[發明專利]大口徑厚壁管熱擠壓凹模錐角及鑄坯尺寸確定方法

有效

• 申請號: 201610686455.2
• 申請日: 2016-08-18
• 公開（公告）號: CN106269948B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 賈璐;李永堂;王志軍;惠恬靜
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: B21C23/08
• 分類號: B21C23/08;B21C25/02
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 王思俊

一種大口徑厚壁管熱擠壓凹模錐角及鑄坯尺寸確定方法，屬于難變形合金鋼大口徑厚壁無縫鋼管熱擠壓加工成形設計領域，其特征按照如下步驟設計：(1)根據大口徑厚壁管熱擠壓的擠壓比λ確定凹模錐角α大小；(2)根據擠壓比λ確定鑄坯的壁厚b的尺寸；(3)根據大口徑厚壁成品管的尺寸：內徑2r₀，壁厚B，管長H，擠壓比λ、凹模錐角α及鑄坯的壁厚b確定鑄坯的長度h。本發明優點是快速確定無死區最佳凹模錐角，提高擠壓制品性能；利用成品管尺寸反推出最優鑄坯設計方案，確保成品管尺寸精度，提高了材料利用率。

技術領域

本發明屬于難變形合金鋼大口徑厚壁無縫鋼管熱擠壓加工成形設計領域，具體涉及一種大口徑厚壁管熱擠壓成形過程中凹模錐角及鑄坯尺寸的確定方法。

背景技術

高合金鋼、特種合金鋼和難變形合金鋼材料的大口徑厚壁無縫管是火電、核電、石油化工等行業的關鍵零件。隨著我國大型超臨界火電機組、核電機組、石油化工、航空航天、船舶、高鐵和軍工等行業的快速發展，對大口徑厚壁無縫管的需求日益增加，性能要求也日益嚴苛。專利號：ZL201310025737.4，專利名稱“一種厚壁無縫鋼管短流程鑄擠連續成形的方法”采用高溫脫模空心鑄坯直接進行擠壓生產，其生產流程為：合金熔化—鋼液精煉—冒口澆鑄環坯—熱擠壓—熱處理—精密整形步驟，該技術流程節約了能源，節省了設備投資，提高了材料利用率和生產效率。在熱擠壓階段，擠壓凹模錐角的確定是依據工業生產經驗；鑄坯尺寸的確定是依據金屬變形過程中體積不變原理，根據擠壓成品的體積計算得出鑄坯尺寸。按照上述方法所得凹模錐角，在擠壓變形過程的中“死區”無法控制，會產生擠壓縮尾，影響金屬流動，使得成品管的力學性能和組織分布不均；同時，在確定鑄坯尺寸時則因忽略擠壓過程凹模錐角區、成品管精整及表面處理時切掉的金屬體積，導致按照現有方法計算所得鑄坯在加工后，成品管尺寸達不到尺寸要求，造成了材料的浪費。

發明內容

本發明的目的是提供一種大口徑厚壁管熱擠壓凹模錐角及鑄坯尺寸確定方法，可以有效解決現有技術在鑄坯尺寸確定上存在的缺陷。

本發明的目的是這樣實現的，其特征是按照如下步驟設計：

(1)如圖1所示，根據大口徑厚壁管熱擠壓的擠壓比λ確定凹模錐角α大小，即：

(2)因為在熱擠壓過程中，成品管和鑄坯內徑尺寸一致，所以根據擠壓比λ確定鑄坯的壁厚b的尺寸，即：

式中，B為大口徑厚壁管成品的壁厚；2r₀為大口徑厚壁管成品的內徑。

(3)如圖2所示，根據大口徑厚壁管成品的尺寸：內徑為2r₀，壁厚為B，管長為H，擠壓比為λ、凹模錐角α及鑄坯壁厚b，確定鑄坯長度h，即：

本發明優點及積極效果為：利用本發明的設計方法，可以利用擠壓比λ快速推導出無死區最佳凹模錐角大小，提高擠壓成品管性能和質量；利用擠壓比和成品管的壁厚確定鑄坯壁厚，利用擠壓成品管的尺寸、擠壓比和凹模錐角大小確定鑄坯高度，提高了設計效率，為鑄坯尺寸的設計提供嚴謹的理論依據。本發明的設計方法不僅為大口徑厚壁管鑄坯設計提供了最優節材方案，也為成品性能的改善和提高提供了基礎。

附圖說明

圖1為凹模錐角α示意圖。

圖2為大口徑厚壁管成品結構示意圖。

圖3為大口徑厚壁管鑄坯結構示意圖。

圖中：1—芯棒；2—凹模；α—凹模錐角；B—大口徑厚壁管成品的壁厚；2r₀—大口徑厚壁管成品的內徑；H—大口徑厚壁管成品的管長；b—鑄坯的壁厚；h—鑄坯的管長。

具體實施方式