[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

本發明提出一種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，通過將紫銅圓筒坯料經過一次熱反擠壓和一次擴孔即可得到前端帽體成品，具體包括以下步驟：(1)高爐風口前端帽體的熱反擠壓工藝設計；(2)高爐風口前端帽體的擴孔工藝設計；(3)高爐風口前端帽體的熱反擠壓工藝優化與模具設計；(4)高爐風口前端帽體的分瓣擴孔模具設計；(5)將紫銅空心圓筒坯料加熱至熱成形溫度，放入反擠壓模具中，一次反擠壓得到半成品；(6)利用所設計的分瓣擴孔模具，對其中心孔擠壓擴孔。該工藝優化設計方法針對性強，使得具有高度差內外錐度筒類的高爐風口用前端帽體成型工藝簡單、流程短、成品質量有保障、使用壽命長。

技術領域

本發明屬于高爐風口用前端帽體的成型工藝的技術領域，尤其涉及一種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。

背景技術

高爐風口用前端帽體，是保證高爐正常生產的關鍵部件(一般采用紫銅制造,價格較昂貴)，是高爐內鼓風的必經之道，其使用環境極端惡劣,不但要承受約1000℃以上的高溫熱風，還要承受高溫鐵流的沖刷和爐料的磨損，因此經常被燒壞，一旦燒壞需要休風更換。這不僅需要大量的備件，也極大的增加工藝成本，并且一旦休風時間過長，會直接影響高爐的的正常工作和生產量。

目前，高爐風口用前端帽體的成型工藝有兩種：鑄造與擠壓。雖然鑄造的工藝簡單，但是成品有諸多缺陷、質量無法保證、使用壽命短等缺點。目前對于高爐風口用前端帽體的擠壓工藝，沒有具體的工藝設計方法；也沒有利用有限元軟件進行數值模擬分析；都是需要要經過2-3次擠壓得到半成品，工藝流程冗長；然后采用傳統的擴孔方法使得成品尺寸無法保證、成型載荷過大；沒有提供一種可靠、短流程的成型工藝及通用的設計方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述存在的問題，提供一種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，只需要一次反擠壓和一次擴孔即可得到前端帽體成品。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：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。

按上述方案，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