进行矫直和精整,使不锈钢荒管的直线度和尺寸达到均匀。直线度越好,尺寸越均匀,对后续处理更为有利。
[0006] ②将经过处理的不锈钢荒管利用感应线圈快速加热,使不锈钢荒管的温度达到1150°C〜1200°C。利用感应线圈加热不锈钢钢坯加热改变了传统对钢坯加热的方法,保证的在任何时间,钢坯受热的均匀性,也提高了钢坯加热到目标温度的速度,避免了缓慢加热造成晶粒长大的问题。
[0007] ③对模具进行预热,预热温度保持在100°C 〜20(TC。预热温度适当稍高,可以避免工作中模具和工件温差过大,防止工件降温过快,提高模具使用寿命。
[0008] ④将加热后的不锈钢荒管运至模具中,确保此时不锈钢荒管的温度在1100°C以上。钢坯温度保持的越高越有利于提升加工的效果。[0009] ⑤向不锈钢荒管中插入芯棒,芯棒为三段式,直径最小的一段为导向段,用于固定 芯棒在挤压设备中的位置及稳定性;中间段为管体支撑段,中间段的大小与不锈钢荒管的 内径相匹配,中间段的长度较模具的长度短;主要作用就是在对不锈钢荒管进行加压时避 免管道向内变形;直径最大的一段为挤压段,挤压段的大小与模具的尺寸相同。[0010] ⑥在芯棒的挤压段端侧向芯棒的导向段侧施加压力,进行单向挤压,使钢料充满 模具的模孔,从而挤出管嘴形状。通过向挤压段施加压力,挤压段对不锈钢荒管传导相应的 压力,由于压力方向与不锈钢荒管的管道方向一致,迫使不锈钢荒管的钢料向内、外径方向 运动,由于内径方向被支撑段阻碍,外径方向只有模具上模孔处可以运动,这就迫使不锈钢 荒管的钢料向模孔进行填充,最终形成管嘴。[0011] 采用这种方法不仅可以实现在超大口径不锈钢管道上生产出管嘴,同时可以较管 道整体锻造再机加工掏空的方法节省冶炼材料40%以上,减少机加工量40%以上,细化材料 的的晶粒度可至3.0级或更细,避免了锻造管道易开裂、锻造管嘴工艺复杂和不易锻透的 缺点。附图说明[0012] 图1为芯棒外形示意图图2为不锈钢荒管感应加热示意图 图3为挤压加工示意图1 一芯棒导向段,2 一芯棒支撑段,3 一芯棒挤压段,4 一不锈钢荒管,5 一感应线圈,6 一 模具,7 一模孔。具体实施方式[0013] 结合附图,可以更好的理解本发明的工作原理。[0014] 本发明的第一种实施方式包括如下步骤:①将不锈钢荒管4进行矫直和精整,使不锈钢荒管4的直线度和尺寸达到均匀;②将经过处理的不锈钢荒管4利用感应线圈5快速加热,使不锈钢荒管4的温度达到 1150。。;③对模具6进行预热,预热温度保持在100°C ;④将加热后的不锈钢荒管4运至模具6中,确保此时不锈钢荒管4的温度在1100°C以上;⑤向不锈钢荒管4中插入芯棒;⑥从芯棒的挤压段3侧向芯棒的导向段I侧施加压力,进行单向挤压,使钢料充满模具 6的模孔7,从而挤出管嘴形状。[0015] 本发明的第二种实施方式包括如下步骤:①将不锈钢荒管4进行矫直和精整,使不锈钢荒管4的直线度和尺寸达到均匀;②将经过处理的不锈钢荒管4利用感应线圈5快速加热,使不锈钢荒管4的温度达到 1180 0C ;③对模具6进行预热,预热温度保持在150°C ;④将加热后的不锈钢荒管4运至模具6中,确保此时不锈钢荒管4的温度在1100°C以上;
⑤向不锈钢荒管4中插入芯棒;
⑥从芯棒的挤压段3侧向芯棒的导向段I侧施加压力,进行单向挤压,使钢料充满模具6的模孔7,从而挤出管嘴形状。
[0016] 本发明的第三种实施方式包括如下步骤:
①将不锈钢荒管4进行矫直和精整,使不锈钢荒管4的直线度和尺寸达到均匀;
②将经过处理的不锈钢荒管4利用感应线圈5快速加热,使不锈钢荒管4的温度达到1200 0C ;
③对模具6进行预热,预热温度保持在200°C ;
④将加热后的不锈钢荒管4运至模具6中,确保此时不锈钢荒管4的温度在1100°C以
上;
⑤向不锈钢荒管4中插入芯棒;
⑥从芯棒的挤压段3侧向芯棒的导向段I侧施加压力,进行单向挤压,使钢料充满模具6的模孔7,从而挤出管嘴形状。
[0017] 本发明的第四种实施方式包括如下步骤:
①将不锈钢荒管4进行矫直和精整,使不锈钢荒管4的直线度和尺寸达到均匀;
②将经过处理的不锈钢荒管4利用感应线圈5快速加热,使不锈钢荒管4的温度达到1190 0C ;
③对模具6进行预热,预热温度保持在180°C ;
④将加热后的不锈钢荒管4运至模具6中,确保此时不锈钢荒管4的温度在1100°C以
上;
⑤向不锈钢荒管4中插入芯棒;
⑥从芯棒的挤压段3侧向芯棒的导向段I侧施加压力,进行单向挤压,使钢料充满模具6的模孔7,从而挤出管嘴形状。
[0018] 上述所有实施例中所述⑥步骤中施加的压力最佳范围为16000吨〜20000吨,挤压速度最佳范围20mm/s〜60mm/s,最佳端值为挤压力为20000吨,挤压速度60mm/s。
[0019] 在上述所有实施例中所述步骤⑥后还包括将主管道进行机加工,加工出管嘴精确尺寸的步骤。将主管道毛坯进行车削,去除表面氧化皮,进行镗孔等加工,最终获得整体精确尺寸。

Claims (6)

1.一种超大口径管道挤压管嘴的制造方法,其特征在于包括如下步骤: ①将不锈钢荒管(4)进行矫直和精整,使不锈钢荒管(4)的直线度和尺寸达到均匀; ②将经过处理的不锈钢荒管⑷利用感应线圈(5)快速加热,使不锈钢荒管⑷的温度达到 1150。。〜1200 0C ; ③对模具(6)进行预热,预热温度保持在100°C ^200oC ; ④将加热后的不锈钢荒管(4)运至模具¢)中,确保此时不锈钢荒管(4)的温度在1100°C 以上; ⑤向不锈钢荒管(4)中插入芯棒; ⑥从芯棒的挤压段⑶侧向芯棒的导向段⑴侧施加压力,进行单向挤压,使钢料充满模具(6)的模孔(7),从而挤出管嘴形状。
2.如权利要求1所述一种超大口径管道挤压管嘴的制造方法,其特征在于所述第②步骤中不锈钢坯(4)的温度在1180°C〜1200°C。
3.如权利要求1所述一种超大口径管道挤压管嘴的制造方法,其特征在于所述第③步`骤中预热温度保持在150°C 〜200°C。
4.如权利要求1或2或3所述一种超大口径管道挤压管嘴的制造方法,其特征在于所述⑥步骤中挤压力为16000吨〜20000吨,挤压速度20mm/s飞Omm/s。
5.如权利要求4所述一种超大口径管道挤压管嘴的制造方法,其特征在于所述⑥步骤中挤压力为20000吨,挤压速度60mm/s。
6.如权利要求1至5中任意一项所述一种超大口径管道挤压管嘴的制造方法,其特征在于所述步骤⑥后还包括将主管道进行机加工,加工出管嘴精确尺寸的步骤。
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