本申請涉及用于石油煉制與化工、煤化工、化肥工業(yè)、及其它各種化工裝備中的各種高等級壓力容器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生產(chǎn)封頭的反向沖壓模具、封頭及其壓力容器。

背景技術(shù)：

在石油化工的聚合反應(yīng)生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域，目前聚丙烯生產(chǎn)主要采用氣相工藝、本體工藝或者淤漿工藝。傳統(tǒng)的淤漿工藝在聚丙烯生產(chǎn)中，除了在一些特殊需求情況下才用到之外，淤漿工藝已逐漸被淘汰。本體法工藝則仍保持著原有的優(yōu)勢。而氣相法工藝則迅速增長，以工藝簡單、單線生產(chǎn)能力大、投資少而備受青睞，全球氣相工藝和本體環(huán)管工藝生產(chǎn)的樹酯產(chǎn)量快速增長。由于聚烯烴物料和反應(yīng)物的粘性，以及顆粒物介質(zhì)等原因，聚合反應(yīng)器的內(nèi)部在循環(huán)氣作用下形成流化床狀態(tài)，所以殼體內(nèi)壁需要有較高的光潔度，才能一方面預(yù)防介質(zhì)粘結(jié)，使介質(zhì)流動順暢，反應(yīng)均勻，另一方面在調(diào)整工藝，切換不同牌號的產(chǎn)品生產(chǎn)時，可以方便地清理干凈前一牌號產(chǎn)品的殘余，保證產(chǎn)品質(zhì)量。而現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)出來的封頭往往滿足不了要求。

在煉油工藝各種加氫反應(yīng)器中，尤其是用于聚烯烴聚合等反應(yīng)的反應(yīng)器要求殼體的內(nèi)壁具有較高光潔度。

壓力容器封頭的傳統(tǒng)制造工藝是由鋼材熱壓成形的，用于制造封頭的圓形毛坯先被放置到加熱爐里加熱，再從爐中取出安放到大型沖壓機(jī)上，然后向下壓制成封頭的端口向上的形狀。加熱鋼板時，高溫使鋼板表面高度氧化，沖壓準(zhǔn)備前，下模具從周邊支承圓平板毛坯，上模具從中間往下壓把圓平板毛坯沖壓成端口向上而成，在這過程中，鋼板高溫氧化皮不斷脫落，并且堆積在封頭內(nèi)表面，最終壓制成形后，氧化皮被壓縮在封頭內(nèi)表面造成局部凹坑、麻點(diǎn)或減薄區(qū)，封頭內(nèi)表面很不光滑，需要花費(fèi)很大的人力物力和工期對內(nèi)表面拋光，也容易減薄鋼板的厚度，降低反應(yīng)器強(qiáng)度，成為高等級反應(yīng)器制造的一大難題。

因此，開發(fā)一種封頭成形方法、封頭結(jié)構(gòu)、壓力容器以及封頭反向成形模具，應(yīng)用于各種石油化工或煤化工領(lǐng)域，對安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益都具有重要的工程意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┮环N封頭沖壓成型模具和使用該模具的封頭沖壓成型方法，該模具和方法能夠生產(chǎn)出內(nèi)表面光滑整齊的封頭。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┮韵录夹g(shù)方案：

提供一種封頭沖壓成型模具，包括上模頭和下模頭，上模頭包括對平板毛坯的邊緣施加向下力的抵壓部，上模頭在對應(yīng)平板毛坯中部的上方留有成型空間，下模頭包括對平板毛坯中部施加向上力的上凸部。

其中，所述成型空間為與所述下模頭相對應(yīng)的通孔。

其中，該封頭沖壓成型模具還包括驅(qū)動所述上模頭向下運(yùn)動的壓力柱，所述壓力柱與所述上模頭連接。

其中，所述壓力柱驅(qū)動所述上模頭垂直向下運(yùn)動。該種封頭的成型端口向下的沖壓成形方法也可用于封頭端口向下的旋壓成形。

其中，所述上模頭為圓形的上模頭，所述壓力柱設(shè)置有多條，且多條壓力柱沿所述上模頭的周向均勻分布。

其中，該模具還包括用于固定所述下模頭的下模支座，所述下模支座通過移動機(jī)構(gòu)能夠水平移動。

其中，所述上模頭設(shè)置有多個用于使成形后的封頭與所述下模頭分離的脫模勾，所述脫模勾與所述上模頭固定連接，且多個脫模勾沿所述上模頭的周向均勻分布。

還提供一種封頭沖壓成型方法，該方法采用上述任一項(xiàng)所述的模具，從而成型出端口朝下的封頭。

其中，所述封頭為橢圓形封頭或球形封頭。

其中，所述封頭為單層板封頭或多層板封頭。

本申請的有益效果：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請?zhí)峁┑囊环N封頭沖壓成型模具，在生產(chǎn)過程中，避免了鋼板高溫氧化皮脫落后在封頭內(nèi)表面的堆積，消除了傳統(tǒng)壓制成形過程中氧化皮被壓縮在封頭內(nèi)表面造成局部凹坑、麻點(diǎn)或減薄區(qū)，從而封頭內(nèi)表面光滑，減少內(nèi)表面拋光工作量，也減少基礎(chǔ)鋼板的厚度，降低反應(yīng)器制造成本。該模具制造出的封頭表面光滑整齊，一方面能夠有效防止介質(zhì)粘結(jié)，使介質(zhì)流動順暢，反應(yīng)均勻；另一方面，在調(diào)整工藝切換不同牌號產(chǎn)品的生產(chǎn)時，可以便捷地清理干凈前一牌號產(chǎn)品的殘余，保證產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本申請的壓力容器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本申請的封頭反向成形模具的第一工作狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本申請的封頭反向成形模具的第二工作狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本申請的封頭反向成形模具的第三工作狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本申請的封頭反向成形模具的第四工作狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本申請的封頭反向成形模具的第五工作狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本申請的封頭結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

筒體1，封頭2，上開口3，下開口4，支座5，內(nèi)支承結(jié)構(gòu)6；

下模頭7，下模支座8；

上模頭9，壓力柱10；

圓平板毛坯11，脫模勾12；

封頭端口內(nèi)半徑R，通孔的半徑R+。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對本申請進(jìn)行詳細(xì)說明。

本申請?zhí)峁┮环N封頭反向成形模具，如圖2至圖4所示，包括上模頭9、以及形狀與封頭2相對應(yīng)的下模頭7，下模頭7設(shè)置在上模頭9的下方，上模頭9開設(shè)有與下模頭7相對應(yīng)的通孔，通孔的直徑R+和封頭2的外壁直徑相等，下模頭7的直徑R和封頭2的內(nèi)壁直徑相等；該模具還包括驅(qū)動上模頭9向下運(yùn)動的壓力柱10，壓力柱10與上模頭9連接。實(shí)際中，下模頭7固定，通過壓力機(jī)驅(qū)動壓力柱10，（圖中沒有畫出壓力機(jī)架等整體機(jī)構(gòu)）以使上模頭9向下運(yùn)動，下模頭9插入通孔，上模頭9把毛坯11的邊緣往下壓以成形封頭2。

該模具生產(chǎn)封頭包括以下步驟：

第一步，參見圖1和圖2，根據(jù)壓力容器的封頭2半徑R ，選好相應(yīng)半徑的下模頭7和相應(yīng)半徑的上模頭9。

其中，該模具還包括固定下模頭7的下模支座8，下模支座8通過移動機(jī)構(gòu)能夠水平移動。通過下模支座8安裝下模頭7，下模支座8可以水平移出到壓力機(jī)架外面，以便安裝下模頭7。下模支座8可適配多種尺寸的下模頭7，但是每一個規(guī)格的下模頭7只適于壓制一種半徑規(guī)格的封頭2。

壓力柱10設(shè)置有多條，且多條壓力柱10沿上模頭9的周向均勻分布，上模頭9通過多條相同的壓力柱10連接在壓力機(jī)架上。壓力柱10的數(shù)量不是僅僅封頭2規(guī)格設(shè)定，而是根據(jù)封頭2直徑大小和毛坯11厚度、按一定的尺寸規(guī)格范圍設(shè)定。但是每一件規(guī)格的上模頭9只適于壓制一種半徑規(guī)格的封頭2。

第二步，參見圖2，開動壓力機(jī)，檢查確認(rèn)儀表管線以及各安全附件功能正常。按箭頭上下運(yùn)動上模頭9，檢測上模頭9與下模頭7之間的周向間隙，確保調(diào)整均勻。

第三步，參見圖3，利用鏟車臂或者其他輔助性工裝把冷態(tài)或加熱的鋼板毛坯11安置到下模頭7上，圓平板毛坯11中心與下模頭7中心一致。

第四步，參見圖4，運(yùn)動上模頭9下來壓住毛坯11鋼板，迅速退出鏟車臂或者其他輔助性工裝。

第五步，參見圖5，繼續(xù)運(yùn)動上模頭9下來把毛坯11鋼板壓成封頭2，操作中是否均勻或加速壓制，由經(jīng)驗(yàn)決定。

第六步，參見圖6，壓成封頭2后，短暫靜止讓封頭2定形，然后操作上模頭9提升，期間適時使用工具在上模頭9和成形封頭2之間掛上脫模勾12，脫模勾12在上模頭9和封頭2上周向均衡分布，使上模頭9提升的同時把封頭2從下模頭7上取出。

第七步，水平移動下模支座8到壓力機(jī)架外面，利用鏟車臂或者其他輔助性工裝把成形封頭2從機(jī)架下封頭2脫模勾12上取出，妥善安置，參見圖7。

壓力柱10驅(qū)動上模頭9向下運(yùn)動，可以是豎直向下運(yùn)動也可以是螺旋向下運(yùn)動，螺旋向下運(yùn)動能夠保護(hù)封頭2外表面的光潔度，而且提供更大的壓力。該種封頭的成型端口向下的沖壓成形方法也可用于封頭端口向下的旋壓成形。

本申請的一種封頭沖壓成型方法，該方法采用上述任一項(xiàng)所述的模具，主要包括以下步驟：

準(zhǔn)備步驟：把圓平板毛坯11放置到加熱爐里加熱，然后把加熱后的圓平板毛坯11放置在模具中；反向成形步驟：通過模具將圓平板毛坯11壓成封頭2，成形過程中，封頭2的端口朝向下方。

與傳統(tǒng)的模具將圓平板毛坯11沖壓成端口向上的方法相比，本申請封頭成形方法，在生產(chǎn)過程中避免了鋼板高溫氧化皮脫落后在封頭2內(nèi)表面的堆積，消除了傳統(tǒng)壓制成形過程中氧化皮被壓縮在封頭2內(nèi)表面造成的局部凹坑、麻點(diǎn)或減薄區(qū)，使得封頭2內(nèi)表面光滑，減少內(nèi)表面拋光工作量，也減少基礎(chǔ)鋼板的厚度，降低反應(yīng)器制造成本。

圖7示出了本發(fā)明的一種封頭結(jié)構(gòu)，封頭為反向成形封頭，如圖1和圖7所示，該反向成形封頭是上述封頭沖壓成型方法制造的。該封頭2表面光滑整齊，一方面能夠有效防止介質(zhì)粘結(jié)，使介質(zhì)流動順暢，反應(yīng)均勻；另一方面，在調(diào)整工藝切換不同牌號產(chǎn)品的生產(chǎn)時，可以便捷地清理干凈前一牌號產(chǎn)品的殘余，保證產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

具體的，反向成形封頭2為橢圓形封頭，當(dāng)然封頭也可以設(shè)置為球形封頭，不同形狀的封頭2適用于不同的筒體1，適用范圍更加廣。

具體的，封頭2的壁厚非均勻設(shè)置，包括基本厚度區(qū)域及其局部增厚區(qū)域，可以根據(jù)不同反應(yīng)，根據(jù)不同地方的反應(yīng)劇烈程度，對應(yīng)設(shè)置增厚區(qū)域，可以有效延長封頭2的使用壽命。

具體的，封頭2為單層板封頭或多層板封頭，可根據(jù)加工成本和實(shí)際需求，根據(jù)實(shí)際情況選擇單層板的封頭2或者高強(qiáng)度的多層板封頭2。

具體的，封頭2包括各種不同口徑和壁厚的規(guī)格，滿足不同大小的容器需求。

具體的，封頭2包括整體封頭和局部封頭，整體封頭2一體成形，生產(chǎn)效率高；局部封頭2可滿足一些特殊需求。

具體的，封頭2開設(shè)有多個開口，滿足實(shí)際需要。

具體的，封頭2包括封頭基層及其內(nèi)壁防護(hù)層，防護(hù)層能夠有效保護(hù)封頭2。

具體的，封頭2包括鍛坯機(jī)加工成形封頭、鋼板整體壓制成形封頭和鋼板分瓣壓制后再組焊成形的封頭，或者鍛件與鋼板的組合。

上述任一種封頭結(jié)構(gòu)，實(shí)際中均使用于壓力容器，圖1為本申請的一種壓力容器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，壓力容器包括圓筒體1和封頭2，封頭2設(shè)置在圓筒體1的兩端，封頭2為上述本申請任一種封頭2，該壓力容器還包括設(shè)置在圓筒體1的內(nèi)壁的內(nèi)支承結(jié)構(gòu)6，設(shè)置于筒體1或封頭2外壁的外支承結(jié)構(gòu)，封頭2和圓筒體1均設(shè)置有各種開口。其中封頭2包括分別設(shè)置于圓筒體1的兩端的上封頭2和下封頭2，上封頭2設(shè)置有上開口3，下封頭2設(shè)置有下開口4，圓筒體1由鋼板或鍛件制成。為防止腐蝕，在反應(yīng)器內(nèi)表面堆焊一層或兩層奧氏體不銹鋼襯里，封頭2內(nèi)表面的光滑整齊對堆焊質(zhì)量有一定的影響。該壓力容器通過支座5固定。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本申請的技術(shù)方案，而非對本申請保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本申請作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本申請的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本申請技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。