[發明專利]核反應堆一體化下封頭整體仿形鍛造方法

有效

• 申請號: 201410561015.5
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN104259362A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 王寶忠;劉凱泉;劉穎;郭義;曲在文;韓毅
• 申請（專利權）人: 中國第一重型機械股份公司
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;B21J13/02
• 代理公司: 齊齊哈爾鶴城專利事務所 23207
• 代理人: 果浯溪

技術領域

本發明涉及一種核反應堆一體化下封頭整體仿形鍛造方法，具體地說是一種帶非對稱非等高接管的超大厚壁封頭一體化鍛造成形方法，屬于鍛造成形技術領域。

背景技術

為減少焊縫與在役檢查工作量，提高設備使用壽命，核電用封頭均采用整體設計結構，即封頭與接管不再采用焊接結構，而是直接設計為一體化結構形式。由于一體化下封頭外表面上的多個接管位置不對稱，管口朝向不同，高度不等，所以這種封頭的鍛造成形多采用包羅覆蓋式自由鍛工藝方法，即將封頭外球半徑擴大，將外表面所有接管包羅其中，鍛成一個非常厚的球形封頭，然后用機械方法去除多余敷料，成形各個接管。自由鍛成形方法雖然簡單，但材料利用率低，制造周期長，接管處纖維流線不連續，鍛件變形不均勻不充分，產品內部質量不好，均質性差。采用胎模鍛造可直接成形各個接管，克服上述自由鍛成形的諸多缺點，但由于一體化下封頭鍛件外形尺寸與壁厚均很大，鍛件重量近200噸，因此胎模鍛所需成形力也非常大。經計算，采用胎模鍛成形上述一體化下封頭鍛件需要10萬噸大型壓機，目前世界上還沒有這種大型壓機。

發明內容

為了克服上述技術上的不足，本發明的目的在于提供了一種核反應堆一體化下封頭整體仿形鍛造方法，該發明方法能在15000噸壓機上鍛造成形帶高接管的一體化超大型厚壁封頭。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：本發明核反應堆帶非對稱非等高接管的超大厚壁一體化下封頭整體仿形鍛造方法其加工步驟為：

在胎模鍛前，采用自由鍛工藝制坯，保證坯料鍛透壓實，然后進行胎模鍛造成形，具體鍛造方法步驟如下：

步驟一：

根據需要加工的封頭圖紙的要求確定封頭開口端外徑為D1，內徑為D2，封頭外球頂總高度為H2，內半圓球面半徑為SR1，封頭內球頂球心距上端高度H3，內半圓球底到封頭開口平面總高度為H1，即：內半圓球半徑SR1+H3；封頭外球面半徑SR2，封頭外球頭底部凸臺直徑為D5，封頭底部平臺寬度H4，封頭外球頭上外緣均布分別設有3個管嘴，分別為1#、2#、3#管嘴，1#管嘴直徑為D3，2#、3#管嘴直徑相同為D4；

步驟二：

制作錘頭：制作用于旋轉鍛造的專用錘頭，專用錘頭根據下封頭內球面半徑SR1和封頭內球頂總高H1的尺寸制造，其中專用錘頭的高度H5即為：H1+300mm，錘頭球面半徑為SR1、錘頭上頂面的長度與封頭開口端內徑相同為D2；

步驟三：

預制模具：

制作模具下模：下模的結構形狀是一個凹字形的圓餅類，主要作用是鍛造一體化下封頭鍛件的外球面及1#、2#、3#接管，下模按封頭開口端外徑D1、封頭外球面半徑SR2、封頭外球頂總高H2、封頭1#接管直徑D3、封頭2#和3#接管直徑D4、封頭底部凸臺直徑D5、封頭底部平臺寬度H4的尺寸制造，下模外側設有下模吊耳，下模底端中間設有凸臺凹模，下?？偢逪6=H2?–?H10+100mm，下模內球面球心距上端面距離H7=350?mm，H10為上?？偢?700?mm、上端內徑為D6=D1-2×H10×tg5°、下端外徑為D9=D6-2×H6×tg5°+2×350?mm、下模壁厚350?mm；上端止口內徑D7=D6+530mm，止口外徑D8=D6+730mm；

制作模具上模：

上模按封頭開口端外徑D1的尺寸制造并與下模匹配，其中上模外徑D10=D1+700、下端內徑D6=D1-2×H7×tg5°，下端外徑D11=D6+500mm，上模總高H10=700；

制作模具下模底墊：下模底墊按封頭底部凸臺直徑D5和下模下端外徑D9尺寸制造并與下模匹配，下模底墊外徑D14=D9+220、下模底墊內凹臺直徑D13=D9+20、下模底墊凸臺直徑D12=D5-10、下模底墊凸臺高度為50mm、下模底墊總高度為450mm；

步驟四：

鍛造預制坯料時，來料尺寸φ4250mm×2400mm，在鍛造前，在水壓機工作臺面上安裝下模，坯料在加熱爐溫度1250℃±20℃，將坯料垂直吊至下模中，用水壓機活動橫梁壓上平板對坯料進行鐓粗，在下模內鐓粗至坯料上端面與下模上端面平齊時停止，坯料在下模內鐓粗總壓下行程為△H=1260mm；

步驟五：