CN209998277U - 大型低温异构件生产用冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及的一种大型低温异构件生产用冷却装置，包括冷却水槽、多个闸板以及多个向上弯折的导流桶，所述闸板纵向设置于冷却水槽内，且与冷却水槽的底部滑动连接，用于将冷却水槽分隔成多个冷却区域，所述闸板的左右两侧面设置有蛇形换热管，多个导流桶间隔设置于冷却水槽的一侧，导流桶的上段设置有导流桶进水口，所述导流桶的顶部设置有输出端向下的导流电机，导流电机的输出端设置有向导流桶内部延伸的旋转浆，旋转浆的底端延伸至导流桶进水口的下方，旋转浆的底端设置有旋转叶片，旋转叶片的下方设置有向下延伸的螺旋盘管。本实用新型一种大型低温异构件生产用冷却装置具有占用空间小、冷却时间短、生产效率高、资源消耗少的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种大型低温异构件生产用冷却装置，属于核聚变技术领域。
背景技术
随着全球经济的飞速发展和人口的快速增长，能源消耗急剧增大，人类面临严重的能源短缺问题。欧美日等发达国家在核聚变堆领域研究较早，尤其在大型低温支撑结构件研制方面相对成熟。20世纪50～60年代，欧美日俄等国家建成小型核聚变堆；20世纪90年代，核聚变对磁场线圈等内部装置要求提高，低温异构件采用锻造焊接工艺；21世纪，日本神户制钢、日本钢铁等公司都已推出成熟的核聚变堆超导磁体用大型低温异构件，其机理基于大型锻件晶粒细化多道次热锻一体成型技术和高精度无损探测技术，控制产品Cr、Ni当量比。目前，国外的产品价格昂贵，对我国实施技术封锁，限制了我国在核聚变领域的发展。
2006年，中国加入继国际空间站后全球最大的国际合作项目--“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”，近年来，政府制定的《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012-2030)》，为核聚变堆建设奠定了基础。大型低温异构件是核聚变堆装置重力支撑、极向场线圈支撑和校正场线圈支撑的重要部件，需满足耐极低温、重量大、性能要求高、结构复杂的严苛要求。我国与国外相比技术水平落后10年，在高精密锻造控制、高效变形折弯、晶粒组织控制等方面差距尤为明显，现有技术制得的产品在晶粒度、强度、抗强磁等方面存在一定缺陷，无法解决产品晶粒细化多道次热锻、弯曲形变、无损检测等问题，达不到耐极低温、高强度、抗电磁扰动的性能指标，无法满足核聚变堆的要求。因此，寻求一种耐极低温、高强度、抗电磁扰动的大型低温异构件的生产流水线尤为重要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种减小占用空间、缩短冷却时间、提高生产效率、节约资源的大型低温异构件生产用冷却装置。
本实用新型的目的是这样实现的：一种大型低温异构件生产用冷却装置，包括冷却水槽、多个闸板以及多个向上弯折的导流桶，所述闸板纵向设置于冷却水槽内，且与冷却水槽的底部滑动连接，用于将冷却水槽分隔成多个冷却区域，所述闸板的左右两侧面自前至后均延伸有蛇形换热管；
所述多个导流桶沿冷却水槽的长度方向间隔设置于冷却水槽的一侧，导流桶的上段设置有导流桶进水口，导流桶进水口通过连接水管与冷却水槽的侧壁连接，所述导流桶的顶部设置有输出端向下的导流电机，所述导流电机的输出端设置有向导流桶内部延伸的旋转浆，旋转浆的底端延伸至导流桶进水口的下方，所述旋转浆的底端设置有旋转叶片，所述旋转叶片的下方设置有向下延伸的螺旋盘管。
更进一步的，所述冷却水槽内的底部沿其长度方向设置有前后两条平行布置的导轨，所述闸板的底部设置有前后两个滑轮，滑轮与导轨滑动连接，所述滑轮上设置有潜水电机。
更进一步的，所述导流桶包括竖段、凹面向上的第一圆弧段、横段和凹面向上的第二圆弧段，所述导流桶进水口设置于竖段的上部，竖段的底端与第一圆弧段的一端连接，第一圆弧段的另一端与横段连接，横段的另一端与第二圆弧段的一端连接，第二圆弧段的另一端通过多个支管与冷却水槽的底部连接。
一种大型低温异构件的生产流水线，包括锻造加热装置、水冷装置、粗加工装置、固溶处理装置、检测装置、异构件精加工装置、打包装置，
所述锻造加热装置包括锻造用加热装置、出料装置和锻压装置，所述锻造用加热装置采用蓄热式台车加热炉进行加热作业，所述出料装置采用锻造装出料机进行装出料作业，所述锻压装置采用100MN智能锻造液压机进行锻压作业；
所述水冷装置采用16800×6300mm的锻造用水冷池进行水冷处理；
所述粗加工装置采用龙门铣床进行粗加工作业；
所述固溶热处理装置包括固溶处理用加热装置、输送装置和上述的一种大型低温异构件生产用冷却装置，所述固溶处理用加热装置采用电阻式台车炉进行加热作业，所述输送装置用于在固溶处理用加热装置与上述的一种大型低温异构件生产用冷却装置之间来回输送锻件；
所述无损检测装置采用超声波斜探头双向垂直扫查技术对固溶热处理之后的锻件进行内部缩孔、白点、芯部裂纹、夹渣等缺陷的全范围高灵敏检测，保证抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断裂韧度等力学性能；
所述异构件精加工装置用于对检测合格的锻件进行异构件精加工作业；
所述打包装置用于将加工完毕之后的锻件进行打包作业，即得核聚变堆超导磁体用大型低温异构件成品。
更进一步的，所述输送装置包括三角形结构的吊架，所述吊架自上而下依次包括竖立的吊板、横向的支撑杆、横向的活动杆组和两个左右对称布置的纵向的拉板，所述活动杆组包括两个前后平行布置的第一活动杆和第二活动杆，所述第一活动杆和第二活动杆分别位于支撑杆下方的前后两侧，所述第一活动杆和第二活动杆的中段分别套设有第一长套筒和第二长套筒，所述支撑杆与活动杆组之间设置有多个间隔布置的拉杆组，拉杆组将吊架分隔成多个盛放区域，盛放区域内放置锻件，每相邻两个拉杆组之间的支撑杆上套设有中套筒，所述吊板的底端与中套筒固定连接，所述拉杆组包括两个左右布置的第一拉杆和第二拉杆，所述第一拉杆的顶端通过第一短套筒与支撑杆转动连接，第一拉杆的底端与第一长套筒固定连接，所述第二拉杆的顶端通过第二短套筒与支撑杆转动连接，第二拉杆的底端与第一长套筒固定连接；
所述第一活动杆的左右两段均设置有第一限位套筒，所述第一限位套筒与第一长套筒之间设置有圆环槽，所述第二活动杆的左右两段均设置有第二限位套筒，所述第二限位套筒与第二长套筒之间设置有圆环槽，两个拉板分别设置于第一活动杆和第二活动杆的左右两段之间，所述拉板的后段设置于第二限位套筒和第二长套筒之间的圆环槽内，且与第二活动杆相铰接，所述拉板的前下段沿其长度方向设置有多个卡口，卡口与第一限位套筒和第一长套筒之间的圆环槽配合连接，从而将第一活动杆锁紧固定；
两个拉板与支撑杆的左右两段之间均连接有吊链，所述吊链的顶端通过第三短套筒与支撑杆转动连接，吊链的底端与拉板的前段固定连接，所述第三短套筒外侧的支撑杆上设置有第三限位套筒。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型一种大型低温异构件生产用冷却装置具有占用空间小、冷却时间短、生产效率高、资源消耗少的优点。
附图说明
图1为一种大型低温异构件的生产方法的工艺流程图。
图2为一种大型低温异构件的生产方法的加热工艺曲线图。
图3为固溶热处理的加热工艺曲线图。
图4为大型低温异构件的生产流水线的结构框图。
图5为输送装置的结构示意图。
图6为图5的后视图。
图7为图5的仰视图。
图8为冷却装置的结构示意图。
图9为冷却装置中闸板的结构示意图。
图10为冷却装置中导流桶的结构示意图。
其中：锻造加热装置100、锻造用加热装置101、出料装置102、锻压装置103
水冷装置300
粗加工装置400
固溶热处理装置500、固溶处理用加热装置501、
输送装置502、吊板502.1、支撑杆502.2、第一活动杆502.3、第二活动杆502.4、中套筒502.5、第一长套筒502.6、第二长套筒502.7、拉板502.8、第一拉杆502.9、第二拉杆502.10、第一短套筒502.11、第二短套筒502.12、第一限位套筒502.13、第二限位套筒502.14、卡口502.15、吊链502.16、第三短套筒502.17、第三限位套筒502.18、
冷却装置503、冷却水槽503.1、闸板503.2、导流桶503.3、竖段 503.3.1、第一圆弧段503.3.2、横段503.3.3、第二圆弧段503.3.4、导流桶进水口503.3.5、导轨503.4、滑轮503.5、潜水电机503.6、蛇形换热管503.7、导流电机503.8、旋转浆503.9、旋转叶片503.10、螺旋盘管 503.11
无损检测装置600
异构件精加工装置700
打包装置800。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图4-图10，本实用新型涉及的一种大型低温异构件(316LN奥氏体不锈钢)，其化学成分按重量份数计为：C:0.02～0.03份，Si:≤0.45份， Mn：1.6～1.8份，P≤0.02份，S≤0.005份，Cr:17～17.5份，Ni:12～12.5 份，Mo:2.3～2.5份，N：0.06～0.08份，Cu≤0.2份，B≤0.001份，Ti ≤0.10份，Nb≤0.15份，Ta≤0.012份，Co≤0.05份，该大型低温异构件采用核聚变堆超导磁体用大型低温异构件的生产流水线加工制造，该生产流水线依次包括锻造加热装置100、水冷装置300、粗加工装置400、固溶处理装置500、检测装置600、异构件精加工装置700、打包装置800，
所述锻造加热装置100包括锻造用加热装置101、出料装置102和锻压装置103，所述锻造用加热装置101采用蓄热式台车加热炉进行加热作业，所述出料装置102采用锻造装出料机进行装出料作业，所述锻压装置 103采用100MN智能锻造液压机进行锻压作业；
所述水冷装置300采用16800×6300mm的锻造用水冷池进行水冷处理；
所述粗加工装置400采用龙门铣床进行粗加工作业；
所述固溶热处理装置500包括固溶处理用加热装置501、输送装置502 和冷却装置503，所述固溶处理用加热装置501采用电阻式台车炉进行加热作业，所述输送装置502用于在固溶处理用加热装置501与冷却装置503 之间来回输送锻件，所述冷却装置503用于对加热之后的锻件进行冷却作业；
所述无损检测装置600采用超声波斜探头双向垂直扫查技术对固溶热处理之后的锻件进行内部缩孔、白点、芯部裂纹、夹渣等缺陷的全范围高灵敏检测，保证抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断裂韧度等力学性能；
所述异构件精加工装置700用于对检测合格的锻件进行异构件精加工作业；
所述打包装置800用于将加工完毕之后的锻件进行打包作业，即得核聚变堆超导磁体用大型低温异构件成品。
所述冷却装置503包括冷却水槽503.1、多个闸板503.2以及多个向上弯折的导流桶503.3，所述冷却水槽503.1内的底部沿其长度方向设置有前后两条平行布置的导轨503.4，所述闸板503.2纵向设置于冷却水槽 503.1内，所述闸板503.2的底部设置有前后两个滑轮503.5，滑轮503.5 与导轨503.4滑动连接，所述滑轮503.5上设置有潜水电机503.6，所述闸板503.2的左右两侧面自前至后均延伸有蛇形换热管503.7，蛇形换热管503.7的进水口和出水口向上设置，且分别位于闸板503.2的前段和后段；
所述多个导流桶503.3沿冷却水槽503.1的长度方向间隔设置于冷却水槽503.1的一侧，所述导流桶503.3包括竖段503.3.1、凹面向上的第一圆弧段503.3.2、横段503.3.3和凹面向上的第二圆弧段503.3.4，所述竖段503.3.1的上段开设有导流桶进水口503.3.5，导流桶进水口503.3.5 通过连接水管与冷却水槽503.1的侧壁连接，竖段503.3.1的底端与第一圆弧段503.3.2的一端连接，第一圆弧段503.3.2的另一端与横段503.3.3 连接，横段503.3.3的另一端与第二圆弧段503.3.4的一端连接，第二圆弧段503.3.4的另一端通过多个支管与冷却水槽503.1的底部连接，
所述导流桶503.3的顶部设置有输出端向下的导流电机503.8，所述导流电机503.8的输出端设置有向导流桶503.3内部延伸的旋转浆503.9，旋转浆503.9的底端延伸至导流桶进水口503.3.5的下方，所述旋转浆 503.9的底端设置有旋转叶片503.10，所述旋转叶片503.10的下方设置有向下延伸的螺旋盘管503.11，螺旋盘管503.11的进水口和出水口分别伸出导流桶503.3外，且分别与进水管和出水管连接；
以往针对不同大小的钢锭锻件需准备多个冷却水槽进行冷却，存在占用空间大、资源消耗大的缺点，且冷却时间较长，而该冷却装置503可通过控制潜水电机503.6启动，带动闸板503.2在冷却水槽503.1中移动，根据不同大小的钢锭锻件，多个闸板503.2将冷却水槽503.1分隔成多个不同体积的冷却区域，闸板503.2上的蛇形换热管503.7可辅助降低水温，另外，冷却水槽503.1一侧的多个导流桶503.3通过导流电机503.8带动旋转叶片503.10旋转，将冷却水槽503.1中的冷却水引入导流桶503.3中，经过螺旋盘管503.11形成涡流，可加速降低冷却水的水温，最后通过多个支管循环至冷却水槽503.1中，大大缩短了钢锭锻件的冷却时间，提高生产效率。
所述输送装置502包括三角形结构的吊架，所述吊架自上而下依次包括竖立的吊板502.1、横向的支撑杆502.2、横向的活动杆组和两个左右对称布置的纵向的拉板502.8，所述活动杆组包括两个前后平行布置的第一活动杆502.3和第二活动杆502.4，所述第一活动杆502.3和第二活动杆 502.4分别位于支撑杆502.2下方的前后两侧，所述第一活动杆502.3和第二活动杆502.4的中段分别套设有第一长套筒502.6和第二长套筒502.7，所述支撑杆502.2与活动杆组之间设置有四个间隔布置的拉杆组，拉杆组将吊架分隔成三个盛放区域，盛放区域内放置锻件，每相邻两个拉杆组之间的支撑杆502.2上套设有中套筒502.5，所述吊板502.1的底端与中套筒502.5固定连接，所述拉杆组包括两个左右布置的第一拉杆502.9和第二拉杆502.10，所述第一拉杆502.1的顶端通过第一短套筒502.11与支撑杆502.2转动连接，第一拉杆502.7的底端与第一长套筒502.6固定连接，所述第二拉杆502.10的顶端通过第二短套筒502.12与支撑杆502.2 转动连接，第二拉杆502.10的底端与第一长套筒502.6固定连接；
所述第一活动杆502.3的左右两段均设置有第一限位套筒502.13，所述第一限位套筒502.13与第一长套筒502.6之间设置有圆环槽，所述第二活动杆502.4的左右两段均设置有第二限位套筒502.14，所述第二限位套筒502.14与第二长套筒502.7之间设置有圆环槽，两个拉板502.8分别设置于第一活动杆502.3和第二活动杆502.4的左右两段之间，所述拉板 502.8的后段设置于第二限位套筒502.14和第二长套筒502.7之间的圆环槽内，且与第二活动杆502.4相铰接，所述拉板502.8的前下段沿其长度方向设置有多个卡口502.15，卡口502.15与第一限位套筒502.13和第一长套筒502.6之间的圆环槽配合连接，从而将第一活动杆502.3锁紧固定；
两个拉板502.8与支撑杆502.2的左右两段之间均连接有吊链502.16，所述吊链502.16的顶端通过第三短套筒502.17与支撑杆502.2转动连接，吊链502.16的底端与拉板502.8的前段固定连接，所述第三短套筒502.17 外侧的支撑杆502.2上设置有第三限位套筒502.18；
将多个大小相同的圆饼状的锻件间隔竖立排列整齐，且圆弧面前后放置，通过行车将输送装置502吊起送至多个锻件的位置处，此时拉板502.8 的卡口502.15与第一限位套筒502.13和第一长套筒502.6之间的圆环槽处于未锁紧状态，中间的拉杆组自上而下分别插入相邻锻件之间的间隔内，第一活动杆502.3和第二活动杆502.4沿着锻件的圆弧面分别向前下方和后下方移动，直到移动至地面上，根据锻件的大小选择合适的拉板502.8 卡口502.15与第一限位套筒502.13和第一长套筒502.6之间的圆环槽锁紧固定，再次通过行车将装好锻件的输送装置502吊起送至固溶处理用加热装置中进行加热处理或冷却水槽中进行冷却处理。
该输送装置502可实现一次性多件吊装，出炉后可直接将其吊起送至冷却水槽中进行固溶处理，缩短工件出炉到入水的转运时间，保证锻件入水时的有效温度，既保证产品的固溶效果一致性，又能节省生产时间和成本。
参见图1-图3，该大型低温异构件的生产方法如下：
其主要生产工序包括：加热—锻造—粗加工—固溶热处理—无损检测—异构件精加工—成品，其中，锻造工序包括滚圆—一道镦粗+拔长—十字锻造变形—二道镦粗+拔长—水冷，具体操作如下：
S1：加热
将钢锭锻件放置于锻造用加热装置中先进行预热再进行加热处理，参见图2，图中AF阶段为预热处理阶段，其具体操作如下：
图中AB段：第一升温阶段，从室温升温至440-460℃，升温时间≥5h；
图中BC段：第一保温阶段，在440-460℃进行保温，保温时间7h；
图中CD段：第二升温阶段，从440-460℃升温至840-860℃，升温时间≥9h；
图中DE段：第二保温阶段，在840-860℃进行保温，保温时间5h；
图中EF段：第三升温阶段，从840-860℃升温至1190-1210℃，升温时间≥6h；
S2：滚圆
将钢锭锻件放置于锻造用加热装置中加热至1190-1210℃，保温4h后 (图2中FG阶段)，通过出料装置将加热之后的钢锭锻件输送至锻压装置上进行倒棱、滚圆至钢锭小端直径大小、错冒口、错水口，当钢锭锻件降温至950℃前放回锻造用加热装置中；
S3：一道镦粗+拔长
将钢锭锻件放置于锻造用加热装置中加热至1190-1210℃，保温7h后 (图2中GH阶段)，通过出料装置将加热之后的钢锭锻件输送至锻压装置上，并采用上镦粗板和旋转工作台辅助工装进行镦粗高度，再将钢锭锻件竖起，轻拉对角线滚圆，然后进行拔长，作业过程中控制单次下压量为 30-50mm，当钢锭锻件降温至950℃前放回锻造用加热装置中；
S4：十字锻造变形
将钢锭锻件放置于锻造用加热装置中加热至1140-1160℃，保温6h后 (图2中IJ阶段)，通过出料装置将加热之后的钢锭锻件输送至锻压装置上，并采用上镦粗板和旋转工作台辅助工装进行进行拔长，再将钢锭锻件旋转90°再次进行拔长，作业过程中控制单次下压量不大于50mm，勤翻转，当钢锭锻件降温至950℃前放回锻造用加热装置中；
S5：二道镦粗+拔长
将钢锭锻件放置于锻造用加热装置中加热至1090-1110℃，保温5h 后(图2中KL阶段)，通过出料装置将加热之后的钢锭锻件输送至锻压装置上，采用两面反复翻转锻压方式，按钢锭锻件尺寸将各截面尺寸压制到位，端面及各棱角采用上、下平砧辅助工装清角成型，作业过程中控制单次下压量不大于50mm，勤翻转，在钢锭锻件降温至900℃前完工(钢锭锻件平面不得有凹凸现象，平面尺寸应保证一致)；
S6：水冷
将经过二道镦粗+拔长处理之后的钢锭锻件输送至水冷装置中进行快速冷却处理(图2中LM阶段)，冷至室温后取出进行探伤和晶粒度检测；
S7：粗加工
采用粗加工装置将冷却之后的钢锭锻件进行粗加工处理；
S8：固溶热处理
将经过粗加工之后的钢锭锻件送至固溶热处理装置中进行固溶热处理，参见图3，其具体操作步骤为：
图中A′B′段：低温升温阶段，从室温升温至830-870℃，升温速度≤80℃/h；
图中B′C′段：低温保温阶段，在830-870℃进行保温，保温时间5-6h；
图中C′D′段：高温升温阶段，从830-870℃升温至1050-1070℃；
图中D′E′段：高温保温阶段，在1050-1070℃进行保温，保温时间5-6h；
图中E′F′段：水冷阶段；
通过输送装置将经过粗加工之后的钢锭锻件放入固溶处理用加热装置中加热至1050-1070℃，保温20-21h后，再通过输送装置将加热之后的钢锭锻件快速转移至冷却装置中进行固溶处理，钢锭锻件在转移过程中，停留在空气中的时间控制在1min以内；
S9：无损检测
采用超声波斜探头双向垂直扫查技术对固溶热处理之后的锻件进行内部缩孔、白点、芯部裂纹、夹渣等缺陷的全范围高灵敏检测，保证抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断裂韧度等力学性能；
S10:异构件精加工
采用异构件精加工装置对检测合格的钢锭锻件进行异构件精加工处理；
S11:成品
将异构件精加工之后的钢锭锻件进行打包作业，即得核聚变堆超导磁体用大型低温异构件成品。
该大型低温异构件在锻造过程中采用多火次加热、多工步变形的加工方式，将引起温度、应力和变形分布的不均匀性，从而造成大型锻造中复杂的动态、静态再结晶。由于钢锭锻件在前几火次之间高温停留时间较长，所以锻造时细化的再结晶组织无法保留，锻造最后几道次往往在多数区域变形量不大，也很难再通过动态再结晶细化组织，严格控制每一火次的保温温度和时间是控制晶粒细化的主要途径。
在锻造过程中，前期火次升温至1190-1210℃保温后取出锻造，变形量 40％-60％，每个面都有变形，保证晶粒的均匀性，终锻温度到达950℃左右停锻；后续火次逐渐降低温度至1090-1110℃左右保温通透即可取出锻造，变形量控制在25-40％，终锻温度到达900℃左右停锻，采用低温强化的方式，再一次的细化晶粒。如因突发情况导致最后一火次未能及时完工，需将钢锭锻件及时回炉，按1060℃保温4h后取出锻造，在温度降低至900℃前完工，并在水中迅速冷却。
大型低温异构件随固溶温度的升高和保温时间的延长，组织中铁素体含量逐渐减少，形貌由原来的骨骼状逐渐向比较光滑的圆点状演变，组织均匀化程度提高。
实施例一
一种大型低温异构件，其化学成分按重量份数计为：C:0.021份， Si:0.25份，Mn：1.65份，P：0.010份，S：0.0038份，Cr:17.1份，Ni:12.0 份，Mo:2.36份，N：0.069份，Cu：0.12份，B:0.00085份，Ti：0.091 份，Nb：0.125份，Ta：0.009份，Co：0.041份，
该大型低温异构件的生产方法如下：
S1：加热
将10.1t的钢锭锻件放置于锻造用加热装置中先进行预热再进行加热处理：
第一升温阶段，从室温升温至440℃，升温时间5h；
第一保温阶段，在440℃进行保温，保温时间7h；
第二升温阶段，从440℃升温至845℃，升温时间9h；
第二保温阶段，在845℃进行保温，保温时间5h；
第三升温阶段，从845℃升温至1190℃，升温时间6h；
S2：滚圆
将钢锭锻件放置于锻造用加热装置中加热至1190℃，保温4h后，通过出料装置将加热之后的钢锭锻件输送至锻压装置上进行倒棱、滚圆至钢锭小端直径大小、错冒口、错水口，当钢锭锻件降温至950℃前放回锻造用加热装置中；
S3：一道镦粗+拔长
将钢锭锻件放置于锻造用加热装置中加热至1190℃，保温7h后，通过出料装置将加热之后的钢锭锻件输送至锻压装置上，并采用上镦粗板和旋转工作台辅助工装进行镦粗高度，再将钢锭锻件竖起，轻拉对角线滚圆，然后进行拔长，作业过程中控制单次下压量为30mm，当钢锭锻件降温至 950℃前放回锻造用加热装置中；
S4：十字锻造变形
将钢锭锻件放置于锻造用加热装置中加热至1140℃，保温6h后，通过出料装置将加热之后的钢锭锻件输送至锻压装置上，并采用上镦粗板和旋转工作台辅助工装进行拔长，再将钢锭锻件旋转90°再次进行拔长，作业过程中控制单次下压量38mm，勤翻转，当钢锭锻件降温至950℃前放回锻造用加热装置中；
S5：二道镦粗+拔长
将钢锭锻件放置于锻造用加热装置中加热至1090℃，保温5h后，通过出料装置将加热之后的钢锭锻件输送至锻压装置上，采用两面反复翻转锻压方式，按钢锭锻件尺寸将各截面尺寸压制到位，端面及各棱角采用上、下平砧辅助工装清角成型，作业过程中控制单次下压量38mm，勤翻转，在钢锭锻件降温至900℃前完工；
S6：水冷
将经过二道镦粗+拔长处理之后的钢锭锻件输送至水冷装置中进行快速冷却处理，冷至室温后取出进行探伤和晶粒度检测；
S7：粗加工
采用粗加工装置将冷却之后的钢锭锻件进行粗加工处理；
S8：固溶热处理
将经过粗加工之后的钢锭锻件送至固溶热处理装置中进行固溶热处理，其具体操作步骤为：
低温升温阶段，从室温升温至835℃，升温速度70℃/h；
低温保温阶段，在835℃进行保温，保温时间5.2h；
高温升温阶段，从835℃升温至1050℃；
高温保温阶段，在1050℃进行保温，保温时间5-6h；
水冷阶段；
通过输送装置将经过粗加工之后的钢锭锻件放入固溶处理用加热装置中加热至1050℃，保温20h后，再通过输送装置将加热之后的钢锭锻件快速转移至冷却装置中进行固溶处理；
S9：无损检测
采用超声波斜探头双向垂直扫查技术对固溶热处理之后的锻件进行内部缩孔、白点、芯部裂纹、夹渣等缺陷的全范围高灵敏检测，保证抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断裂韧度等力学性能；
S10:异构件精加工
采用异构件精加工装置对检测合格的钢锭锻件进行异构件精加工处理；
S11:成品
将异构件精加工之后的钢锭锻件进行打包作业，即得核聚变堆超导磁体用大型低温异构件成品。
实施例二
一种大型低温异构件，其化学成分按重量份数计为：C:0.024份， Si:0.32份，Mn：1.76份，P：0.012份，S：0.0045份，Cr:17.3份，Ni:12.2 份，Mo:2.43份，N：0.074份，Cu：0.15份，B：0.00091份，Ti：0.095 份，Nb：0.138份，Ta：0.010份，Co：0.046份，
该大型低温异构件的生产方法如下：
S1：加热
将10.3t的钢锭锻件放置于锻造用加热装置中先进行预热再进行加热处理：
第一升温阶段，从室温升温至450℃，升温时间6h；
第一保温阶段，在450℃进行保温，保温时间7h；
第二升温阶段，从450℃升温至850℃，升温时间10h；
第二保温阶段，在850℃进行保温，保温时间5h；
第三升温阶段，从850℃升温至1200℃，升温时间7h；
S2：滚圆
将钢锭锻件放置于锻造用加热装置中加热至1200℃，保温4h后，通过出料装置将加热之后的钢锭锻件输送至锻压装置上进行倒棱、滚圆至钢锭小端直径大小、错冒口、错水口，当钢锭锻件降温至950℃前放回锻造用加热装置中；
S3：一道镦粗+拔长
将钢锭锻件放置于锻造用加热装置中加热至1200℃，保温7h后，通过出料装置将加热之后的钢锭锻件输送至锻压装置上，并采用上镦粗板和旋转工作台辅助工装进行镦粗高度，再将钢锭锻件竖起，轻拉对角线滚圆，然后进行拔长，作业过程中控制单次下压量为35mm，当钢锭锻件降温至 950℃前放回锻造用加热装置中；
S4：十字锻造变形
将钢锭锻件放置于锻造用加热装置中加热至1150℃，保温6h后，通过出料装置将加热之后的钢锭锻件输送至锻压装置上，并采用上镦粗板和旋转工作台辅助工装进行拔长，再将钢锭锻件旋转90°再次进行拔长，作业过程中控制单次下压量45mm，勤翻转，当钢锭锻件降温至950℃前放回锻造用加热装置中；
S5：二道镦粗+拔长
将钢锭锻件放置于锻造用加热装置中加热至1100℃，保温5h后，通过出料装置将加热之后的钢锭锻件输送至锻压装置上，采用两面反复翻转锻压方式，按钢锭锻件尺寸将各截面尺寸压制到位，端面及各棱角采用上、下平砧辅助工装清角成型，作业过程中控制单次下压量45mm，勤翻转，在钢锭锻件降温至900℃前完工；
S6：水冷
将经过二道镦粗+拔长处理之后的钢锭锻件输送至水冷装置中进行快速冷却处理，冷至室温后取出进行探伤和晶粒度检测；
S7：粗加工
采用粗加工装置将冷却之后的钢锭锻件进行粗加工处理；
S8：固溶热处理
将经过粗加工之后的钢锭锻件送至固溶热处理装置中进行固溶热处理，其具体操作步骤为：
低温升温阶段，从室温升温至850℃，升温速度75℃/h；
低温保温阶段，在850℃进行保温，保温时间5.5h；
高温升温阶段，从850℃升温至1065℃；
高温保温阶段，在1065℃进行保温，保温时间5.5h；
水冷阶段；
通过输送装置将经过粗加工之后的钢锭锻件放入固溶处理用加热装置中加热至1065℃，保温20.5h后，再通过输送装置将加热之后的钢锭锻件快速转移至冷却装置中进行固溶处理；
S9：无损检测
采用超声波斜探头双向垂直扫查技术对固溶热处理之后的锻件进行内部缩孔、白点、芯部裂纹、夹渣等缺陷的全范围高灵敏检测，保证抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断裂韧度等力学性能；
S10:异构件精加工
采用异构件精加工装置对检测合格的钢锭锻件进行异构件精加工处理；
S11:成品
将异构件精加工之后的钢锭锻件进行打包作业，即得核聚变堆超导磁体用大型低温异构件成品。
实施例三
一种大型低温异构件，其化学成分按重量份数计为：C:0.027份，Si: 0.41份，Mn：1.78份，P：0.0:16份，S：0.00:46份，Cr:17.4份，Ni:12.4 份，Mo:2.45份，N：0.079份，Cu：0.19份，B：0.00095份，Ti：0.097 份，Nb：0.143份，Ta：0.012份，Co：0.048份，
该大型低温异构件的生产方法如下：
S1：加热
将10.5t的钢锭锻件放置于锻造用加热装置中先进行预热再进行加热处理：
第一升温阶段，从室温升温至460℃，升温时间8h；
第一保温阶段，在460℃进行保温，保温时间7h；
第二升温阶段，从460℃升温至860℃，升温时间12h；
第二保温阶段，在860℃进行保温，保温时间5h；
第三升温阶段，从860℃升温至1210℃，升温时间8h；
S2：滚圆
将钢锭锻件放置于锻造用加热装置中加热至1210℃，保温4h后，通过出料装置将加热之后的钢锭锻件输送至锻压装置上进行倒棱、滚圆至钢锭小端直径大小、错冒口、错水口，当钢锭锻件降温至950℃前放回锻造用加热装置中；
S3：一道镦粗+拔长
将钢锭锻件放置于锻造用加热装置中加热至1210℃，保温7h后，通过出料装置将加热之后的钢锭锻件输送至锻压装置上，并采用上镦粗板和旋转工作台辅助工装进行镦粗高度，再将钢锭锻件竖起，轻拉对角线滚圆，然后进行拔长，作业过程中控制单次下压量为40mm，当钢锭锻件降温至 950℃前放回锻造用加热装置中；
S4：十字锻造变形
将钢锭锻件放置于锻造用加热装置中加热至1160℃，保温6h后，通过出料装置将加热之后的钢锭锻件输送至锻压装置上，并采用上镦粗板和旋转工作台辅助工装进行拔长，再将钢锭锻件旋转90°再次进行拔长，作业过程中控制单次下压量48mm，勤翻转，当钢锭锻件降温至950℃前放回锻造用加热装置中；
S5：二道镦粗+拔长
将钢锭锻件放置于锻造用加热装置中加热至1110℃，保温5h后，通过出料装置将加热之后的钢锭锻件输送至锻压装置上，采用两面反复翻转锻压方式，按钢锭锻件尺寸将各截面尺寸压制到位，端面及各棱角采用上、下平砧辅助工装清角成型，作业过程中控制单次下压量48mm，勤翻转，在钢锭锻件降温至900℃前完工；
S6：水冷
将经过二道镦粗+拔长处理之后的钢锭锻件输送至水冷装置中进行快速冷却处理，冷至室温后取出进行探伤和晶粒度检测；
S7：粗加工
采用粗加工装置将冷却之后的钢锭锻件进行粗加工处理；
S8：固溶热处理
将经过粗加工之后的钢锭锻件送至固溶热处理装置中进行固溶热处理，其具体操作步骤为：
低温升温阶段，从室温升温至870℃，升温速度≤80℃/h；
低温保温阶段，在870℃进行保温，保温时间6h；
高温升温阶段，从870℃升温至1050-1070℃；
高温保温阶段，在1070℃进行保温，保温时间6h；
水冷阶段；
通过输送装置将经过粗加工之后的钢锭锻件放入固溶处理用加热装置中加热至1070℃，保温21h后，再通过输送装置将加热之后的钢锭锻件快速转移至冷却装置中进行固溶处理，钢锭锻件在转移过程中，停留在空气中的时间控制在1min以内；
S9：无损检测
采用超声波斜探头双向垂直扫查技术对固溶热处理之后的锻件进行内部缩孔、白点、芯部裂纹、夹渣等缺陷的全范围高灵敏检测，保证抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断裂韧度等力学性能；
S10:异构件精加工
采用异构件精加工装置对检测合格的钢锭锻件进行异构件精加工处理；
S11:成品
将异构件精加工之后的钢锭锻件进行打包作业，即得核聚变堆超导磁体用大型低温异构件成品。
经上述生产方法制得的大型低温异构件，其机械性能见表1：
表1
以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。
Claims (3)
1.一种大型低温异构件生产用冷却装置，其特征在于：包括冷却水槽、多个闸板以及多个向上弯折的导流桶，所述闸板纵向设置于冷却水槽内，且与冷却水槽的底部滑动连接，用于将冷却水槽分隔成多个冷却区域，所述闸板的左右两侧面自前至后均延伸有蛇形换热管；
所述多个导流桶沿冷却水槽的长度方向间隔设置于冷却水槽的一侧，导流桶的上段设置有导流桶进水口，导流桶进水口通过连接水管与冷却水槽的侧壁连接，所述导流桶的顶部设置有输出端向下的导流电机，所述导流电机的输出端设置有向导流桶内部延伸的旋转浆，旋转浆的底端延伸至导流桶进水口的下方，所述旋转浆的底端设置有旋转叶片，所述旋转叶片的下方设置有向下延伸的螺旋盘管。
2.根据权利要求1所述的一种大型低温异构件生产用冷却装置，其特征在于：所述冷却水槽内的底部沿其长度方向设置有前后两条平行布置的导轨，所述闸板的底部设置有前后两个滑轮，滑轮与导轨滑动连接，所述滑轮上设置有潜水电机。
3.根据权利要求1所述的一种大型低温异构件生产用冷却装置，其特征在于：所述导流桶包括竖段、凹面向上的第一圆弧段、横段和凹面向上的第二圆弧段，所述导流桶进水口设置于竖段的上部，竖段的底端与第一圆弧段的一端连接，第一圆弧段的另一端与横段连接，横段的另一端与第二圆弧段的一端连接，第二圆弧段的另一端通过多个支管与冷却水槽的底部连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920477126.6U CN209998277U (zh) | 2019-04-10 | 2019-04-10 | 大型低温异构件生产用冷却装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201920477126.6U CN209998277U (zh) | 2019-04-10 | 2019-04-10 | 大型低温异构件生产用冷却装置 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| CN110014103A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-07-16 | 江阴振宏重型锻造有限公司 | 大型低温异构件生产用冷却装置 |
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2019
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