一種核主管道製造方法
2023-04-22 18:19:21 1
一種核主管道製造方法
【專利摘要】一種核主管道製造方法，利用壓力為1.6萬噸的制坯機對鋼坯進行鐓粗、沿鋼坯軸向穿孔，利用擠壓力為5萬噸的立式擠壓機將鋼坯的長度拔長，得到鋼管，利用支管擠壓成型模具和擠壓力為5萬噸的立式擠壓機在鋼管上擠壓出支管，利用彎曲成型模具和擠壓力為5萬噸的立式擠壓機使鋼管彎曲變形，鋼管彎曲所形成的夾角為60～70°，這種先鐓粗、穿孔，然後垂直擠壓制坯、軸向補料、徑向擠壓成形的製造方法，可以使製造周期由6個半月縮短到3個月，使用鋼錠由119噸降低到25噸，鍛件重量由68噸減至16噸，鍛件材料利用率由11.8％提高到50％，能量消耗則大幅度降低到原來的1/10，由於節約能源和縮短製造周期帶來的成本降低更為可觀。
【專利說明】—種核主管道製造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於核主管道的鍛造工藝方法【技術領域】，涉及到一種垂直擠壓制坯、軸向補料、徑向擠壓成形的核主管道製造方法。
【背景技術】
[0002]AP1000核主管道是AP1000核電站的核安全一級關鍵設備，為確保AP1000核電站的安全可靠性和核電站整體壽命，美國西屋公司對AP1000主管道的設計和製作技術提出了嚴格的技術要求，AP1000主管道產品的製造技術是國際上公認的技術難題，其中兩個互為45°角的支管的鍛造控制一直是難點之一。由於核電鍛件的複雜形狀和特殊性能要求，長期以來世界上只有日本、法國等少數國家掌握核電不鏽鋼主管道及複雜管件的極限鍛造技術。國內只有二重、渤海船舶重工研製出核電不鏽鋼主管道產品件，一重研製出全尺寸模擬驗證件。但是，目前國內外都是採用鑄造或鍛造實心鍛件兩種工藝方法製造，採用傳統鍛造工藝成型核電主管道實心鍛件:
[0003]鍛造過程通常需要10火次才能完成，鍛造周期長達36?38天，機加工時天數(從鍛件到成品件)約需5個月(車床30天，深孔20天，數控鏜床100天)，即總周期6個半月；
[0004]鍛造能耗(粗估):煤氣消耗10km3/h，實心鍛件共消耗9600km3 ；
[0005]材料利用率(成品件重量/鍛件重量):AP1000主管道成品件重8.2噸，鍛件重68噸(使用鋼錠重119噸)，鍛件材料利用率為11.8%。
[0006]由此可知，傳統的鍛造工藝周期長、能耗高、材料利用率低、生產效率低、製造成本極聞。
【發明內容】
[0007]本發明為了克服現有技術的缺陷，設計了一種核主管道製造方法，利用這種方法可以使製造周期由6個半月縮短到3個月，使用鋼錠由119噸降低到25噸，鍛件重量由68噸減至16噸，鍛件材料利用率由11.8%提高到50%，能量消耗則大幅度降低到原來的1/10，由於節約能源和縮短製造周期帶來的成本降低更為可觀。
[0008]本發明所採用的具體技術方案是:一種核主管道製造方法，關鍵是:所述的方法包括以下步驟:
[0009]a、切冒口水口，得到圓柱形的鋼坯備用；
[0010]b、鐓粗、穿孔:利用加熱爐將步驟a得到的鋼坯加熱到1000?1200°C，利用壓力為1.6萬噸的制坯機對鋼坯進行鐓粗、沿鋼坯軸向穿孔，鍛造比為3，鋼坯的孔徑為300mm ；
[0011]C、擠壓得到鋼管:利用加熱爐將步驟b得到的鋼坯加熱到1000?1200°C，利用擠壓力為5萬噸的立式擠壓機將鋼坯的長度拔長，鍛造比為2，孔徑為300mm，得到鋼管；
[0012]d、擠壓支管:利用加熱爐將步驟c得到的鋼管加熱到1000?1200°C，利用支管擠壓成型模具和擠壓力為5萬噸的立式擠壓機在鋼管上擠壓出支管，鋼管的長度被壓縮，鍛造比為2,孔徑為300mm。
[0013]e、彎曲成型:利用加熱爐將步驟d得到的鋼管加熱到1000?1200°C，利用彎曲成型模具和擠壓力為5萬噸的立式擠壓機使鋼管彎曲變形，鋼管彎曲所形成的夾角為60?70。；
[0014]f、固溶熱處理:將步驟e得到的鋼管加熱到1050°C，保溫4?5h，然後放到冷水中保持30min ；
[0015]g、打磨:利用布砂輪對步驟f得到的鋼管內外表面進行打磨，使鋼管內外表面的粗糙度小於3.2 ；
[0016]h、檢測、標識、入庫，得到所需的管道。
[0017]本發明的有益效果是:支管擠壓成型模具、彎曲成型模具結構簡單，使用方便，與傳統的鍛造實心鑄件相比，先將鋼坯鐓粗、穿孔，然後利用支管擠壓成型模具、彎曲成型模具、制坯機、立式擠壓機實現了垂直擠壓制坯、軸向補料、徑向擠壓成形的製造方法，可以使製造周期由6個半月縮短到3個月，使用鋼錠由119噸降低到25噸，鍛件重量由68噸減至16噸，鍛件材料利用率由11.8%提高到50%，能量消耗則大幅度降低到原來的1/10，由於節約能源和縮短製造周期帶來的成本降低更為可觀。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明中支管擠壓成型模具的主視圖。
[0019]圖2為圖1的俯視圖。
[0020]圖3為圖1中上模具的主視圖。
[0021]圖4為圖1中下模具的主視圖。
[0022]圖5為圖1中下模具的俯視圖。
[0023]圖6為本發明中彎曲成型模具的主視圖。
[0024]圖7為取下上壓板後彎曲成型模具的主視圖。
[0025]圖8為圖6中託板的結構示意圖。
[0026]圖9為圖6中上壓板的左視圖。
[0027]附圖中，I代表固定座，2代表上模具，3代表通槽，4代表第一限位板，5代表第二限位板，6代表支管孔,7代表第一下模具,8代表第二下模具,9代表上吊耳，10代表下吊耳，11代表凸臺，12代表凹槽，13代表底座，14代表託板，15代表轉軸，16代表連接板，17代表支架，18代表託槽，19代表上壓板，20代表壓槽。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發明做進一步說明:
[0029]一種核主管道製造方法，關鍵是:所述的方法包括以下步驟:
[0030]a、切冒口水口，得到圓柱形的鋼坯備用；
[0031]b、鐓粗、穿孔:利用加熱爐將步驟a得到的鋼坯加熱到1000?1200°C，利用壓力為1.6萬噸的制坯機對鋼坯進行鐓粗、沿鋼坯軸向穿孔，鍛造比為3，鋼坯的孔徑為300mm ；
[0032]C、擠壓得到鋼管:利用加熱爐將步驟b得到的鋼坯加熱到1000?1200°C，利用擠壓力為5萬噸的立式擠壓機將鋼坯的長度拔長，鍛造比為2，孔徑為300mm，得到鋼管；[0033]d、擠壓支管:利用加熱爐將步驟c得到的鋼管加熱到1000?1200°C，利用支管擠壓成型模具和擠壓力為5萬噸的立式擠壓機在鋼管上擠壓出支管，鋼管的長度被壓縮，鍛造比為2,孔徑為300mm。
[0034]e、彎曲成型:利用加熱爐將步驟d得到的鋼管加熱到1000?1200°C，利用彎曲成型模具和擠壓力為5萬噸的立式擠壓機使鋼管彎曲變形，鋼管彎曲所形成的夾角為60?70。；
[0035]f、固溶熱處理:將步驟e得到的鋼管加熱到1050°C，保溫4?5h，然後放到冷水中保持30min，可以提高鋼管的韌性和抗腐蝕性，消除應力與軟化，以便繼續加工；
[0036]g、打磨:利用布砂輪對步驟f得到的鋼管內外表面進行打磨，使鋼管內外表面的粗糙度小於3.2 ；
[0037]h、檢測、標識、入庫，得到所需的管道。
[0038]所述的步驟e之前還包括以下步驟:
[0039]dl、機加工:利用車床對步驟d得到的鋼管的表面進行加工，使鋼管表面的光滑度達到6.3以上。
[0040]所述的步驟h是檢測鋼管表面有無損傷，測量鋼管的長度和鋼管彎曲所形成的夾角，長度的誤差在±2mm以內且夾角的誤差在±0.2°以內為合格產品，將合格產品標識入庫，得到所需的管道。
[0041]步驟d中所述的支管擠壓成型模具包括固定座1、上模具2、下模具，上模具2的下表面和下模具的上表面都開設有半圓形的通槽3，兩個通槽3扣合形成管道槽，下模具兩側分別設置有與固定座I固定連接的第一限位板4和第二限位板5，下模具上開設有支管孔6，將鋼管夾在上模具2和下模具之間，採用軸向擠壓成型技術製造核電主管道的支管，可在一道工序中實現大變形量的變形，成型時間短，並且可以精確控制兩個支管之間的夾角，擠壓成型時，由於模具的夾持作用使得金屬各部分連續變型而且各部分變型均勻，這就對晶粒度控制非常有利，支管具有連續的金屬流線，性能穩定。
[0042]所述的下模具由對稱設置的第一下模具7和第二下模具8組成，第一下模具7和第二下模具8嵌裝在第一限位板4和第二限位板5之間，可以防止擠壓過程中第一下模具7和第二下模具8左右晃動，影響支管的成型精度，第一下模具7上開設有第一支管孔，第二下模具8上開設有第二支管孔，第一支管孔和第二支管孔扣合形成支管孔6，擠壓成型後，先將上模具2吊起，然後再將第一下模具7和第二下模具8分開，即可將鋼管取出，方便快捷，不會對鋼管造成磨損。
[0043]所述的上模具2的兩側都固定有至少兩個上吊耳9，可以利用吊繩安全快速地將上模具2吊起，節省人力。
[0044]所述的第一下模具7的外側壁上和第二下模具8的外側壁上都固定有至少兩個下吊耳10，可以利用吊繩快速地將第一下模具7和第二下模具8吊起，安全可靠，節省人力。
[0045]所述的下模具的上表面開設有梯形的凸臺11，上模具2的下表面開設有與凸臺11配的凹槽12，上模具2和下模具藉助凹槽12和凸臺11的配合形成卡接鎖緊配合，利用凸臺11和凹槽12的配合，對上模具2和下模具進行限位，可以防止擠壓過程中上模具2左右晃動，可以更好地保證支管的成型精度。
[0046]步驟e中所述的彎曲成型模具包括底座13、對稱設置的兩個託板14、設置在託板14底部的轉軸15，託板14的下表面固定有連接板16，轉軸15與連接板16固定連接，底座13兩端都固定有支架17，託板14藉助轉軸15與支架17形成轉動配合，託板14上表面開設有與管道側壁形狀相匹配的託槽18，彎曲成型時，首先通過轉動兩個轉軸15使兩個託板14水平放置，然後將待彎曲成型的鋼管放到託板14上的託槽18內，然後利用壓力機在兩個託板14對接處的上方對鋼管施加壓力，使鋼管的彎曲角度達到所需的角度。
[0047]所述的彎曲成型模具還包括上壓板19，上壓板19放置在兩個託板14對接處的上方，上壓板19的下表面開設有與管道側壁形狀相匹配的壓槽20，託槽18與壓槽20扣合形成管道槽，壓力機與上壓板18直接接觸，避免了壓力機直接與鋼管接觸對鋼管表面造成的磨損，可以更好地保證鋼管的質量。
【權利要求】
1.一種核主管道製造方法，其特徵在於:所述的方法包括以下步驟: a、切冒口水口，得到圓柱形的鋼坯備用； b、鐓粗、穿孔:利用加熱爐將步驟a得到的鋼坯加熱到1000~1200°C，利用壓力為1.6萬噸的制坯機對鋼坯進行鐓粗、沿鋼坯軸向穿孔，鍛造比為3，鋼坯的孔徑為300mm ； C、擠壓得到鋼管:利用加熱爐將步驟b得到的鋼坯加熱到1000~1200°C，利用擠壓力為5萬噸的立式擠壓機將鋼坯的長度拔長，鍛造比為2，孔徑為300mm，得到鋼管； d、擠壓支管:利用加熱爐將步驟c得到的鋼管加熱到1000~1200°C，利用支管擠壓成型模具和擠壓力為5萬噸的立式擠壓機在鋼管上擠壓出支管，鋼管的長度被壓縮，鍛造比為2，孔徑為300mm。 e、彎曲成型:利用加熱爐將步驟d得到的鋼管加熱到1000~1200°C，利用彎曲成型模具和擠壓力為5萬噸的立式擠壓機使鋼管彎曲變形，鋼管彎曲所形成的夾角為60~70° ; f、固溶熱處理:將步驟e得到的鋼管加熱到1050°C，保溫4~5h，然後放到冷水中保持30min ； g、打磨:利用布砂輪對步驟f得到的鋼管內外表面進行打磨，使鋼管內外表面的粗糙度小於3.2 ； h、檢測、標識、入庫，得到所需的管道。
2.根據權利要求1所 述的一種核主管道製造方法，其特徵在於:所述的步驟e之前還包括以下步驟: dl、機加工:利用車床對步驟d得到的鋼管的表面進行加工，使鋼管表面的光滑度達到6.3以上。
3.根據權利要求1所述的一種核主管道製造方法，其特徵在於:所述的步驟h是檢測鋼管表面有無損傷，測量鋼管的長度和鋼管彎曲所形成的夾角，長度的誤差在±2mm以內且夾角的誤差在±0.2°以內為合格產品，將合格產品標識入庫，得到所需的管道。
4.根據權利要求1所述的一種核主管道製造方法，其特徵在於:步驟d中所述的支管擠壓成型模具包括固定座(1)、上模具(2)、下模具，上模具(2)的下表面和下模具的上表面都開設有半圓形的通槽(3)，兩個通槽(3)扣合形成管道槽，下模具兩側分別設置有與固定座(1)固定連接的第一限位板(4)和第二限位板(5)，下模具上開設有支管孔(6)。
5.根據權利要求4所述的一種核主管道製造方法，其特徵在於:所述的下模具由對稱設置的第一下模具(7)和第二下模具(8)組成，第一下模具(7)和第二下模具(8)嵌裝在第一限位板(4)和第二限位板(5)之間,第一下模具(7)上開設有第一支管孔,第二下模具(8)上開設有第二支管孔，第一支管孔和第二支管孔扣合形成支管孔(6)。
6.根據權利要求4所述的一種核主管道製造方法，其特徵在於:所述的上模具(2)的兩側都固定有至少兩個上吊耳(9)。
7.根據權利要求5所述的一種核主管道製造方法，其特徵在於:所述的第一下模具(7)的外側壁上和第二下模具(8)的外側壁上都固定有至少兩個下吊耳(10)。
8.根據權利要求4所述的一種核主管道製造方法，其特徵在於:所述的下模具的上表面開設有梯形的凸臺(11)，上模具(2)的下表面開設有與凸臺(11)配的凹槽(12)，上模具(2)和下模具藉助凹槽(12)和凸臺(11)的配合形成卡接鎖緊配合。
9.根據權利要求1所述的一種核主管道製造方法，其特徵在於:步驟e中所述的彎曲成型模具包括底座(13)、對稱設置的兩個託板(14)、設置在託板(14)底部的轉軸(15)，託板(14)的下表面固定有連接板(16)，轉軸(15)與連接板(16)固定連接，底座(13)兩端都固定有支架(17)，託板(14)藉助轉軸(15)與支架(17)形成轉動配合，託板(14)上表面開設有與管道側壁形狀相匹配的託槽(18)。
10.根據權利要求9所述的一種核主管道製造方法，其特徵在於:所述的彎曲成型模具還包括上壓板(19)，上壓板(19)放置在兩個託板(14)對接處的上方，上壓板(19)的下表面開設有與管道側壁 形狀相匹配的壓槽(20)，託槽(18)與壓槽(20)扣合形成管道槽。
【文檔編號】B21C25/02GK104014993SQ201410234576
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】劉春海, 許金元 申請人:河北宏潤重工股份有限公司