CN106623466A - 一种核主泵泵壳热挤压成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核主泵泵壳热挤压成型工艺,属于核电站设备制造技术领域。该工艺包括将钢坯件进行加热、成型及热处理,成型包括泵壳内腔和壳体成型以及泵壳主孔和支孔的开孔成型,泵壳内腔成型为借助垂直挤压机组进行的热挤压成型,垂直挤压机组包括上下相对设置的冲头和下模,冲头为下端带有冲孔段的圆柱体,下模上部设置有与冲头相对应的成型腔,钢坯件放置于成型腔中,泵壳主孔和支孔的开孔成型为机加工成型,加热‑挤压‑粗加工‑固溶热处理‑精加工的工艺流程,加工周期短,内部组织均匀,报废率降低。
Description
技术领域
本发明属于核电站设备制造技术领域,具体涉及一种核主泵泵壳热挤压成型工艺。
背景技术
在核电站各系统中均有各种类型泵在运行,核岛一回路系统中,用于驱动冷却剂在反应堆冷却剂系统内循环流动的泵称为主泵,主泵连续不断地把堆芯中产生的热量传递给蒸汽发生器二次侧给水,主泵要求具有绝对的可靠性,是目前核反应堆中唯一国内制造不了的设备,完全依赖进口,其自主设计和制造是我国推进核电自主化的重点和难点。
现有的核主泵泵壳现有工艺为铸造或者锻造成型,铸造质量差,内部易出现缩孔,夹渣等内部缺陷,有的要经过几十次乃至上百次的挖补才能符合要求,报废率很高,并且晶粒度一般达不到技术要求,质量不稳定;锻造加工火次多、所用材料量大,质量不易控制,并且机加工周期长,制造成本较高;挤压成型虽然工艺周期短、质量好,并且成本较低,但是核主泵泵壳的尺寸较大,直径一般在2-3米,现有的挤压成型工艺不能满足核主泵泵壳的生产要求,现有工艺与核主泵的实际工作需求相差较大,基于上述原因,核主泵泵壳的加工工艺需要进行进一步研发。
发明内容
本发明克服了现有技术的缺点,提供了一种核主泵泵壳热挤压成型工艺,该成型工艺步骤简单,能够实现一火次成型,材料利用率高,加工周期短,不仅成型外观良好,而且内部组织均匀,使用可靠性显著提升。
本发明的具体技术方案是:
一种核主泵泵壳热挤压成型工艺,该工艺包括将钢坯件进行加热、成型及热处理,成型包括泵壳内腔和壳体成型以及泵壳主孔和支孔的开孔成型,关键点是,所述的泵壳内腔和壳体成型为借助垂直挤压机组进行的热挤压成型,垂直挤压机组包括上下相对设置的冲头和下模,冲头为下端带有冲孔段的圆柱体,下模上部设置有与冲头相对应的成型腔,钢坯件放置于成型腔中,泵壳主孔和支孔的开孔成型为机加工成型,在此基础上,所述的核主泵泵壳热挤压成型工艺如下:
a、在带有平台的天然气加热炉中对钢坯件进行加热,将钢坯件放入天然气加热炉中的平台上,加热温度为1000℃-1200℃,保持时间24h-26h;
b、将垂直挤压机组加热至350℃-400℃,将加热后的钢坯件放入垂直挤压机组的下模中,上方的冲头向下运动,冲孔段进行泵壳内腔的冲孔成型,冲头圆柱体沿下模的成型腔向下运动从而进行泵壳壳体成型;
c、利用镗床分别对泵壳主孔和支孔以及泵壳内腔壁进行粗加工,利用车床对泵壳主孔和支孔端面进行粗加工,加工后即形成核主泵泵壳半成品;
d、粗加工后的泵壳加热到1030℃-1070℃,保持8-10h,然后放到冷水中保持20-40min;
e、对热处理后的泵壳半成品进行泵壳主孔、支孔、泵壳内腔壁以及主孔和支孔端面的精加工,最终形成核主泵泵壳成品。
所述的步骤a中,在钢坯件加热完成后进行氧化皮的清除,并在钢坯件外表面涂玻璃粉润滑剂,所述的步骤b中,下模的成型腔中涂玻璃粉润滑剂;
所述的步骤d中,粗加工后的泵壳加热到1050℃,保温后放入冷水中保持30min。
本发明的有益效果是:相较于铸造和锻造工艺,本发明公开了加热-挤压-粗加工-固溶热处理-精加工的工艺流程,相比于现有的铸造和锻造工艺,本工艺加工周期短、内部组织均匀,成品率显著提高且原材料消耗量有明显减少,热挤压成型与固溶热处理相结合,使得热挤压泵壳内部应力大大下降,消除了强度薄弱点,相对软化了材质,为后续精加工提供了便利,同时增强了韧性,泵壳在使用时耐冲击性能增强。
附图说明
图1是本发明中垂直挤压机组的结构示意图。
图2是核主泵泵壳的结构示意图。
附图中,1、冲头,2、冲孔段,3、下模,4、成型腔,5、钢坯件,6、主孔,7、支孔。
具体实施方式
本发明涉及一种核主泵泵壳热挤压成型工艺,该工艺包括将钢坯件5进行加热、成型及热处理,成型包括泵壳内腔和壳体成型以及泵壳主孔6和支孔7的开孔成型,所述的泵壳内腔和壳体成型为借助垂直挤压机组进行的热挤压成型,垂直挤压机组包括上下相对设置的冲头1和下模3,冲头1为下端带有冲孔段2的圆柱体,下模3上部设置有与冲头1相对应的成型腔4,钢坯件5放置于成型腔4中,所述泵壳主孔6和支孔7的开孔成型为机加工成型,在此基础上进行泵壳的成型加工。
具体实施例,如图1和图2所示,核主泵泵壳热挤压成型工艺的具体步骤如下:
a、在进行热挤压成型工艺之前,首先对钢坯件5进行检测,主要包括化学成分的检测、力学性能检测、金相组织及超声检测,核主泵是核电站运转控制水循环的关键,要求具有绝对的可靠性,从原材料开始进行细节的控制有利于提高成品的质量,检测合格后,在带有平台的天然气加热炉中对钢坯件5进行加热,将钢坯件5放入天然气加热炉中的平台上,加热温度为1100℃,保持25h,钢坯件5加热至该温度时常伴有氧化和脱碳等现象,为防止影响热挤压成型件的尺寸精度和表面粗糙度,在钢坯件5加热完成后进行氧化皮的清除,并在钢坯件5外表面涂玻璃粉润滑剂;
b、选用五万吨的垂直挤压机组,将垂直挤压机组加热至380℃,下模3的成型腔4中涂玻璃粉润滑剂,将加热后的钢坯件5放入垂直挤压机组下模3的成型腔4中,上方的冲头1向下运动,冲孔段2进行泵壳内腔的冲孔成型,冲头1的圆柱体沿下模3的成型腔4向下运动从而进行泵壳壳体成型,玻璃粉润滑剂不仅具有润滑的作用,且具有良好的延展性和耐压性,玻璃粉润滑剂随着泵壳的延展成型而延伸,由于玻璃粉润滑剂的作用,钢坯件5与下模3不直接接触,减少钢坯件5表面温降和冲孔段2的温升,起到绝热的作用,既能够保护的钢坯件5的质量又提高了冲头1的使用寿命;
c、利用镗床分别对泵壳主孔6和支孔7以及泵壳内腔壁进行粗加工,利用车床对泵壳主孔6和支孔7端面进行粗加工,加工后即形成核主泵泵壳半成品;
d、粗加工后的泵壳加热到1050℃,保持9h,然后放到冷水中保持30min,该步骤为固溶热处理,该工艺作用于热挤压成型工艺得到的核主泵泵壳半成品,可以有效提高泵壳的韧性及抗蚀性能,能够相对软化泵壳材料和消除内部应力,为后续加工或成型提供良好的材料性能;
e、对热处理后的泵壳半成品进行泵壳主孔6、支孔7、泵壳内腔壁以及主孔6和支孔7端面的精加工,最终形成核主泵泵壳成品。
本发明中的泵壳内腔和壳体成型采用一火次成型的热挤压成型,热挤压工艺是在热锻温度下借助于材料塑性好的特点,对金属进行挤压成型,外观成型良好,原材料相比于锻造相比节省25%,加工周期相对缩短50%,热挤压件质量易控制,前期粗加工保证了生产的效率,粗加工后的固溶热处理能够为后期精加工创造良好的材料特性,后期精加工保证泵壳的质量,精加工完成后,对泵壳进行100%的超声波检测,检测标准符合NB/T47015,I级合格,最后对产品进行外观和各部件的尺寸检验。
Claims (3)
1.一种核主泵泵壳热挤压成型工艺,该工艺包括将钢坯件(5)进行加热、成型及热处理,成型包括泵壳内腔和壳体成型以及泵壳主孔(6)和支孔(7)的开孔成型,其特征在于,所述的泵壳内腔和壳体成型为借助垂直挤压机组进行的热挤压成型,垂直挤压机组包括上下相对设置的冲头(1)和下模(3),冲头(1)为下端带有冲孔段(2)的圆柱体,下模(3)上部设置有与冲头(1)相对应的成型腔(4),钢坯件(5)放置于成型腔(4)中,所述泵壳主孔(6)和支孔(7)的开孔成型为机加工成型,在此基础上,所述的核主泵泵壳热挤压成型工艺如下:
a、在带有平台的天然气加热炉中对钢坯件(5)进行加热,将钢坯件(5)放入天然气加热炉中的平台上,加热温度为1000℃-1200℃,保持时间24h-26h;
b、将垂直挤压机组加热至350℃-400℃,将加热后的钢坯件(5)放入垂直挤压机组的下模(3)中,上方的冲头(1)向下运动,冲孔段(2)进行泵壳内腔的冲孔成型,冲头(1)的圆柱体沿下模的成型腔(4)向下运动从而进行泵壳壳体成型;
c、利用镗床分别对泵壳主孔(6)和支孔(7)以及泵壳内腔壁进行粗加工,利用车床对泵壳主孔(6)和支孔(7)端面进行粗加工,加工后即形成核主泵泵壳半成品;
d、粗加工后的泵壳加热到1030℃-1070℃,保持8-10h,然后放到冷水中保持20-40min;
e、对热处理后的泵壳半成品进行泵壳主孔(6)、支孔(7)、泵壳内腔壁以及主孔(6)和支孔(7)端面的精加工,最终形成核主泵泵壳成品。
2.根据权利要求1所述的一种核主泵泵壳热挤压成型工艺,其特征在于,所述的步骤a中,在钢坯件(5)加热完成后进行氧化皮的清除,并在钢坯件(5)外表面涂玻璃粉润滑剂,所述的步骤b中,下模(3)的成型腔(4)中涂玻璃粉润滑剂;
3.根据权利要求1所述的一种核主泵泵壳热挤压成型工艺,其特征在于,所述的步骤d中,粗加工后的泵壳加热到1050℃,保温后放入冷水中保持30min。
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