一種帶超長非對(duì)稱管咀的主管道空心鍛件仿形鍛造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶超長非對(duì)稱管咀的主管道空心鍛件仿形鍛造方法，屬于材料鍛造工藝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]反應(yīng)堆冷卻劑管道(Reactor Coolant Piping)，也稱為主管道，它是核電廠冷卻劑系統(tǒng)的主動(dòng)脈。世界范圍內(nèi)壓水堆冷卻劑主管道的設(shè)計(jì)及制造有如下幾種選擇:不銹鋼分段鑄造(直管段采用離心鑄造)、加工、焊接成形；低合金鋼分段鍛造、內(nèi)層堆焊不銹鋼、焊接成形；低合金鋼分瓣鑄造、內(nèi)層堆焊不銹鋼、焊接成形；不銹鋼分段鍛造、加工、焊接成形；不銹鋼整體鍛造、加工(彎壓)成形。設(shè)計(jì)壽命為60年的AP1000/CAP1400主管道用鋼為316LN (超低碳控氮奧氏體不銹鋼)，該鋼種熱塑性差、變形抗力大、又無法通過熱處理細(xì)化晶粒，而其最終晶粒度要求多2級(jí)。其中規(guī)格最大的熱段又要求整體(含兩個(gè)互成45°角且位于不同截面的超長管咀)鍛造。制造難度極大。
[0003]隨著我國核電事業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CAP1400核電技術(shù)將成為我國核電站建設(shè)的主力堆型之一，作為核電站關(guān)鍵設(shè)備的CAP1400主管道產(chǎn)品具有巨大的市場發(fā)展空間。CAP1400主管道要求帶管咀整體鍛造，管咀不能焊接。帶管咀的主管道彎曲成形前所用坯料分為實(shí)心鍛件和空心鍛件兩大類。實(shí)心鍛件余量大，機(jī)加工時(shí)間長，且鍛比較小，晶粒度難以滿足要求?？招腻懠哂袃?nèi)孔余量小、管坯機(jī)加工時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。但目前空心鍛件也無法單獨(dú)鍛造出全流線仿形的管咀，空心鍛件管咀部位通常做成環(huán)帶而后用機(jī)加工方法成形管咀，大截面環(huán)帶鍛造時(shí)鍛透條件變差、截面心部(對(duì)應(yīng)于管咀根部)晶粒度也不容易達(dá)標(biāo)。為了縮短主管道的機(jī)加工時(shí)間，增加主管道的鍛比，細(xì)化并均勻晶粒尺寸，有必要開發(fā)新的帶超長管咀的不銹鋼主管道空心鍛件整體仿形鍛造成形工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服主管道鍛造過程中實(shí)心鍛件鍛造比較小、晶粒度難以滿足要求、空心鍛造無法單獨(dú)鍛造出全流線管咀的難題，本發(fā)明提供了一種帶超長非對(duì)稱管咀的主管道空心鍛件仿形鍛造方法，該方法能保證鍛件獲得均勻變形，獲得細(xì)小均勻的晶粒度，鍛造出超長管咀。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)難題所采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明為一種帶超長非對(duì)稱管咀的主管道空心鍛件仿形鍛造方法，該方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
第一步:鋼錠優(yōu)先選擇電渣錠，第一火:鋼錠經(jīng)過扒皮、清傷后，入爐加熱至1180~1220°C保溫6~10h ;坯料出爐后，依次進(jìn)行鐓粗、沖孔、滾外圓。
[0006]鐓粗前在坯料上、下端面分別放置高溫墊板，高溫墊板的溫度在1100~1220°C之間。
[0007]坯料沖孔后外圓處仍存在少量鼓肚，通過滾外圓工序?qū)ν鈭A進(jìn)行規(guī)整，消除外圓處的鼓肚。
[0008]第二步:第二火:坯料入爐加熱至1180~1220°C保溫6~10h ;坯料出爐后，采用芯棒拔長后為空心坯料；由于主管道帶兩個(gè)管咀，坯料在軸向分料成五段，其中I1、IV段用于成形管咀。
[0009]第三步:第三火至第五火:坯料入爐加熱至1020~1060°C保溫4~6h ;坯料出爐后，坯料中孔插入芯棒分段拔長，得到帶兩個(gè)法蘭的空心坯料。
[0010]兩個(gè)法蘭I1、IV處外圓直徑大，用于擠壓成形兩個(gè)管咀。而1、111、V處直徑小，變形量大，不能在一火次內(nèi)完成拔長。因此，該工序共分為三個(gè)火次完成拔長過程。
[0011]第四步:第六火:空心坯料入爐加熱至1020~1060°C保溫4~6h ;坯料出爐后，采用差溫鍛造的方式預(yù)鍛管咀。
[0012]冷卻裝置對(duì)坯料法蘭內(nèi)壁噴水冷卻，差溫鍛造過程為:首先，在坯料內(nèi)側(cè)通水15至20分鐘，冷卻兩個(gè)法蘭的內(nèi)孔位置；而后，坯料內(nèi)部插入芯棒預(yù)鍛外圓管咀；預(yù)鍛管咀變形過程:采用差溫工藝?yán)鋮s法蘭內(nèi)孔，先后在兩個(gè)法蘭處，利用上、下錘頭在0°和180°位置對(duì)法蘭外圓進(jìn)行徑向擠壓，使法蘭90°和270°位置向外凸起，完成兩個(gè)管咀的預(yù)鍛成形。
[0013]第五步:第七火:將坯料入爐加熱至1020~1060°C保溫4~6h ;坯料出爐后，采用差溫工藝?yán)鋮s法蘭內(nèi)孔，而后利用專用模具分別對(duì)修整后的兩個(gè)法蘭處的預(yù)鍛管咀進(jìn)行擠壓終鍛，使管咀處的長度和變形量進(jìn)一步增加，完成超長全流線整體管咀的鍛造。
[0014]第六步:采用機(jī)加工方式對(duì)彎管咀的坯料進(jìn)行修正，修正后的管坯利用彎曲模具壓彎成形。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了帶超長管咀的不銹鋼主管道空心鍛件整體仿形鍛造，在坯料鐓粗時(shí)上、下端面分別放置高溫墊板，減少了坯料端面的降溫，增加了坯料端面附近金屬流動(dòng)性，從而降低了坯料鐓粗時(shí)的鼓肚程度；利用差溫鍛造，在控制內(nèi)孔橢圓度的同時(shí)增加了管咀根部的變形量，有利于晶粒細(xì)化和性能提高；通過預(yù)鍛和終鍛鍛造出了全流線的獨(dú)立超長管咀，完成了不銹鋼主管道空心鍛件的整體仿形鍛造。解決了實(shí)心鍛件鍛造比較小、晶粒度難以滿足要求，空心鍛造無法單獨(dú)鍛造出全流線整體管咀的難題。
【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0017]圖1是本發(fā)明坯料上、下端面加高溫墊板鐓粗示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明坯料鐓粗鼓肚示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明坯料沖孔完成后的示意圖。
[0020]圖4為還料芯棒拔長、分料不意圖。
[0021]圖5為坯料利用芯棒分段拔長后的形狀示意圖。
[0022]圖6為差溫鍛造法蘭內(nèi)孔冷卻裝置示意圖。
[0023]圖7為預(yù)鍛管咀和終鍛成形管咀示意圖。
[0024]圖中1、墊板，2、坯料，3、鼓肚，4、鋼管，5、支撐柱，6、噴水孔，7、預(yù)鍛管咀，8、成型后的管咀。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明為一種帶超長非對(duì)稱管咀的主管道空心鍛件仿形鍛造方法，該方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
第一步:鋼錠優(yōu)先選擇電渣錠，第一火:鋼錠經(jīng)過扒皮、清傷后，入爐加熱至1180~1220°C保溫6~10h ;坯料出爐后，依次進(jìn)行鐓粗、沖孔、滾外圓。
[0026]如圖1所示，鐓粗前在坯料2上、下端面分別放置高溫墊板1，高溫墊板I的溫度在1100~1220°C 之間。
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