專利名稱：一體化頂蓋成形的碾壓方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加工核電大鍛件封頭的鍛造工藝方法，特別是涉及一種用于 AP1000 (第三代先進(jìn)壓水堆)核電一體化頂蓋成形碾壓方法。
背景技術(shù)：
目前，全球核電已進(jìn)入了一個高速發(fā)展時期，為了改善能源結(jié)構(gòu)，各工業(yè)發(fā)達(dá) 國家和發(fā)展中國家都在積極致力于核電的發(fā)展。美國把擴大核能作為國家能源政策的重 要組成部分，在役的100多座核電站有相當(dāng)部分需要進(jìn)行更新?lián)Q代。俄羅斯制定了較大 規(guī)模的核電計劃，已有5座機組在建設(shè)中。日本政府提出核電立國，計劃在2010年前新 建13座核電站，2011年后，再建7座核電站。亞洲除中國、日本、韓國外還有11個國 家分別提出要發(fā)展核電。2020年前，全球每年至少需要二十多套核電鍛件，市場前景非 常廣闊。
中國雖已從法、美等發(fā)達(dá)國家引進(jìn)了先進(jìn)的核電設(shè)計、制造技術(shù)、但卻因為種 種原因無法引進(jìn)核電鍛件的制造技術(shù)，甚至無法及時從國外采購鍛件。所以只有通過原 始創(chuàng)新，研制出超大型鍛件才能真正實現(xiàn)大型先進(jìn)壓水堆核電的國產(chǎn)化。
因此，中國正在積極研究核電大鍛件封頭的成形技術(shù)，突破高品質(zhì)大鍛件成形 工藝自主創(chuàng)新開發(fā)的科技攻關(guān)。其中，封頭類鍛件的沖壓成形一直是難點之一。
由于整體封頭制造難度很大，而這種封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計代表當(dāng)今壓力容器封頭的 發(fā)展方向，目前國內(nèi)各制造廠家還沒有成功開發(fā)出一體化頂蓋的制造技術(shù)，國際上也只 有日本、韓國等少數(shù)發(fā)達(dá)國家擁有這種鍛件的成形技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種類似于封頭成形的一體化頂蓋成型的碾壓 方法，使碾壓成型后的鍛件材料致密，成分均勻，金屬流線分布合理，性能穩(wěn)定。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一體化頂蓋成形的碾壓方法包括如下步驟
第一步，鐓粗；將雙真空鋼錠加熱至1220 °C，經(jīng)過鐓粗使其錠身高度由 4330mm變?yōu)?700士50mm，鍛造比達(dá)到1.5以上；鐓粗過程中使雙真空鋼錠的溫度始終 保持在850 1220°C范圍內(nèi)；
第二步，拔長、氣割下料；將雙真空鋼錠的溫度加熱至1220°C，拔長錠身至 5960士50mm，鍛造比達(dá)到2以上；然后將雙真空鋼錠底端去除一段，使錠身高度變?yōu)?5350 士 50mm ；
第三步，鐓粗；將雙真空鋼錠的溫度加熱至1240°C鐓粗，使其高度由5350mm 變?yōu)?350士50mm，鍛造比達(dá)到2以上；鐓粗過程中使雙真空鋼錠的溫度始終保持在 850 1240°C的范圍內(nèi)；
第四步，碾壓成型；將雙真空鋼錠加熱至1200°C，再放置到模具上碾壓成型；
第五步，平整；將雙真空鋼錠加熱至120(TC，再放置到模具上進(jìn)行平整。
一體化頂蓋的形狀為一個具有高830mm法蘭的封頭。由于采用本發(fā)明的方法在 鍛壓過程中嚴(yán)格控制溫度，使鍛件溫度始終保持在850 1240°C范圍內(nèi)，并保證每一鍛 造步驟的鍛造比，因此鍛壓后的工件不易產(chǎn)生裂紋，壁厚均勻，鍛件材料致密，成分均 勻，金屬流線分布合理，性能穩(wěn)定。


下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明
圖1是一體化頂蓋碾壓上模具示意圖，其中圖Ib是圖Ia的側(cè)視圖2 —體化頂蓋碾壓下模具示意圖3是雙真空鋼錠示意圖4是經(jīng)過鐓粗的鍛件示意圖5是經(jīng)過拔長的鍛件示意圖6是經(jīng)過鐓粗的鍛件示意圖；
圖7是一體化頂蓋碾壓成型示意圖8是鍛件經(jīng)過平整后的示意圖9是經(jīng)過碾壓成型平整后的鍛件示意圖。
具體實施方式
AP1000 (第三代先進(jìn)壓水堆)一體化頂蓋采用《ASME規(guī)范》SA-508中Grade3. Classl材料，內(nèi)部的球半徑為1950m壁厚為230mm，法蘭高度為830mm，整個一體化頂 蓋需要成型的最大難點是它的法蘭高，整體直徑大。因此，對一體化頂蓋坯料碾壓時需 要采用專用的碾壓模具，以達(dá)到規(guī)定的尺寸要求且保證球壁與法蘭接合處不產(chǎn)生裂紋。
下面結(jié)合具體實施例對《ASME規(guī)范》SA-508中Grade3.Classl材料的一體化 頂蓋的雙真空鋼錠(以下簡稱為“鍛件”)鍛造方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。
參見圖3所示，使用16500噸水壓機，對錠身上口直徑為3564mm，錠身下口直 徑為3045mm，錠身高度為4330mm，重量365噸的雙真空鋼錠進(jìn)行鍛壓。鍛壓過程分為 以下步驟
第一步，鐓粗；將鍛件加熱至1220°C，經(jīng)過鐓粗將錠身高度由4330mm變?yōu)?2700士50mm，使鍛造比達(dá)到1.5以上；在鐓粗過程中如果鍛件溫度降至850°C以下，則 將鍛件重新加熱，使鍛件的溫度始終保持在850 1220°C的范圍內(nèi)。經(jīng)過鐓粗后的鍛件 形狀如圖4所示，錠身的高度為2700士50mm，錠身的直徑(Φ)約為4050mm。
第二步，拔長、氣割下料；將鍛件溫度加熱至1220 °C，拔長錠身至 5960士50mm，使鍛造比達(dá)到2以上；然后氣割下料，將鍛件底端去除一段，保證雙真空 鋼錠底部充分切除，使鍛件的錠身由5960mm變?yōu)?350士50mm。經(jīng)過拔長、氣割下料 后鍛件的形狀尺寸如圖5所示，錠身的直徑為2700mm，冒口端留800_長鉗把，其作 用是在以后的鍛造工序中定鍛件的中心位置。
第三步，鐓粗；將鍛件溫度加熱至1240°C，鐓粗鍛件，使其錠身由5350mm的 高度變?yōu)?350士50mm，鍛造比達(dá)到2以上；鐓粗過程中如果鍛件溫度降至850°C以下， 則將鍛件重新加熱，使鍛件的溫度始終保持在850 1240°C的范圍內(nèi)。經(jīng)過本次鐓粗后鍛件的形狀尺寸如圖6所示，錠身的高度為2350mm，錠身的直徑為4030mm。
第四步，碾壓成型；將鍛件加熱至1200°C，再將鍛件放置到如圖2所示的碾壓 下模具上，然后用如圖1所示的碾壓上模具將鍛件碾壓成型(同時結(jié)合圖7所示)。在碾 壓過程中，每次旋轉(zhuǎn)角度為10度，每次壓下量不超過200mm。
第五步，平整；將鍛件加熱至1200°C，再將鍛件放置到如圖2所示的碾壓下模 具上，然后用如圖1所示的碾壓上模具對鍛件進(jìn)行平整(同時結(jié)合圖8所示)。在平整工 序中，主要是平整法蘭部位高度，保證法蘭部位尺寸符合工藝要求。
經(jīng)過碾壓成型平整后的鍛件如圖9所示。
按以上步驟進(jìn)行鍛壓，依據(jù)ASME(美國機械工程師學(xué)會)規(guī)范(ASME頒布的 《鍋爐及壓力容器規(guī)范》簡稱《ASME規(guī)范》)計算，總鍛比達(dá)功.5。
圖1是碾壓上模具的實施例。參見圖Ia所示，所述碾壓上模具為一上寬下窄的 梯形，其頂部具有一燕尾形的凸出部；再參見圖Ib所示，該碾壓上模具的前后兩側(cè)面， 其上部前后兩側(cè)面平行，從中部至底端前后兩側(cè)面之間的寬度逐漸減少，形成錐面。
圖2是碾壓下模具的實施例。所述碾壓下模具為一矩形立方體，其中上部具有 一圓弧形的凹陷部，該凹陷部的底部至碾壓下模具的底端具有一通孔。
以上通過具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的 限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這 些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種一體化頂蓋成形的碾壓方法，其特征在于，包括如下步驟第一步，鐓粗；將雙真空鋼錠加熱至1220°c，經(jīng)過鐓粗使其錠身高度由4330mm 變?yōu)?700士50mm，鍛造比達(dá)到1.5以上；鐓粗過程中使雙真空鋼錠的溫度始終保持在 850 1220°C范圍內(nèi)；第二步，拔長、氣割下料；將雙真空鋼錠的溫度加熱至1220°C，拔長錠身至 5960士50mm，鍛造比達(dá)到2以上；然后將雙真空鋼錠底端去除一段，使錠身高度變?yōu)?5350 士 50mm ；第三步，鐓粗；將雙真空鋼錠的溫度加熱至1240°C鐓粗，使其高度由5350mm變?yōu)?2350士50mm，鍛造比達(dá)到2以上；鐓粗過程中使雙真空鋼錠的溫度始終保持在850 1240°C的范圍內(nèi)；第四步，碾壓成型；將雙真空鋼錠加熱至120(TC，再放置到模具上碾壓成型；第五步，平整；將雙真空鋼錠加熱至120(TC，再放置到模具上進(jìn)行平整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碾壓方法，其特征在于經(jīng)過以上方法進(jìn)行鍛壓后，依據(jù) ASME規(guī)范計算，總鍛比25.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的碾壓方法，其特征在于在步驟四所述的碾壓過程中， 每次旋轉(zhuǎn)角度為10度，每次壓下量不超過200mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種一體化頂蓋成形的碾壓方法，第一步，鐓粗；第二步，拔長、氣割下料；第三步，鐓粗；第四步，碾壓成型；第五步，平整；在鍛壓過程中嚴(yán)格控制溫度，使鍛件溫度始終保持在850～1240℃的范圍內(nèi)，并保證每一鍛造步驟的鍛造比。本發(fā)明能使鍛壓后的鍛件不易產(chǎn)生裂紋，壁厚均勻，鍛件材料致密，成分均勻，金屬流線分布合理，性能穩(wěn)定。適用于核電大鍛件封頭的成形。
文檔編號B21J1/06GK102019337SQ20091005793
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者凌進(jìn), 葉志強, 李向, 賈天義, 陶志勇 申請人:上海重型機器廠有限公司