[發明專利]高爐風口前端帽體的短流程擠壓成型工藝的優化設計方法

有效

• 申請號: 201711174100.6
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107808064B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 蘭箭;毛華杰;華林;錢東升;申學軍
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F111/10
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;汪瑋華

1.高爐風口前端帽體的短流程擠壓成型工藝的優化設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1)高爐風口前端帽體的熱反擠壓工藝設計，確定擠壓件的形狀及尺寸參數，得出圓筒坯料的尺寸參數；

S2)高爐風口前端帽體的擴孔工藝設計，對擴孔變形程度進行校核，并計算擴孔變形力的大小；

S3)高爐風口前端帽體的熱反擠壓模具設計，用有限元軟件對高爐風口前端帽體的擠壓成型過程進行數值模擬，根據擠壓件的形狀及尺寸、數值模擬中所確定的模具結構設計熱反擠壓模具；

S4)高爐風口前端帽體的分瓣擴孔模具設計，根據高爐風口前端帽體成品設計分瓣擴孔模具；

S5)將所設計的圓筒坯料加熱至熱成形溫度，利用所設計的熱反擠壓模具一次反擠壓得到擠壓件；

S6)將上述經過熱擠壓的擠壓件利用所設計分瓣擴孔模具，對其中心孔擠壓擴孔，便可得到高爐風口前端帽體成品。

2.根據權利要求1所述的高爐風口前端帽體的短流程擠壓成型工藝的優化設計方法，其特征在于，所述步驟S1)中包括如下內容：

S11)擠壓件形狀的設計，根據高爐風口前端帽體成品的形狀，確定擠壓件為雙層套筒，外層為錐形套筒與帽體成品一致，內層為內孔為圓錐孔的圓柱套筒結構，壁厚從底端到頂端逐漸增加，其高度滿足條件：h₁≥h+20，其中，h₁為擠壓件內層套筒高度，h為帽體成品內層套筒高度；

S12)擠壓件尺寸的計算，擠壓件外層錐形套筒尺寸與帽體成品外層套筒一致，內層套筒高度由體積相等原則求得：

D_min＝D_1max，t₀＝t_min

h₁＝y₁-y₀，y₁＝kx₁+b

其中，V表示帽體成品內層圓錐套筒的體積，t₀為帽體成品內層套筒壁厚，D_max表示帽體成品內層圓錐套筒的最大內徑，D_min表示帽體成品內層圓錐套筒的最小內徑，y、b、k分別表示擠壓件內層圓柱套筒內壁在所建直角坐標中直線方程的縱坐標、截距、斜率，x₁，y₁分別表示擠壓件內層圓柱形套筒內側頂點橫、縱坐標，D_1max表示擠壓件內層圓柱套筒的最大內徑，t_min表示擠壓件內層圓柱套筒的最小壁厚；

S13)圓筒坯料尺寸計算，根據所確定擠壓件形狀及尺寸，利用proe軟件建立計算擠壓件模型，計算出擠壓件體積V₁，選取圓筒坯料內徑d₂＝D_min＝D_1max，根據體積相等原則，求得圓筒坯料高度h₂為：

其中，D_out為帽體成品外層錐形套筒最小外徑。

3.根據權利要求2所述的高爐風口前端帽體的短流程擠壓成型工藝的優化設計方法，其特征在于，所述步驟S2)中包括如下內容：

S21)擴孔變形程度校核，根據前端帽體成品內層套筒的最大內徑D_max，擠壓件內層圓柱套筒的最小直徑D_1min計算出擴孔系數m_c＝D_max/D_1min，使其滿足m_c≤m_ec，其中極限擴孔系數m_ec的大小取決于材料性能；

S22)擴孔變形力的計算，根據擠壓件形狀及帽體成品形狀可知，采用錐形分瓣剛性凸模擴孔，其單位擴孔力p按下式計算：

其中，σ表示材料單位變形抗力，u表示摩擦因數，α表示錐形分瓣剛性凸模半錐角，R表示擠壓件內層套筒頂端內側半徑。