核電轉子等大型軸類零件的鍛造工藝的製作方法
2023-06-22 05:34:01
專利名稱：核電轉子等大型軸類零件的鍛造工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉 及軸類零件，尤其是超大規格高等級核電轉子的鍛造工藝。
背景技術：
以往，針對常規核電轉子的鍛造工藝流程為1)切除鋼錠的錠尾，並在鋼錠的冒口端壓鉗口 ；2)在鉗口上帶上套筒後採用單臺行車操作，對鋼坯進行一次或多次鐓拔；3)滾圓拔長分料；4)修整，出轉子成品。然而，本申請的申請人在使用上述工藝生產國內首支1100MW核電轉子(零件總長 15226mm，最大截面直徑尺寸Φ 1955mm)時卻發現，上述常規轉子鍛造技術並不適於超大規格高等級轉子鍛件的生產。其局限性主要體現在1)超大規格高等級轉子鍛件尺寸較常規轉子明顯增大，因此伴隨著鍛件尺寸、重量的顯著增加，必然帶來鋼錠規格的急劇增大，如果仍舊採用單車抬料對鋼錠進行拔長，單臺行車設備超負荷問題將十分突出，造成比較嚴重的安全隱患。2)對於傳統的鐓粗與拔長相結合的主變形工藝而言，通常是將鋼坯拔長為圓坯， 然後再對圓坯進行軸向鐓粗。這種方式的缺點一是受水壓機空間限制，拔長趟次較少，二是鐓粗前的加熱效果不加。因此，這種主變形工藝難以打碎大鋼錠內部的鑄造組織達到鍛透壓實效果。3)由於鍛件尺寸龐大，操作困難，每一火次的工作量有限，因此變形很難同步。採用傳統轉子鍛造工藝方式根本無法達到控制晶粒度的目的。公布號為CN101733347A的發明專利申請文件提供了一種鋼錠錠身壓鉗口工藝。 其發明思想是通過減少鋼錠錠身體積來降低鋼錠的重量，從而降低對起重及操作設備承載負荷的要求。但是，該技術方案仍沒有擺脫目前鐓拔工藝使用單車操作的束縛。「WHF法在軸類零件生產中的應用，魏澤輝，特鋼技術，2005年第3期」 一文對WHF 法在軸類零件的鍛造時的優點進行了總結。同時，「中心壓實法」作為鍛造領域的現有技術， 其在解決鋼坯內部鍛透壓實性上的效果也為本領域技術人員所了解。如圖6所示，現有的「中心壓實法」是將扁方7放置在下寬砧9上並通過上窄砧8 對其進行鍛壓，一次只能對扁方7的一個側面進行操作。如何將WHF法拔長、鐓粗以及中心壓實法等現有技術有機結合併形成一套能夠有效解決超大規格高等級轉子鍛造問題的技術方案，仍是需要本領域技術人員深入研究的問題。
發明內容
本發明旨在提供一種能夠有效解決超大規格高等級轉子鍛造問題的鍛造工藝。該工藝具體包括以下步驟
1)採用WHF法將鋼錠拔長為扁方；2)對該扁方進行立料鐓粗；3)採 用WHF法將鐓粗後的鋼坯再次拔長為扁方；4)對該扁方進行四面中心壓實；其中，所說的「扁方」具體指長方體狀的鋼坯。作為對上述技術方案的進一步改進，在實施步驟1)時，先由兩臺行車分別通過各自的板鏈兜住錠尾以及從冒口處壓出的鉗口，從而利用雙車抬料將鋼錠拔長為扁方，然後再在錠尾處壓出新的鉗口，並切除舊的鉗口。由於鐓粗前需將扁方立於鐓粗漏盤上，此時扁方的長度成為鐓粗時的高度，因此上稱「立料」。在上述的改進方案中，由於舊的鉗口被切除，因而在實施步驟2) 步驟4)時， 均使用新的鉗口。此外，本發明還對四面中心壓實的工藝進行了如下改進即在所述的步驟4)中， 是將扁方放置於下窄砧上，並通過上窄砧對扁方進行鍛壓從而一次性使扁方相對的兩個側平面受壓變形；然後再將其翻轉90°後使用同樣的方式使扁方相對的另兩個側平面受壓變形。改進後的四面中心壓實法不僅能夠提高工作效率，並且由於其對扁方相對的兩個側平面同時施壓，因此其壓實效果比現有的四面中心壓實法更好。本發明的有益效果是本發明在WHF法拔長與鐓粗相結合的變形過程中，由於鋼坯拔長後的最終形態為扁方，一是可以增加拔長趟次，從而增加鍛透壓實效果；二是可以利於先期鐓粗成形；三是可以減小加熱時的有效截面，強化加熱效果。從實施效果上看，當採用WHF法將鐓粗後的鋼坯再次拔長為扁方後，如果再對該扁方進行四面中心壓實，然後直接對鋼坯滾圓拔長分料並修整出轉子成品，從探傷(UT、MT)結果上看，用550t鋼錠生產的 1100MW轉子鍛件沒有發現任何應記錄的缺陷(Φ 1.6以上)，質量良好；從工件的尺寸看，鍛件各部尺寸均能滿足加工要求，且鍛件餘量均勻；從鍛後熱處理後的UT狀態反推鍛造晶粒度控制狀態，完全達到預期效果，沒有粗晶或混晶現象發生。此外，本發明的改進方案不僅實現了雙車抬料，有效解決了單臺行車操作時的設備超負荷問題，並且還為實施後續步驟提供了鉗口，從而保證了後續步驟的順利實施。
圖1為本發明實現雙車抬料的示意圖。圖2為本發明立料鐓粗前的示意圖。圖3為本發明將鐓粗後的鋼坯再次拔長為扁方後的示意圖。圖4為本發明完成對其中相對兩面的中心壓實後的示意圖。圖5為本發明具體實施方式
的工藝流程圖。圖6是現有的四面中心壓實法。圖7是本發明改進後的四面中心壓實法。需要特別說明的是，圖2 圖4中扁方上的剖面部分表示為扁方的截面形狀。
具體實施方式
下面以生產IlOCMW核電轉子為例，結合附圖對本發明的鍛造工藝具體說明如下。步驟1) 首先用單臺行車的板鏈兜住重量為550t的鋼錠錠身，從而從鋼錠的冒口處壓出的鉗口 ；然後，如圖1所示，再由兩臺行車分別通過各自的板鏈2兜住錠尾4以及從冒口處壓出的鉗口 3，採用WHF法將鋼錠1拔長為扁方5 ；最後，再在靠近錠尾4的錠身處壓出新的鉗口，並切除舊的鉗口 3。如圖2 圖4所示，在實施步驟2) 步驟4)時，均使用新的鉗口 6。步驟2)如圖2所示，對扁方5進行立料鐓粗。鋼錠1拔長後的最終形態為扁方，一是可以增加拔長趟次，從而增加鍛透壓實效果；二是可以利於先期鐓粗成形；三是可以減小鐓粗前加熱時的有效截面，強化加熱效果。步驟3)如圖3所示，採用WHF法將鐓粗後的鋼坯再次拔長為扁方7。將鐓粗後的鋼坯再次拔長為扁方7的主要目的仍是增加拔長趟次，提高鍛透壓實效果。步驟4)如圖4所示，採用圖6所示的方式對該扁方7進行四面中心壓實。步驟5)滾圓拔長分料。步驟6)修整，出轉子成品。從探傷(UT、MT)結果上看，用550t鋼錠生產的1100MW轉子鍛件沒有發現任何應記錄的缺陷(Φ 1.6以上)，質量良好；從工件的尺寸看，鍛件各部尺寸均能滿足加工要求， 且鍛件餘量均勻；從鍛後熱處理後的UT狀態反推鍛造晶粒度控制狀態，完全達到預期效果，沒有粗晶或混晶現象發生。本發明還可以對上述工藝進行如下改進，即在步驟4)中，是將扁方7放置於下窄砧10上，並通過上窄砧8對扁方7進行鍛壓從而一次性使扁方7相對的兩個側平面受壓變形；然後再將其翻轉90°後使用同樣的方式使扁方7相對的另兩個側平面受壓變形。改進後的四面中心壓實法不僅能夠提高工作效率，並且由於其對扁方相對的兩個側平面同時施壓，因此其壓實效果比現有的四面中心壓實法更好。
權利要求
1.核電轉子等大型軸類零件的鍛造工藝，包括以下步驟1)採用WHF法將鋼錠⑴拔長為扁方(5)；2)對該扁方(5)進行立料鐓粗；3)採用WHF法將鐓粗後的鋼坯再次拔長為扁方(7)；4)對該扁方(7)進行四面中心壓實；其中，所說的「扁方」具體指長方體狀的鋼坯。
2.如權利要求1所述的核電轉子等大型軸類零件的鍛造工藝，其特徵在於實施步驟 1)時，先由兩臺行車分別通過各自的板鏈(2)兜住錠尾(4)以及從冒口處壓出的鉗口(3)， 從而利用雙車抬料將鋼錠(1)拔長為扁方(5)，然後再在錠尾(4)處壓出新的鉗口(6)，並切除舊的鉗口(3)。
3.如權利要求1或2所述的核電轉子等大型軸類零件的鍛造工藝，其特徵在於在所述的步驟4)中，是將扁方(7)放置於下窄砧(10)上，並通過上窄砧(8)對扁方(7)進行鍛壓從而一次性使扁方(7)相對的兩個側平面受壓變形；然後再將其翻轉90°後使用同樣的方式使扁方(7)相對的另兩個側平面受壓變形。
全文摘要
本發明公開了一種能夠有效解決超大規格高等級轉子鍛造問題的核電轉子等大型軸類零件的鍛造工藝。該工藝具體包括以下步驟1)採用WHF法將鋼錠拔長為扁方；2)對該扁方進行立料鐓粗；3)採用WHF法將鐓粗後的鋼坯再次拔長為扁方；4)對該扁方進行四面中心壓實；其中，所說的「扁方」具體指長方體狀的鋼坯。從探傷(UT、MT)結果上看，用550t鋼錠生產的1100MW轉子鍛件沒有發現任何應記錄的缺陷(φ1.6以上)，質量良好；從工件的尺寸看，鍛件各部尺寸均能滿足加工要求，且鍛件餘量均勻；從鍛後熱處理後的UT狀態反推鍛造晶粒度控制狀態，完全達到預期效果，沒有粗晶或混晶現象發生。
文檔編號B21K1/06GK102172766SQ201010616098
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者孫嫘, 孫海燕, 張清華, 沈國劬 申請人:二重集團(德陽)重型裝備股份有限公司